Устройство для выбора эксплуатационных параметров подшипников скольжения

Полезная модель относится к области проведения научных исследований в области машиностроения с целью выбора рациональных параметров подшипников скольжения по их поверхностям трения.
Известно техническое решение (патент RU N192398 UI МПК G01N 19/02. Бюл. N26, 2019. Аналог), содержащий станину и установленный на ней неподвижно вал, на котором в отверстие, перпендикулярном его оси, установлен индентор, взаимодействующий с внутренней конической поверхностью втулки, поджимаемой в осевом направлении крепежными элементами, кинематически соединенными с подвижным в тангенциальном направлении на валу упором. В свою очередь, этот упор соединен с рычагом и нагружающим устройством с динамометром. Силовое взаимодействие по контактирующим поверхностям индентора и конической поверхностью втулки обеспечивается при последовательном завинчивании крепежных элементов динамометрическим ключом. При этом следует полагать, в связи с названием устройства, поверхность конической втулки должна быть покрыта определенным сортом смазки, что не отражено в описании рассматриваемого устройства, и к недостаткам аналога следует отнести главным образом крайне низкую точность нагружения контактируемых поверхностей трения в связи с последовательным завинчиванием нагружающих элементов, одноразовость проведения эксперимента, режим работы поверхностей трения крайне редко встречающийся в практике эксплуатации машин. Смазывающие материалы могут быть только пластические.
Известно иное техническое решение (патент RU N195420 U1 МПК G01N 19/02. Бюл. N4, 2020. Прототип) тех же авторов, содержащий те же существенные признаки, отличающийся наличием дополнительного элемента - конической втулки, взаимодействующей с индентором и заменяемой в случае необходимости в процессе проведения экспериментов.
Недостатки прототипа те же, что и указанные выше для аналога. К перечисленным выше недостаткам следует отнести весьма малый контакт трения индентора с конической поверхностью втулки, что противоречит реальным конструкциям подшипников скольжения.
Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей разрабатываемой конструкции устройства, направленной на повышение точности и упрощение съема эксплуатационных параметров подшипников скольжения в зависимости от смазочных материалов, температуры, частоты вращения, давления и других условий работы подшипников скольжения и создание в последующем базы для обоснования выбора рациональных эксплуатационных параметров для реальных подшипниковых узлов подшипников скольжения.
Решение поставленной задачи в предлагаемом техническом решении достигается тем, что в нем вал установлен в подшипниковых опорах, кинематически соединенный с электродвигателем с рабочим диапазоном изменения частот вращения и пультом управления с приборами, фиксирующими частоты вращения электродвигателя и количества оборотов за период проведения испытаний; на валу размещены пара элементов подшипника скольжения, неподвижно охватываемых с наружной конической поверхностью, и охватывающая деталь с внутренней такой же конической поверхностью, угол конусности которых превышает угол трения по сопрягаемым поверхностям при отсутствии смазочных материалов, нагружение осевой силой охватывающей детали производится гайкой с резьбой, установленной на валу через упорный защищенный подшипник, нажимной диск, тарированную пружину сжатия и упорный диск, и при этом на нажимном диске установлен индикатор перемещений, упирающийся ножкой в упорный диск; с противоположной стороны охватывающая деталь через штыри в ее торцевой поверхности соединена кинематически подвижно в осевом направлении и неподвижно в тангенциальном с полумуфтой, неподвижно соединенной с пружиной скручивания, второй конец которой неподвижно соединен со ступицей, установленной в подшипниковой опоре с возможностью проворачивания в ней и последующей фиксацией крепежными элементами, на которой закреплена рукоятка для проворачивания и шкала угла закручивания пружины в непосредственной близости, от которой размещен указатель угла закручивания пружины на трубе, охватывающей пружину и закрепленной вторым концом на полумуфте пружины скручивания; охватывающая деталь по конической поверхности трения имеет осевой паз, невыходящий за габариты детали, пространственно связанный с резьбовым отверстием, в которое ввернут штуцер, который соединен гибкой трубой с капельницей и объемом для жидкой смазки, установленный на станине установки; на охватывающей детали в ее теле установлен термометр; конец вала с противоположной стороны привода заканчивается четырехгранником под ключ; осевой паз в охватывающей детали выполнен со скосом в сторону вращения охватываемой детали; на станине размещен кронштейн с закрепленным на нем индикатором перемещений, упирающийся измерительной линейкой в упорный диск, фиксирующий суммарный износ поверхностей трения; на станине под охватывающей деталью установлена ванночка для сбора отработанной смазки.
На фиг. 1 полезная модель представлена эскизами в осевом сечении, фиг. 2 - сечение А-А по фиг. 1 - тангенциальная фиксация ступицы пружины скручивания; фиг. 3 - сечение Б-Б по фиг. 1 - сечение паза охватывающей детали.
Устройство для обоснования эксплуатационных параметров подшипников скольжения (далее по тексту описания - устройство) содержит платформу 1 с установленным на ней в подшипниковых опорах 2 и 3 вала 4, кинематически соединенное с электродвигателем 5 с рабочим диапазоном регулируемых частот вращения и пультом управления 6 с приборами регистрации частоты вращения и суммарного числа оборотов за период проведения испытания (фиг. 1 не приведены). На валу 4 размещена пара элементов подшипников скольжения - неподвижно охватываемая 7 и охватывающая 8 с углом конусности, превышающим угол трения контактирующих поверхностей при отсутствии на них смазочных материалов.
Нагружение в осевом направлении охватывающей детали 8 производится завинчиванием гайки 9 по резьбовой поверхности вала 4, создавая последовательно силовое воздействие на упорный защищенный подшипник 10, нажимной диск 11, тарированную пружину 12 сжатия, упорный диск 13. На нажимном диске 11 закреплен индикатор 14 перемещений, упирающийся измерительной ножкой в упорный диск 13, фиксирующий деформации тарированной пружины 12 сжатия, а, следовательно, и осевую силу нагружения охватывающей детали 8, которой определяется величина нормального давления по контактирующим поверхностям испытываемых деталей подшипника скольжения с учетом угла конусности.
С противоположной стороны охватываемой детали 8 на ее торцевой стороне установлены в осевом направлении штыри 15, входящие свободно в осевые отверстия полумуфты 16, скрепленной с пружиной 17 скручивания. Вторым концом пружина 17 скреплена со ступицей 18, установленной в корпусе в подшипниковой опоре 2, с возможностью проворачивания и последующей фиксацией крепежными элементами в дуговых пазах 19 (фиг. 2). Проворачивание ступицы 18 производится при отпущенных крепежных элементах в дуговых пазах 19 посредством рукоятки 20 до положения, при котором штуцер 21 при работающей установке займет вертикальное положение с последующей фиксацией ступицы 18 на подшипниковой опоре 2.
Пружину 17 скручивания охватывает труба 22, которая жестко соединена с полумуфтой 16 одним концом, а на втором ее конце установлен указатель 23 угла закручивания пружины 17, находящийся в непосредственной близости от шкалы 24, закрепленной на ступице 18.
На рабочей конической поверхности охватывающей детали 8 предусмотрен паз 25, не выходящий за ее габариты, и пространственно соединен с резьбовым отверстием (на эскизе резьба не изображена), в которое ввернут штуцер 21, последовательно соединенный с гибкой трубкой 26, капельницей 27 и баком 28 для смазочного жидкого материала, установленный на платформе 1.
Глубоко в тело охватывающей детали 8 вмонтирован термометр 29, а на станине 1 под этой же деталью установлена ванночка 30 для сбора отработанной смазочной жидкости. Осевой паз 25 на охватывающей детали 8 выполнен со скосом 31 (фиг. 3) в сторону вращения охватываемой детали 7 с целью улучшения условий поступления смазочного материала к поверхности трения подшипниковой пары.
В кронштейне 32 на станине 1 установлен индикатор 33, упирающийся измерительной ножкой в упорный диск 13, фиксирующий суммарную величину износа рабочих поверхностей подшипника скольжения в осевом направлении.
Выходной конец вала 1, со стороны противоположной приводу, оканчивается четырехгранником 34 под рожковый ключ для обеспечения завинчивания гайки 9, которая в случае необходимости может быть застопорена дополнительной гайкой 35.
Работа на установке
Перед проведением испытаний на установке должна быть тщательно продумана программа испытаний и разработан журнал регистрации задаваемых и получаемых параметров по предварительному запуску установки и при установившемся длительном режиме испытаний.
Перед включением привода установки создается предварительное нагружение испытываемой пары; подается смазочный материал на поверхность трения, фиксируется выбранное положение охватывающей детали, фиксируется по указателю угол закручивания пружины скручивания, доводится работа установки до установившегося режима работы с измерением сопротивления вращению, температуры. При длительных испытаниях и заданной частоте вращения используются другие виды смазки и фиксируются эксплуатационные параметры: температура, силовое сопротивление вращению, износ рабочей поверхности и другие параметры. В результате анализа полученных экспериментальных данных выбираются оптимальные.