ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ
FRICTION BEARING

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в опорах валов различных машин, в частности в деревообрабатывающих станках и оборудовании, станках текстильной промышленности и т.п.
Известен подшипник скольжения, который содержит опорную втулку и установленный в ней вкладыш, выполненный в виде древесно-металлической комбинации. Теплопередающие элементы выполнены из антифрикционного металлического материала. Древесно-металлическая комбинация выполнена прессованной с содержанием металлической составляющей от 5 до 25 процентов общего объема материала вкладыша и равномерно распределенной по его толщине и длине. Теплопередающие элементы металлической составляющей имеют сферическую форму диаметром 0,2-6,5 мм /RU 2286489, кл. F16C 33/18, 2006/.
Недостатками этого подшипника являются повышенный расход металлической составляющей при изготовлении подшипника скольжения и недостаточный отвод тепла с рабочей поверхности, что приводит к температурной деструкции древесной составляющей.
Наиболее близким к заявляемому выбран подшипник скольжения, выполненный с вкладышем из антифрикционного композитного материала с металлическими теплоотводящими элементами. Теплоотводящие элементы выполнены в виде металлических включений различного диаметра в материал и распределены по толщине вкладыша радиальными слоями с переменной концентрацией в каждом. При этом включения максимального диаметра расположены во внутреннем слое вкладыша, который содержит 3 последовательных слоя включений диаметром от 4 мм до 0,5 мм с содержанием от 5 до 25 процентов объема материала в соответствующем слое вкладыша, срединный из которых вдвое тоньше двух одинаковых других /RU 2289732, кл. F16C 33/24, 2006/.
Недостатком такой конструкции является неудовлетворительная стойкость к повышенным температурам, что приводит к значительному износу подшипника. Кроме того, такая конструкция имеет повышенный расход высокотеплопроводных металлов.
Задача изобретения - повышение эффективности теплоотвода подшипника скольжения с поверхности трения.
Технический результат - снижение расхода высокотеплопроводного металла при одновременном повышении теплоотводящей способности.
Указанная цель достигается тем, что в подшипнике скольжения с вкладышем из антифрикционного композитного материала с металлическими теплоотводящими элементами различного диаметра, распределенными по толщине вкладыша радиальными слоями с переменной концентрацией, теплоотводящие элементы выполнены в виде капсул, представляющих собой оболочку, заполненную легкоплавким эвтектическим сплавом. Температура плавления легкоплавкого материала теплоотводящих элементов выбирается ниже температуры деструкции древесной матрицы и задается в пределах от 100 до 140°С. Оболочка капсулы выполнена из материалов высокой теплопроводности, например из меди. Кроме того, оболочка капсулы наносится химическим или электроискровым методом. Толщина оболочки капсулы составляет 0,1-0,3 мм. Объем наполнителя и толщина оболочки капсулы определяется тепловыделением в контакте подшипника и вала.
Древесная составляющая подшипника скольжения при температуре выше 140°С подвергается термическому разложению. Избежать этого можно, если вкладыш будет работать в режиме, при котором тепловыделение не превысит установленный температурный предел. Основное тепло, выделяемое при трении стального вала о поверхность вкладыша, выходит через теплоотводящие элементы. Эффективность отвода тепла можно повысить применением в составе теплоотводящих элементов эвтектический сплав. Из диаграммы его плавления, показанного на фиг.1, видно, что температура нагрева сплава повышается до определенного момента времени. Затем повышение температуры не происходит, так как энергия затрачивается на плавление металла. Это свойство эвтектического сплава, как и чистых металлов, можно применить к данному изобретению для дополнительного отвода тепла из зоны трения. Температура плавления материала теплоотводящих элементов должна быть ниже температурной деструкции древесной матрицы и находится в пределах от 100 до 140°С. Это связано с тем, что температуру плавления ниже 100°С выбирать нецелесообразно, так как чем она выше, тем больше требуется теплоты для ее плавления и тем больше увеличивается стойкость подшипника к повышенным температурам.
Теплоотводящие элементы необходимо изготавливать в виде капсул с оболочкой, заполненной эвтектическим сплавом, во избежание вытекания расплавленного металла. Материал оболочки капсулы для увеличения отвода тепла целесообразно изготавливать из материалов высокой теплопроводности, например меди, алюминия, бронзы, антифрикционного чугуна.
Изобретение иллюстрируется схемами. На фиг.1 показана диаграммы плавления эвтектического сплава, на фиг.2 - поперечный разрез подшипника скольжения.
Подшипник скольжения содержит опорную втулку 1 (фиг.2) и вкладыш 2, выполненный в виде композита, состоящего из древесной составляющей 3 и теплоотводящих элементов в виде капсулы 4, которая содержит эвтектический сплав 5 и оболочку 6 и взаимодействует с шейкой вала 7.
Подшипник скольжения работает следующим образом. Подшипник устанавливают на его рабочее место в машине так, что древесная составляющая 3 вкладыша 2 и теплоотводящие элементы в виде капсул 4, расположенные в ней, взаимодействуют с шейкой вала 7. При работе машины нагрузка, вследствие наличия теплоотводящих элементов, перераспределяется между древесной составляющей и теплоотводящими элементами. Вследствие работы сил трения в зоне контакта на рабочих поверхностях выделяется тепло, распределяемое за счет вращательного движения по всей внутренней поверхности подшипника. Тепло отводится на вал и через вкладыш - на опорную втулку 1 и далее - в корпус механизма (не показан). Наличие теплоотводящих элементов способствует увеличению теплоотдачи на опорную втулку. В результате выполнения теплоотводящих элементов в виде капсул, представляющую собой оболочку, заполненную эвтектическим сплавом, температура работы подшипника дополнительно понижается.