RU162720U1 - Подшипник радиально-упорный полирежимный - Google Patents

Abstract

1. Радиально-упорный подшипник скольжения, содержащий подшипниковую втулку, наружное кольцо и антифрикционное полимерное покрытие, образующие внутреннюю коническую рабочую поверхность, беззазорно сопрягаемую с внутренним кольцом, характеризующийся тем, что антифрикционное полимерное покрытие содержит аксиально ориентированные оппозитные канавки.2. Подшипник по п. 1, характеризующийся тем, что антифрикционное полимерное покрытие сопрягается с внутренним кольцом беззазорно.3. Подшипник по п. 1 или 2, характеризующийся тем, что ширина аксиально ориентированных канавок ограничена соотношением, где- ширина канавки,- диаметр конической втулки.

Description

Заявленное техническое решение относится к области машиностроения и может использоваться в различных узлах трения машин и механизмов.

Радиально-упорный подшипник скольжения содержит антифрикционное покрытие подшипниковой втулки с двумя аксиально ориентированными оппозитными канавками (фиг. 1), которые способствуют возникновению гидродинамического клина и, как следствие, устойчивого гидродинамического режима смазывания.

Из предшествующего уровня техники известна конструкция радиального подшипника с двумя оппозитными канавками в осевом направлении [1], которые способствуют возникновению гидродинамического режима при трении, и чем меньше зазор в подобных подшипниках, тем легче возникает гидродинамика. Недостатком такого подшипника является не способность выдерживать осевые нагрузки.

Из предшествующего уровня техники известны антифрикционные полимерные композиционные фторопластсодержащие материалы и покрытия [2] работающие в беззазорных трибосопряжениях в режиме граничного трения при самосмазывании фторопластом при высоких нагрузках и относительно низких скоростях ν≈0,1 м/с.

Смазочные жидкости входят в капиллярные микропоры композита (в результате отсутствия адгезии фторопласта к матричному связующему) и разрушают его.

Повысить допустимую скорость скольжения можно перейдя от граничного к жидкостному гидродинамическому трению, а для блокировки абсорбции жидкой среды в микропоры композита предложено использовать радиально-упорный конический подшипник, в котором коническое контртело блокирует поверхность покрытия.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое устройство заключается в создании радиально-упорного подшипника скольжения с антифрикционным композиционным полимерным покрытием, работающим в смазочной ванне, особенностью которого является наличие двух последовательных режимов смазывания: во время пусков, выбегов или низкой скорости - граничного при самосмазывании фторопластом, а затем с ростом скорости жидкостного гидродинамического.

Данная задача достигается за счет объединения следующих условий:

1. Беззазорность подшипников с покрытием из фторопластсодержащих материалов. Беззазорный подшипник создан при наличии фторопласта в податливом покрытии, что обеспечивает граничный режим самосмазывания.

2. Наличие двух канавок обеспечивающих образование гидродинамического давления жидкости в канавках. Переход трибосистемы на гидродинамический режим работы, который происходит автоматически в результате всплытия шейки вала на величину требуемого зазора под действием гидродинамического давления в канавках.

3. Блокирование абсорбции коническим контртелом. В процессе граничного смазывания, в радиально-упорном коническом подшипнике скольжения покрытие на конической поверхности подшипниковой втулки, являющееся абсорбатом, блокируется от абсорбции жидкой смазочной среды ответной конической деталью.

В результате был получен радиально-упорный подшипник, который работает при низких скоростях в среде жидкого смазочного материала в режиме граничного трения самосмазыванием фторопластом и не деградирует от абсорбции жидкости в композит.

При повышении скорости скольжения вал всплывает и подшипник работает в условиях жидкостной гидродинамической смазки. Полученный устойчивый гидродинамический режим характеризуется после 2-х минутной приработки колебаниями коэффициента трения в пределах

независимо от ступенчатого увеличения нагрузки в три раза до 72 МПа. Величина износа стабильна и не превышает 0,009 мм, что является суммой деформации ползучести и уменьшения толщины покрытия в результате отжатая из него масла. Температура смазочного материала находится в пределах Т=30…40°С.

Таким образом радиально-упорный подшипник работает в двух режимах: граничном при скорости ν=0,1 м/с и гидродинамическом при скоростях ν≥0,1 м/с.

Ширина канавок, способствуя гидродинамике, уменьшает контактную площадь, т.е. увеличивает нагрузку (контактные напряжения). Поэтому предпочтительна минимальная ширина канавок. Для оптимизации ширины канавки b был произведен эксперимент по увеличению ее площади и соответственно увеличению нормальных напряжений. Результаты представлены на фиг. 2. Коэффициент трения, определялся для контактных напряжений σ=48,4 МПа и скорости скольжения ν=0,2 м/с в среде турбинного масла.

На левом отрезке кривой коэффициента трения (фиг. 2), до ширины канавки равной b=2,5 мм, его уровень соответствует величине принятых режимов нагружения и граничному режиму трения в условиях самосмазывания фторопластом.

Начиная с ширины канавок равной 3 мм происходит всплытие контртела и коэффициент трения резко падает до величин

, что является доказательством перехода трибосопряжения от граничного к гидродинамическому трению.

Таким образом, оптимальная ширина канавок назначается по взаимно исключающим критериям: гидродинамике - min

и h, и нагрузке min σ (фиг. 2) и в результате эксперимента было выяснено что ширина канавок ограничена соотношением

(d - средний диаметр конической втулки).

Следовательно, техническим результатом является создание конического радиально-упорного подшипника скольжения с фторопластсодержащим антифрикционным покрытием и с двумя аксиально ориентированными оппозитными канавками эффективно работающего в 2-х режимах трения: граничном при смазывании антифрикционным покрытием и гидродинамическом при росте скорости.

Устройство поясняется графически: фиг. 1, фиг. 2.

На фиг. 1 в поперечном разрезе показан радиально-упорный подшипник скольжения с антифрикционным полимерным покрытием, который содержит наружное коническое кольцо 1, внутреннее коническое кольцо 2, антифрикционное полимерное покрытие 3. Антифрикционное полимерное покрытие имеет две аксиально ориентированные канавки шириной b и глубиной 8 равной толщине покрытия.

На фиг. 2 показан график зависимости коэффициента трения

и нагрузки на подшипник σ от ширины канавки в антифрикционном полимерном покрытии.

1. Zeidan F.Y., Herbage B.S. Fluid film fundamentals and failure analysis // Proc. of the 28^th Turbomachinery Symposium, Texas A&M University, 1999, pp. 161-186.

2. A.c. 611437 СССР, М.Кл. C08L 27/18, C08L 79/08, C08L 61/14. Антифрикционная полимерная композиция [Текст] / Кохановский В.А. и др. (СССР). - 2406984/23-05; заявлено 30.09.76.

Claims (3)

1. Радиально-упорный подшипник скольжения, содержащий подшипниковую втулку, наружное кольцо и антифрикционное полимерное покрытие, образующие внутреннюю коническую рабочую поверхность, беззазорно сопрягаемую с внутренним кольцом, характеризующийся тем, что антифрикционное полимерное покрытие содержит аксиально ориентированные оппозитные канавки.

2. Подшипник по п. 1, характеризующийся тем, что антифрикционное полимерное покрытие сопрягается с внутренним кольцом беззазорно.

3. Подшипник по п. 1 или 2, характеризующийся тем, что ширина аксиально ориентированных канавок ограничена соотношением

, где b - ширина канавки, d _ср - диаметр конической втулки.

Images