RU183796U1

RU183796U1 - Thrust bearing

Info

Publication number: RU183796U1
Application number: RU2017104058U
Authority: RU
Inventors: Альберт Викторович Королев; Андрей Альбертович Королев; Алексей Андреевич Королев; Алексей Павлович Туренко
Original assignee: Альберт Викторович Королев; Андрей Альбертович Королев; Алексей Андреевич Королев
Priority date: 2017-02-07
Filing date: 2017-02-07
Publication date: 2018-10-02

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к упорным подшипниковым узлам скольжения, и может быть использована в узлах трения машин и механизмов.The utility model relates to the field of mechanical engineering, namely to thrust bearing sliding units, and can be used in friction units of machines and mechanisms.

Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение эксплуатационных возможностей упорного подшипника скольжения и упрощение его конструкции.The technical problem to which the utility model is directed is to expand the operational capabilities of the thrust sliding bearing and simplify its design.

Поставленная техническая задача решается тем, что в упорном подшипнике скольжения, содержащем два противоположных опорных кольца, воспринимающих внешнюю нагрузку, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку, рабочие поверхности опорных колец и антифрикционная прокладка имеют тороидальную форму, расположены аксиально относительно оси подшипника, радиус профиля выпуклой рабочей поверхности одного из опорных колец выполнен меньше радиуса вогнутого профиля рабочей части другого опорного кольца на толщину антифрикционной прокладки, а высота профиля вогнутой рабочей части опорного кольца определяется неравенством:The stated technical problem is solved in that in a thrust sliding bearing containing two opposing support rings that accept an external load and an antifriction ring gasket located between them, the working surfaces of the support rings and antifriction gasket have a toroidal shape, are axially relative to the bearing axis, the radius of the profile is convex the working surface of one of the support rings is made smaller than the radius of the concave profile of the working part of the other support ring by the thickness of antifriction ion gasket, and the profile height of the concave working part of the support ring is determined by the inequality:

h≥0,1r,h≥0.1r,

где r - радиус профиля впадины рабочей части опорного кольца, мм;where r is the radius of the profile of the cavity of the working part of the support ring, mm;

h - высота его рабочей части, мм.

h is the height of its working part, mm

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к упорным подшипниковым узлам скольжения, и может быть использовано в узлах трения машин и механизмов.The utility model relates to the field of mechanical engineering, namely to thrust bearing sliding units, and can be used in friction units of machines and mechanisms.

Известны упорные подшипники скольжения, предназначенные для восприятия больших осевых нагрузок, имеющие подшипниковый узел скольжения, содержащий корпус, упорный диск, смонтированный на валу и опирающийся на самоустанавливающиеся на радиальных ребрах сегменты, размещенные на промежуточных элементах с радиальными опорными выступами (патент США №3764, НПК кл. 308.160, 1973 г.; SU №562680, МПК F16С 17/04 от 13.08.73 г.; патент Японии №52-2050, МПК F16С 17/0; RU №1745004, МПК F16С 17/04, 1994 г.; RU №2162171, МПК F16С 17/04 от 20.01.2001 г.) и другие.Known thrust bearings intended for the perception of large axial loads, having a bearing block bearing, comprising a housing, a thrust disk mounted on a shaft and resting on segments mounted on radial ribs mounted on intermediate elements with radial bearing protrusions (US patent No. 3764, NPK class 308.160, 1973; SU No. 562680, IPC F16C 17/04 dated 08/13/73; Japan Patent No. 52-2050, IPC F16C 17/0; RU No. 1745004, IPC F16C 17/04, 1994. ; RU No. 2162171, IPC F16C dated 17/04 of 01.20.2001) and others.

Недостатком такой конструкции является ее сложность и недостаточная плотность прилегания трущихся поверхностей, что снижает надежность работы подшипникового узла, а также то, что эти подшипники не могут воспринимать комбинированную внешнюю нагрузку.The disadvantage of this design is its complexity and the lack of tightness of the contact of the rubbing surfaces, which reduces the reliability of the bearing assembly, as well as the fact that these bearings cannot absorb the combined external load.

Наиболее близким аналогом предполагаемого изобретения является упорный подшипник скольжения, содержащий два противоположных опорных кольца, воспринимающих внешнюю нагрузку, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку (RU №2242645 МПК F16С 17/04 от 20.12.2004 - прототип). В качестве одного из колец служит металлическая ступица с фланцем, на котором закреплено сплошная антифрикционная кольцевая прокладка, а другое прижимное кольцо выполнено в виде самоустанавливающихся колодок с окнами для антифрикционных накладок, используемых в виде вкладышей и свободно расположенных в окнах прижимного кольца, причем рабочая поверхность антифрикционных вкладышей выступает над торцевой поверхностью прижимного кольца. За счет деформации маложестких самоустанавливающихся колодок под действием внешней нагрузки на подшипник обеспечивается плотное прилегание трущихся рабочих поверхностей подшипника.The closest analogue of the proposed invention is a thrust sliding bearing containing two opposite support rings that absorb external load, and an antifriction ring gasket located between them (RU No. 2242645 IPC F16C 17/04 of 12.20.2004 - prototype). One of the rings is a metal hub with a flange on which a continuous antifriction ring gasket is fixed, and the other clamping ring is made in the form of self-aligning blocks with windows for antifriction linings used as liners and freely located in the windows of the clamping ring, and the working surface is antifriction liners protrudes above the end surface of the clamping ring. Due to the deformation of non-rigid self-aligning blocks under the action of an external load on the bearing, a snug fit of the rubbing working surfaces of the bearing is ensured.

Недостатком данного подшипника является сложность конструкции, что повышает затраты на его изготовление, и то, что подшипник имеет ограниченные эксплуатационные свойства, так как возможны перемещения и вибрации в поперечном направлении из-за наличия радиального зазора, подшипник не допускает действие на него комбинированной нагрузки.The disadvantage of this bearing is the design complexity, which increases the cost of its manufacture, and the fact that the bearing has limited operational properties, since displacements and vibrations in the transverse direction are possible due to the presence of a radial clearance, the bearing does not allow a combined load to be applied to it.

Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение его эксплуатационных возможностей и упрощение конструкции.The technical problem to which the utility model is directed is to expand its operational capabilities and simplify the design.

Указанная техническая задача решается тем, что в упорном подшипнике скольжения, содержащим два противоположных опорных кольца, воспринимающих внешнюю нагрузку, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку, рабочие поверхности опорных колец и антифрикционная прокладка имеют тороидальную форму, расположены аксиально относительно оси подшипника, радиус профиля выпуклой рабочей поверхности одного из опорных колец выполнен меньше радиуса вогнутого профиля рабочей части другого опорного кольца на толщину антифрикционной прокладки, а высота профиля вогнутой рабочей части опорного кольца определяется неравенством:The indicated technical problem is solved in that in a thrust sliding bearing containing two opposing support rings that accept an external load and an antifriction ring gasket located between them, the working surfaces of the support rings and antifriction gasket have a toroidal shape, are axially relative to the bearing axis, the radius of the profile is convex the working surface of one of the support rings is made smaller than the radius of the concave profile of the working part of the other support ring by an antifriction thickness laying, and the profile height of the concave working part of the support ring is determined by the inequality:

h≥0,1r,h≥0.1r,

h - высота его рабочей части, ммh - the height of its working part, mm

Так как рабочие поверхности опорных колец и кольцевая антифрикционная прокладка имеют тороидальную форму и так как они расположены аксиально относительно оси подшипника, то прижимаясь одна к другой под действием внешней нагрузки они тем самым препятствуют возможности возникновения перемещения и вибрации в радиальном направлении подшипника, а также обеспечивают возможность воспринимать радиальную нагрузку. Это расширяет их эксплуатационные свойства. Этому способствует ограничение величины соотношения между высотой и радиусом профиля рабочей поверхности, так как при несоблюдении данного условия случайные радиальные силы, возникающие а процессе эксплуатации, могут вызвать смещение оси колец. А вследствие того, что подшипник имеет всего два опорных кольца и кольцевую прокладку между ними, то это упрощает конструкцию подшипника и снижает затраты на его изготовление.Since the working surfaces of the support rings and the annular antifriction gasket have a toroidal shape and since they are axially relative to the bearing axis, they are pressed against each other under the influence of an external load, thereby preventing the possibility of movement and vibration in the radial direction of the bearing, and also provide the opportunity perceive radial load. This extends their operational properties. This is facilitated by limiting the ratio between the height and the radius of the profile of the working surface, since if this condition is not met, random radial forces arising during operation can cause the axis of the rings to shift. And due to the fact that the bearing has only two support rings and an annular gasket between them, this simplifies the design of the bearing and reduces the cost of its manufacture.

Сущность технического решения поясняется чертежами, на которых изображено: на фиг. 1 - подшипник в поперечном разрезе; на фиг. 2 - выноска рабочей части подшипника.The essence of the technical solution is illustrated by drawings, which depict: in FIG. 1 - bearing in cross section; in FIG. 2 - callout of the working part of the bearing.

На рисунках используются следующие обозначения:The following notation is used in the figures:

1 - верхнее опорное кольцо подшипника;1 - upper bearing support ring;

2 - нижнее опорное кольцо подшипника;2 - lower support ring of the bearing;

3 - антифрикционная прокладка.3 - anti-friction gasket.

Упорный подшипник скольжения содержит верхнее опорное кольцо 1, нижнее опорное кольцо 2, изготовленные из полиамида, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку 3, изготовленную из фторопластового материала, например Ф4К15М5. Рабочие поверхности опорных колец и фрикционная прокладка расположены аксиально относительно оси подшипника и имеют тороидальную форму с концентрически расположенными профилями. Диаметр окружности центра профиля тороидальных поверхностей равен D. Толщина антифрикционной кольцевой прокладки равна δ. Рабочая часть нижнего опорного кольца 2 имеет выпуклый профиль радиусом r_n, рабочая часть верхнего опорного кольца имеет вогнутый профиль с радиусом r_ν=r_n+δ. Высота вогнутого профиля рабочей части подшипника должна составлять:The thrust sliding bearing contains an upper support ring 1, a lower support ring 2 made of polyamide, and an antifriction ring gasket 3 located between them, made of a fluoroplastic material, for example Ф4К15М5. The working surfaces of the support rings and the friction pad are axially relative to the bearing axis and have a toroidal shape with concentrically arranged profiles. The diameter of the circle of the center of the profile profile of the toroidal surfaces is D. The thickness of the antifriction annular gasket is δ. The working part of the lower support ring 2 has a convex profile with a radius r _n , the working part of the upper support ring has a concave profile with a radius r _ν = r _n + δ. The height of the concave profile of the working part of the bearing should be:

где r - радиус профиля впадины рабочей части опорного кольца, мм.where r is the radius of the profile of the cavity of the working part of the support ring, mm

Упорный подшипник скольжения работает следующим образом. Подшипник нагружают осевой силой А, а одному из опорных колец, например, верхнему кольцу 1, придают вращение или качание вокруг оси подшипника. При условии соблюдения выражения (1) под действием внешней осевой нагрузки А рабочие поверхности опорных колец 1 и 2 и поверхности антифрикционной кольцевой прокладки 3 создают устойчивое соединение, которое обеспечивает соосность контактирующих деталей, препятствует непреднамерн-ным перемещениям и вибрациям подшипника в радиальном направлении. При необходимости к подшипнику может быть приложена радиальная нагрузка R. Это расширяет эксплуатационные свойства подшипника.The thrust bearing operates as follows. The bearing is loaded with axial force A, and one of the support rings, for example, the upper ring 1, is given rotation or swing around the axis of the bearing. Subject to the observance of expression (1) under the action of external axial load A, the working surfaces of the support rings 1 and 2 and the surface of the antifriction ring gasket 3 create a stable connection, which ensures the coaxiality of the contacting parts, prevents unintentional movements and vibrations of the bearing in the radial direction. If necessary, a radial load R can be applied to the bearing. This extends the performance of the bearing.

Компенсацию погрешностей изготовления подшипника, препятствующих плотному прилеганию контактирующих рабочих поверхностей, более рационально, чем в известных аналогах, можно обеспечить за счет выбора материалов деталей подшипника с ограниченным модулем упругости. С этой целью опорные кольца 1 и 2 подшипника следует изготавливать из полиамида, а антифрикционную кольцевую прокладку 3 - из фторопласта, в том числе с различными антифрикционными наполнителями. Модуль упругости фторопластовых материалов колеблется в десятки раз, что позволяет обеспечить плотное прилегание контактирующих поверхностей при различной внешней нагрузки и обеспечить требуемую жесткость подшипника. Это существенно упрощает конструкцию подшипника и способствует снижению затрат на его изготовление.Compensation of manufacturing errors of the bearing, which impedes the tight fit of the contacting working surfaces, is more rational than in the known analogues, can be achieved by selecting materials of bearing parts with a limited modulus of elasticity. To this end, the bearing support rings 1 and 2 should be made of polyamide, and the antifriction ring gasket 3 should be made of fluoroplastic, including with various antifriction fillers. The modulus of elasticity of fluoroplastic materials varies tens of times, which makes it possible to ensure a tight fit of the contacting surfaces at various external loads and to provide the required stiffness of the bearing. This greatly simplifies the design of the bearing and helps to reduce the cost of its manufacture.

Пример. Рассмотрим конструкцию подшипника 1118-2902840, используемого в верхней опоре передней подвести автомобилей семейства ВА3 - Калина, Приора, Гранта. Верхний и нижний опорные кольца изготовили из стеклонаполненного полиамида ПА6. Между кольцами установили кольцевую прокладку, изготовленную из фторопласта Ф4К15М5 с модулем упругости Е=800 МПа и коэффициентом Пуассона μ=0,4. Габаритные размеры подшипника: отверстие 61 мм, наружный монтажный диаметр 80 мм., высота Н - 12 мм. Осевая динамическая нагрузка на подшипник составляет А=9550 Н. Радиальная динамическая нагрузка равна R=1250 Н.Example. Consider the design of the bearing 1118-2902840 used in the upper support of the front let-up of the BA3 family of cars - Kalina, Priora, Grant. The upper and lower support rings were made of glass-filled polyamide PA6. An annular gasket made of F4K15M5 fluoroplastic with an elastic modulus of E = 800 MPa and a Poisson's ratio of μ = 0.4 was installed between the rings. Overall dimensions of the bearing: aperture 61 mm, outer mounting diameter 80 mm., Height H - 12 mm. The axial dynamic load on the bearing is A = 9550 N. The radial dynamic load is R = 1250 N.

Антифрикционную кольцевую прокладку выполнили толщиной δ=1 мм. Профиль рабочей части верхнего опорного кольца выполнили вогнутым с радиусом профиля r_ν=5 мм. Профили рабочей части нижнего опорного кольца выполнили выпуклым с радиусом профиля r_n=r_ν-δ=4 мм. Диметр окружности центра профиля опорных колец и антифрикционной прокладки выполнили равным D=75 мм.The antifriction ring gasket was made with a thickness of δ = 1 mm. The profile of the working part of the upper support ring was made concave with a profile radius r _ν = 5 mm. Profiles of the working part of the lower support ring were made convex with a profile radius r _n = r _ν −δ = 4 mm. The diameter of the circumference of the center of the profile of the support rings and the antifriction gasket was made equal to D = 75 mm.

Так как на подшипник помимо осевой действует и радиальная нагрузка, то для предотвращения смещения верхнего опорного кольца относительно оси вращения подшипника под действием этой нагрузки его рабочая поверхность должна иметь высоту профиля, определяемую из равенства:Since the radial load acts on the bearing in addition to the axial load, in order to prevent the displacement of the upper support ring relative to the axis of rotation of the bearing under the influence of this load, its working surface must have a profile height determined from the equation:

Выражение (2) получено исходя из равновесия сил, под действием которых опорное кольцо с вогнутой рабочей поверхностью может быть сдвинуто относительно оси подшипника под действием радиальной силы R, и сил препятствующих этому, возникающих под действием осевой нагрузки А. Подставляя в равенство (2) заданные параметры подшипника, имеем:Expression (2) is obtained based on the balance of forces under which the support ring with a concave working surface can be shifted relative to the bearing axis under the action of the radial force R, and the forces preventing this from arising under the action of the axial load A. Substituting the given bearing parameters, we have:

что составляет h=0,23r. which is h = 0.23r.

Таким образом, условие, выраженное зависимостью (1) соблюдается. Принимаем h=1,2 мм. По принятой высоте рабочего профиля определяем потребную ширину полоски контакта:Thus, the condition expressed by dependence (1) is satisfied. We accept h = 1.2 mm. According to the adopted height of the working profile, we determine the required width of the contact strip:

Тогда антифрикционная прокладка должна иметь диаметры: наружный d_n=D+b=75+6,5=81,5 мм; и внутренний d_ν=D-b=75-6,5=68,5 мм.Then the antifriction gasket should have diameters: outer d _n = D + b = 75 + 6.5 = 81.5 mm; and internal d _ν = Db = 75-6.5 = 68.5 mm.

Если на подшипник не действует радиальная нагрузка, то высота профиля может быть меньше и определяться равенством (1). В этом случае обеспечивается надежное центрирование верхнего и нижнего опорных колец, предотвращаются вибрации и непредвиденное смещение осей колец подшипника под действием динамических факторов. Все это повышает и расширяет эксплуатационные свойства подшипника. Кроме того подшипник прост в конструкции и в изготовлении, что снижает затраты в производстве.If the radial load does not act on the bearing, then the height of the profile can be less and determined by equality (1). In this case, reliable centering of the upper and lower support rings is ensured, vibrations and unexpected displacement of the axes of the bearing rings under the influence of dynamic factors are prevented. All this increases and expands the operational properties of the bearing. In addition, the bearing is simple in design and manufacture, which reduces production costs.

Упругие свойства фторопластовой антифрикционной прокладки обеспечивают компенсацию погрешностей изготовления подшипника. Например, если толщина прокладки будет меньше заданной и равной δ=0,9 мм, то начальный ее контакт с профилем впадины верхнего опорного кольца и с профилем выпуклости нижнего опорного кольца будет линейным. С учетом теории упругого контакта тел с начальным линейным контактом [Спришевский А.И. Подшипники качения. М. Машиностроение, 1968, 632 с.] находим для линейного контакта требуемый модуль упругости материала прокладки, при которой будет плотное прилегание деталей под действием внешней нагрузки:The elastic properties of the fluoroplastic antifriction gasket provide compensation for bearing manufacturing errors. For example, if the thickness of the gasket is less than the specified and equal to δ = 0.9 mm, then its initial contact with the profile of the depression of the upper support ring and with the convexity profile of the lower support ring will be linear. Taking into account the theory of the elastic contact of bodies with the initial linear contact [Sprishevsky AI Rolling bearings. M. Engineering, 1968, 632 S.] we find for linear contact the required modulus of elasticity of the gasket material, in which there will be a snug fit of parts under the influence of an external load:

где r_k=r_n+δ=4,9 мм.where r _k = r _n + δ = 4.9 mm.

Подставляя эти значения в формулу (3), найдем:Substituting these values in the formula (3), we find:

Как видно, модуль упругости выбранного нами материала вполне соответствует требованию компенсации указанной погрешности.As you can see, the modulus of elasticity of the material we have chosen fully corresponds to the requirement of compensation for the indicated error.

Таким образом, предложенная конструкция обеспечивает повышение эксплуатационных свойств подшипника и простоту изготовления, что соответствует поставленной задаче.Thus, the proposed design provides improved operational properties of the bearing and ease of manufacture, which corresponds to the task.

Claims

A thrust sliding bearing containing two opposing support rings that absorb an external load and an antifriction ring gasket located between them, characterized in that the working surfaces of the support rings and antifriction gasket are toroidal in shape, are axially relative to the bearing axis, the radius of the profile of the convex working surface of one of The support rings are made smaller than the radius of the concave profile of the working part of the other support ring by the thickness of the antifriction gasket, and the height of the prof A convex operating portion of the support ring defined by the inequality:

h≥0.1r,

where r is the radius of the profile of the cavity of the working part of the support ring, mm;

h is the height of its working part, mm