RU197349U1

RU197349U1 - BEARING BEARING

Info

Publication number: RU197349U1
Application number: RU2020102880U
Authority: RU
Inventors: Анастасия Андреевна Королева; Альберт Викторович Королев; Андрей Альбертович Королев
Original assignee: ООО Инновационная продукция машиностроения (ООО ИнПродМаш); Анастасия Андреевна Королева; Альберт Викторович Королев; Андрей Альбертович Королев
Priority date: 2020-01-23
Filing date: 2020-01-23
Publication date: 2020-04-22

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к опорным подшипниковым узлам скольжения, и может быть использована в узлах трения машин и механизмов.Задачей полезной модели является снижение момента трения в подшипнике.Техническим результатом является уменьшение площади контактной зоны рабочих поверхностей подшипника и создание в рабочей зоне масляной подушки, воспринимающей на себя часть внешней нагрузки.Поставленная задача решается тем, что в опорном подшипнике скольжения, содержащем верхнее и нижнее опорные кольца, воспринимающие внешнюю нагрузку, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку, профиль рабочих поверхностей опорных колец очерчен прямыми линиями, расположенными под тупым углом, а между опорными кольцами и антифрикционной прокладкой находится смазка, вогнутость профиля рабочих поверхностей подшипника направлена в сторону нижнего опорного кольца, при этом угол профиля рабочей поверхности нижнего опорного кольца выполнен меньшим угла профиля рабочей поверхности верхнего опорного кольца.The utility model relates to the field of mechanical engineering, namely to the bearing support sliding units, and can be used in friction units of machines and mechanisms. The objective of the utility model is to reduce the friction moment in the bearing. The technical result is to reduce the contact area of the working surfaces of the bearing and create a working the area of the oil cushion, which receives a part of the external load. The problem is solved in that in the thrust bearing, containing the upper and lower support rings, perceiving external load, and the antifriction ring gasket located between them, the profile of the working surfaces of the support rings is outlined by straight lines located at an obtuse angle, and there is grease between the support rings and the antifriction gasket, the concavity of the profile of the bearing working surfaces is directed towards the lower support ring, while the profile angle of the working surface of the lower support ring is made smaller than the angle of the profile of the working surface of the upper support ring.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к опорным 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 the supporting bearing sliding units, and can be used in friction units of machines and mechanisms.

Известен опорный подшипник скольжения, содержащий два противоположных опорных кольца, воспринимающих внешнюю нагрузку, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку (RU №183796, F16C 17/04, F16C 33/04, опубл. 02.10.2018, бюл. №28). 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 составляет десятую часть радиуса опорного кольца.Known pillow block bearing, containing two opposite support rings that absorb external load, and located between them antifriction ring gasket (RU No. 183796, F16C 17/04, F16C 33/04, publ. 02.10.2018, bull. No. 28). The working surfaces of the support rings and the antifriction gasket are toroidal in shape, located axially relative to the bearing axis, the radius of the profile of the convex working surface of one of the support rings is less 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 profile height of the concave working part of the support ring is a tenth of the radius of the support ring.

Недостатком данной конструкции является то, что вследствие неточности изготовления рабочих поверхностей деталей подшипника между ними образуются зазоры, через которые из рабочей зоны вытекает смазка, а в рабочую зону попадают влага и загрязнения. Это увеличивает износ рабочих поверхностей подшипника, существенно снижает надежность и долговечность подшипника.The disadvantage of this design is that due to inaccuracy in the manufacture of the working surfaces of the bearing parts, gaps are formed between them, through which grease flows from the working area, and moisture and contaminants enter the working area. This increases the wear of the working surfaces of the bearing, significantly reduces the reliability and durability of the bearing.

Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является опорный подшипник скольжения, содержащий верхнее и нижнее опорные кольца, воспринимающих внешнюю нагрузку, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку, профиль рабочих поверхностей опорных колец очерчен прямыми линиями, расположенными под тупым углом, а между опорными кольцами и антифрикционной прокладкой находится смазка (RU №191208, F16C 17/04, F16C 33/02, опубл. 29.07.2019, бюл. №22). По центру рабочих поверхностей выполнена кольцевая масляная канавка, заполненная смазкойThe closest analogue of the proposed utility model is a plain bearing, containing the upper and lower support rings that absorb the external load and the antifriction ring gasket located between them, the profile of the working surfaces of the support rings is outlined by straight lines located at an obtuse angle, and between the support rings and antifriction the gasket is grease (RU No. 191208, F16C 17/04, F16C 33/02, publ. 07.29.2019, bull. No. 22). An annular oil groove filled with grease is made in the center of the working surfaces.

Недостатком данной конструкции является повышенный момент трения по сравнению с шариковыми подшипниками, так как коэффициент трения скольжения намного превышает коэффициент трения качения, а также вследствие того, что под действием контактных напряжений из зоны контакта выдавливается смазка.The disadvantage of this design is the increased friction moment compared to ball bearings, since the sliding friction coefficient is much higher than the rolling friction coefficient, and also due to the fact that under the action of contact stresses the lubricant is squeezed out of the contact zone.

Задачей полезной модели является снижение момента трения в подшипнике.The objective of the utility model is to reduce the friction moment in the bearing.

Техническим результатом является уменьшение площади контактной зоны рабочих поверхностей подшипника и создание в рабочей зоне масляной подушки, воспринимающей на себя часть внешней нагрузки.The technical result is to reduce the area of the contact zone of the working surfaces of the bearing and the creation in the working area of the oil cushion, taking on a part of the external load.

Поставленная задача решается тем, что в опорном подшипнике скольжения, содержащим верхнее и нижнее опорные кольца, воспринимающих внешнюю нагрузку, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку, профиль рабочих поверхностей опорных колец очерчен прямыми линиями, расположенными под тупым углом, а между опорными кольцами и антифрикционной прокладкой находится смазка, вогнутость профиля рабочих поверхностей подшипника направлена в сторону нижнего опорного кольца, при этом угол профиля рабочей поверхности нижнего опорного кольца выполнен меньшим угла профиля рабочей поверхности верхнего опорного кольца.The problem is solved in that in the pillow block bearing containing the upper and lower bearing rings that accept the external load and the antifriction ring gasket located between them, the profile of the working surfaces of the bearing rings is outlined by straight lines located at an obtuse angle, and between the bearing rings and antifriction the gasket is grease, the concavity of the profile of the working surfaces of the bearing is directed towards the lower support ring, while the angle of the profile of the working surface of the lower bearings th ring is made smaller than the angle profile of the working surface of the upper support ring.

Так как вогнутость профиля рабочих поверхностей подшипника направлена в сторону нижнего опорного кольца, то смазку можно в избытке наносить на рабочую поверхность колец перед сборкой подшипника и хранить опорный подшипники до установки в рабочей узел машины без опасности вытекания смазки из подшипника. А так как при этом угол профиля рабочей поверхности нижнего опорного кольца выполнен меньшим угла профиля рабочей поверхности верхнего опорного кольца, то под действием внешней нагрузки контакт рабочих поверхностей подшипника осуществляется по краям их профиля, через которые под давлением выдавливается излишняя смазка, образуя в рабочей зоне масляную подушку, находящуюся под давлением и воспринимающую часть внешней нагрузки. Так как смазка не вызывает трение, а площадь контактной зоны снижается, то это снижает момент трения в подшипнике, приближая его к моменту трения подшипника качения.Since the concavity of the profile of the working surfaces of the bearing is directed towards the lower support ring, grease can be applied in excess to the working surface of the rings before assembling the bearing and the support bearings should be stored until they are installed in the machine assembly without risk of leakage of grease from the bearing. And since the profile angle of the working surface of the lower supporting ring is made smaller than the profile angle of the working surface of the upper supporting ring, then under the influence of external load the contact of the bearing working surfaces is carried out along the edges of their profile, through which excess lubricant is squeezed out under pressure, forming an oil in the working area a pillow that is under pressure and perceives part of the external load. Since the lubricant does not cause friction, and the area of the contact zone is reduced, this reduces the moment of friction in the bearing, bringing it closer to the moment of friction of the rolling bearing.

Сущность технического решения поясняется рисунком, на котором изображено поперечное сечение левой половины опорного подшипника.The essence of the technical solution is illustrated in the figure, which shows a cross section of the left half of the thrust 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 - антифрикционная прокладка;2 - anti-friction gasket;

3 - нижнее опорное кольцо подшипника;3 - lower support ring of the bearing;

4 - масляные канавки на верхнем и нижнем опорных кольцах.4 - oil grooves on the upper and lower support rings.

Опорный подшипник скольжения содержит верхнее опорное кольцо 1, нижнее опорное кольцо 3, изготовленные из стеклонаполненного полиамида, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку 2, изготовленную из фторопластового материала, например Ф4, обладающего низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью. Рабочие поверхности опорных колец 1 и 3 и антифрикционная прокладка 2 расположены аксиально относительно оси подшипника и имеют профиль, вогнутый в сторону нижнего кольца, в виде двух пересекающихся прямых. Причем угол профиля дорожки скольжения нижнего кольца α_n меньше угла профиля дорожки скольжения верхнего кольца α_v от 0,5 до 3 градусов. По центру профиля дорожек скольжения опорных колец 1 и 3 выполнена масляная канавка 4 глубиной h и шириной b. На рабочих поверхностях опорных колец 1 и 3 и в канавках 4 находится пластичная смазка.The plain bearing contains an upper support ring 1, a lower support ring 3 made of glass-filled polyamide, and an antifriction ring gasket 2 located between them, made of a fluoroplastic material, for example Ф4, which has a low coefficient of friction and high wear resistance. The working surfaces of the support rings 1 and 3 and the antifriction gasket 2 are axially relative to the bearing axis and have a profile concave towards the lower ring in the form of two intersecting straight lines. Moreover, the angle of the profile of the sliding track of the lower ring α _{n is} less than the angle of the profile of the sliding track of the upper ring α _v from 0.5 to 3 degrees. In the center of the profile of the sliding tracks of the support rings 1 and 3, an oil groove 4 is made of depth h and width b. On the working surfaces of the support rings 1 and 3 and in the grooves 4 is grease.

Опорный подшипник скольжения работает следующим образом. Подшипник нагружают осевой силой Р и радиальной силой R, а одному из опорных колец, например, верхнему кольцу 1, придают вращение или качание вокруг оси подшипника (не показано). Так как углы профиля дорожек скольжения колец 1 и 3 разные и α_n<α_v, то под действием внешней осевой нагрузки Р рабочие поверхности опорных колец 1 и 3 и поверхности антифрикционной кольцевой прокладки 4 плотно прилегают друг к другу по краям профиля. Контактное напряжение на кромках превышает предел текучести антифрикционной прокладки, она пластически деформируется, в результате чего по ее краям с наружной и с внутренней сторон образуются контактные кольцевые участки шириной а. Излишняя смазка под внешней нагрузкой Р выдавливается из рабочей зоны снизу и сверху антифрикционной прокладки, преодолевая контактные напряжения между кольцами 1 и 3 и антифрикционной прокладкой 2, а оставшаяся смазка находится под давлением, образуя масляные карманы, компенсируя часть внешней нагрузки.The plain bearing operates as follows. The bearing is loaded with axial force P and radial force R, and one of the support rings, for example, the upper ring 1, is given rotation or swing around the axis of the bearing (not shown). Since the angles of the profile of the sliding tracks of rings 1 and 3 are different and α _n <α _v , then under the influence of external axial load P the working surfaces of the support rings 1 and 3 and the surface of the antifriction ring gasket 4 are tightly adjacent to each other along the edges of the profile. The contact stress at the edges exceeds the yield strength of antifriction linings, it is plastically deformed, causing the edges of the outer and inner sides are formed with contact portions of the annular width a. Excess grease under an external load P is squeezed out of the working area from below and above the antifriction gasket, overcoming contact stresses between rings 1 and 3 and antifriction gasket 2, and the remaining grease is under pressure, forming oil pockets, compensating for part of the external load.

При относительном движении опорных колец 1 и 3 подшипника момент трения возникает только на наружном и внутреннем кольцевых участках шириной, а их контакта с антифрикционной прокладкой, а в зоне нахождения смазки трение отсутствует. Поэтому момент трения в подшипнике резко снижается и приближается к моменту трения подшипников качения. Тем самым достигается поставленная задача полезной модели.With the relative movement of the bearing rings 1 and 3 of the bearing, the friction moment occurs only on the outer and inner annular sections with a width, and there is no contact with the antifriction gasket, and there is no friction in the lubrication zone. Therefore, the friction moment in the bearing decreases sharply and approaches the moment of friction of the rolling bearings. Thereby, the task of the utility model is achieved.

Пример. Рассмотрим конструкцию подшипника 1118-2902840, используемого в верхней опоре передней подвести автомобилей семейства ВАЗ-Калина, Приора, Гранта и других. Верхний и нижний опорные кольца изготовили из стеклонаполненного полиамида ПА6. Между кольцами установили кольцевую прокладку, изготовленную из фторопласта Ф4. Профили рабочих поверхностей колец подшипника выполнены в виде двух прямых, пересекающихся под углом α_v=170° у верхнего опорного кольца и под углом α_v=169° у нижнего опорного кольца. Габаритные размеры подшипника: отверстие d=61 мм, наружный монтажный диаметр D=88 мм, высота Н=12 мм. Рабочая осевая нагрузка на подшипник составляет Р=3420 Н, рабочая радиальная нагрузка на подшипник равна R=450 Н.Example. Consider the design of the bearing 1118-2902840, used in the upper support of the front let-up of the VAZ-Kalina, Priora, Grant and others. The upper and lower support rings were made of glass-filled polyamide PA6. An annular gasket made of F4 fluoroplastic was installed between the rings. Profiles of the working surfaces of the bearing rings are made in the form of two straight lines intersecting at an angle α _v = 170 ° at the upper support ring and at an angle α _v = 169 ° at the lower support ring. Overall dimensions of the bearing: bore d = 61 mm, outer mounting diameter D = 88 mm, height H = 12 mm. The working axial load on the bearing is P = 3420 N, the working radial load on the bearing is R = 450 N.

Исследования показали, что момент трения в таком подшипнике с масляной подушкой составляет 1,1 Н*м. Для сравнения, в аналогичных шариковых опорных подшипниках момент сопротивления вращения составляет до 1 Н*м, а момент трения в аналогичном опорном подшипнике скольжения обычной конструкции - 1,8-3 Н*м.Studies have shown that the friction moment in such a bearing with an oil cushion is 1.1 N * m. For comparison, in similar ball bearings, the moment of rotation resistance is up to 1 N * m, and the friction moment in a similar plain bearing of conventional design is 1.8-3 N * m.

Таким образом, предложенная конструкция опорного подшипника обеспечивает снижение момента сопротивления вращения подшипника и тем самым решение поставленной задачи. Кроме того, защемление круговой антифрикционной прокладки 2 по краям делает рабочую зону подшипника не доступной для пыли, грязи и влаги. А так как опорные подшипники, особенно установленные в опорах подвески автомобилей, обычно значительно страдают от загрязнений, то надежная защита подшипника предлагаемой конструкции от внешних воздействий дополнительно повышает его надежность и долговечность.Thus, the proposed design of the support bearing provides a reduction in the moment of resistance of rotation of the bearing and thereby solving the problem. In addition, pinching the circular anti-friction pad 2 at the edges makes the working area of the bearing not accessible to dust, dirt and moisture. And since the thrust bearings, especially those installed in the suspension struts of cars, usually suffer significantly from pollution, the reliable protection of the bearing of the proposed design from external influences further increases its reliability and durability.

Так как фторопластовая кольцевая прокладка 2 и находящееся в масляных карманах смазка обладают высокими демпфирующими свойствами, то подшипник обладает высокой сопротивляемостью к ударным нагрузкам и не подвержен разрушению под действием эффекта ложного бринеллирования, под действием которого обычно быстро разрушаются шариковые и роликовые подшипники. Это обеспечивает преимущество данного подшипника по сравнению с подшипниками качения. Опорный подшипник, предлагаемый в данной полезной модели, прост в конструкции и эксплуатации, так как не требует никакого ухода и обслуживания.Since the fluoroplastic ring gasket 2 and the grease located in the oil pockets have high damping properties, the bearing is highly resistant to shock loads and is not subject to destruction under the effect of false brinelling, under which ball and roller bearings are usually destroyed quickly. This provides the advantage of this bearing over rolling bearings. The pillow block bearing offered in this utility model is simple in construction and operation, as it does not require any maintenance.

Claims

The plain bearing, containing the upper and lower support rings that absorb external load, and an antifriction ring gasket located between them, the profile of the working surfaces of the support rings is outlined by straight lines located at an obtuse angle, and there is a lubricant between the support rings and the antifriction gasket, characterized in that that the concavity of the profile of the working surfaces of the bearing is directed towards the lower support ring, while the angle of the profile of the working surface of the lower support ring is n smaller than the profile angle of the working surface of the upper support ring.