RU2084717C1

RU2084717C1 - Sliding bearing

Info

Publication number: RU2084717C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Владимирович Селезнев; Нина Петровна Селезнева; Валерий Владимирович Большов; Владимир Николаевич Зинкин
Original assignee: Украинский государственный морской технический университет
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1997-07-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: bushing of the sliding bearing is composed of several layered segments. The antifriction layer is additionally has a powder filler made of graphite, copper, aluminum, and hydrocarbon graphite sorbents of plants. The second flexible damping layer comprises a powder filler made of flexible materials, e.g., rubber. The third layer has steel planks and fine powder of silicium oxide. EFFECT: enhanced resistance to wear. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в опорах валов различных машин, в частности, в водоперекачивающих агрегатах. The invention relates to mechanical engineering and can be used in shaft bearings of various machines, in particular, in pumping units.

Известен композиционный подшипник скольжения, включающий жесткую металлическую проволоку и антифрикционное фторопластовое покрытие, проникающее на глубину трех диаметров проволоки /1/. Недостатком этого подшипника является низкий ресурс из-за слабого сцепления покрытия с основанием и его отслоение при глубине проникновения менее трех диаметров проволоки или резкого возрастания жесткости покрытия при глубине проникновения более трех диаметров, что снижает демпфирующее свойства. Другой недостаток известного подшипника состоит в сложности конструкции и технологии изготовления, проводящих к нестабильности эксплуатационных свойств подшипников из различных партий. Known composite sliding bearing, comprising a rigid metal wire and anti-friction fluoroplastic coating, penetrating to a depth of three diameters of the wire / 1 /. The disadvantage of this bearing is its low resource due to poor adhesion of the coating to the base and its delamination at a penetration depth of less than three wire diameters or a sharp increase in the stiffness of the coating at a penetration depth of more than three diameters, which reduces the damping properties. Another disadvantage of the known bearing is the complexity of the design and manufacturing technology, leading to instability of the operational properties of bearings from various lots.

Известен подшипник из композиционного материала с повышенным ресурсом за счет использования в конструкции волокнистых материалов типа политетрафторэтиленовых и полимерного связующего /2/. Основной недостаток известного подшипника состоит в ненадежности его работы в воде при смене температуры от 0^oC до 28^oC из-за резкого и нелинейного изменения коэффициента термического расширения /в десятки раз/ политетрафторэтилена.Known bearing made of composite material with increased resource due to the use in the design of fibrous materials such as polytetrafluoroethylene and polymer binder / 2 /. The main disadvantage of the known bearing is the unreliability of its operation in water when the temperature changes from 0 ^o C to 28 ^o C due to a sharp and non-linear change in the coefficient of thermal expansion / tens of times / polytetrafluoroethylene.

Наиболее близким к предлагаемому подшипнику скольжения по конструктивным элементам является подшипник скольжения, содержащий втулку с антифрикционным тканевым слоем на рабочей поверхности, присоединенным посредством связующего материала /3/. Недостатком известного подшипника является низкий ресурс и ненадежность работы по причине возникновения концентраторов напряжения от постоянно действующих сил радиального давления на кромках конусных канавок, прилегающих к связующему. Это приводит к отслоению покрытия и нарушению работы подшипника. Кроме того, в экстремальных условиях, когда сила радиального давления превышает силу, допустимую для связующего материала, последний разрушается, подвергается разрушению и тканевый антифрикционный слой в области контакта с кромками конусных канавок, что приводит неизбежно к поломке подшипника. Closest to the proposed sliding bearing on structural elements is a sliding bearing containing a sleeve with an antifriction fabric layer on the working surface, attached by a binder material / 3 /. A disadvantage of the known bearing is the low resource and unreliable operation due to the occurrence of voltage concentrators from constantly acting forces of radial pressure on the edges of the conical grooves adjacent to the binder. This leads to delamination of the coating and disruption of the bearing. In addition, under extreme conditions, when the radial pressure force exceeds the force admissible for the binder material, the latter collapses, and the tissue antifriction layer undergoes destruction in the contact area with the edges of the conical grooves, which inevitably leads to bearing failure.

Технический результат изобретения заключается в повышении ресурса подшипника скольжения при работе в воде. Это достигается тем, что в подшипнике скольжения, содержащем втулку с антифрикционным тканевым слоем, втулка дополнительно снабжена упругим демпфирующим и жестким слоями, при этом антифрикционный тканевый слой, упругий демпфирующий и жесткий слой выполнены заодно целое на основе из полимерной матрицы, а втулка в виде сегментов. Кроме того, антифрикционный тканевый слой содержать порошковые антифрикционные наполнители, например, из порошка графита, алюминия, меди, углеродных сорбентов косточковых растений. Упругий демпфирующий слой может содержать упругие частицы, например, резиновую крошку. Жесткий слой содержит стальную подложку и твердые частицы с высоким модулем упругости, например, песок. The technical result of the invention is to increase the resource of the sliding bearing when working in water. This is achieved by the fact that in a sliding bearing containing a sleeve with an antifriction fabric layer, the sleeve is additionally provided with elastic damping and hard layers, while the antifriction fabric layer, elastic damping and hard layer are integral with the polymer matrix and the sleeve in the form of segments . In addition, the antifriction fabric layer contains powder antifriction fillers, for example, from powder of graphite, aluminum, copper, carbon sorbents of stone plants. The elastic damping layer may contain elastic particles, for example, rubber crumb. The hard layer contains a steel substrate and solid particles with a high modulus of elasticity, for example, sand.

На фиг.1 показан общий вид подшипника скольжения; на фиг.2 показан осевой разрез подшипника скольжения; на фиг.3 представлен один сегмент в поперечном разрезе; на фиг. 4 показан продольный разрез сегмента. Подшипник скольжения состоит из шести сегментов 1, закрепленных в корпусе 2 болтами 3. Между сегментами со стороны вала расположены каналы 4 для протока воды, охлаждающей и смазывающей подшипник. На фиг.3 показан в разрезе один сегмент 1, в котором антифрикционный слой 5 содержит углеродные волокна, связанные полимерной матрицей, и порошковые антифрикционные наполнители, например, из порошка графита, меди, алюминия, углеродных сорбентов косточковых растений. Упругий демпфирующий слой 6 содержит стекловолокно, связанное полимерной матрицей, и упругие частицы, например, резиновую крошку. Жесткий слой 7 содержит металлическую подложку 8 и твердые частицы с высоким модулем упругости, например, песок. Figure 1 shows a General view of a plain bearing; figure 2 shows an axial section of a plain bearing; figure 3 presents one segment in cross section; in FIG. 4 shows a longitudinal section through a segment. The sliding bearing consists of six segments 1, fixed in the housing 2 by bolts 3. Between the segments on the shaft side are channels 4 for the flow of water, cooling and lubricating the bearing. Figure 3 shows a sectional view of one segment 1, in which the antifriction layer 5 contains carbon fibers bound by a polymer matrix, and powder antifriction fillers, for example, of graphite powder, copper, aluminum, carbon sorbents of stone plants. The elastic damping layer 6 contains fiberglass bound by a polymer matrix, and elastic particles, for example, rubber crumb. The hard layer 7 contains a metal substrate 8 and solid particles with a high modulus of elasticity, for example, sand.

Подшипник скольжения работает следующим образом: подшипник устанавливают на его рабочее место в машине так, что антифрикционный тканевый слой 5 взаимодействует с шейкой вала. При работе машины нагрузку от вала воспринимает антифрикционный слой 5, передает ее на упругий слой 6 и далее через жесткий слой 7 на корпус машины агрегата. В упругом слое 6 происходит гашение колебаний, что снижает вибрацию машины. Прочность сцепления в корпусе 2 обеспечена благодаря наличию во втулке подшипника жесткого слоя 7 с металлической подложкой 8. На сопрягаемых поверхностях антифрикционного тканевого слоя 5 и шейки вала вследствие трения вала о слой имеют место процессы трибострукции полимерной матрицы и порошков из графита, меди, алюминия, углеродных сорбентов косточковых растений, образующих пленку переноса, снижающую коэффициент трения и интенсивность износа подшипника и контртела. Через каналы 4 происходит проток воды, охлаждающей и смазывающей подшипник, что особенно важно в тяжело нагруженных подшипниках скольжения. Сочетание трехслойной структуры сегментов втулки подшипника скольжения с антифрикционным тканевым слоем, с дополнительно упругим и жестким слоями, выполненными заодно целое из полимерной матрицы, и содержащими послойно различные наполнители, обеспечивает высокие износостойкость и ресурс подшипника скольжения, а также стабильность его работы. Разъемная втулка, состоящая из нескольких сегментов, повышает технологичность сборки и разборки подшипника скольжения с большими габаритными показателями. Неразъемная структура сегментов втулки с антифрикционным тканевым слоем, упругим и жестким слоями, выполненными заодно целое на основе из полимерной матрицы с различными наполнителями обеспечивает износостойкость рабочего антифрикционного слоя благодаря низкому коэффициенту трения и высокой теплопроводности, необходимую упругость, демпфируемость, виброгашение, плавное распределение эпюры напряжений благодаря наличию упругого демпфирующего слоя, позволяет обеспечить жесткость крепления втулки подшипника с корпусом машины благодаря наличию жесткого слоя. Антифрикционные наполнители из порошка графита, меди, алюминия, углеродных сорбентов косточковых растений снижают коэффициент трения антифрикционного тканевого слоя, повышая его ресурс. Упругие и демпфирующие свойства придают втулке подшипника упругие частицы, например, резиновая крошка, устойчивые к среде эксплуатации подшипника скольжения. Жесткость и надежность крепления обеспечивают стальные подложки в сегментах и твердые частицы с высоким модулем упругости, содержащиеся в жестком слое. Для работы в воде лучшей полимерной матрицей является эпоксидная смола с соответствующими пластификатором и отвердителем. Наиболее эффективными наполнителями в антифрикционном тканевом слое являются порошки мягких металлов в сочетании с порошком графита и углеродных сорбентов косточковых растений. Лучшими по демпфирующим свойствам при работе подшипника в воде является наполнитель из резиновой крошки. Наполнитель в жестком слое из мелкодисперсного отожженого песка повышает жесткость, твердость, водостойкость, недефицитен и недорог. The sliding bearing works as follows: the bearing is mounted on its working place in the machine so that the antifriction fabric layer 5 interacts with the neck of the shaft. When the machine is operating, the load from the shaft is absorbed by the antifriction layer 5, transfers it to the elastic layer 6 and then through the hard layer 7 to the machine body of the unit. In the elastic layer 6, damping occurs, which reduces the vibration of the machine. The adhesion strength in the housing 2 is ensured by the presence of a hard layer 7 with a metal substrate 8 in the bearing sleeve on the mating surfaces of the antifriction fabric layer 5 and the shaft neck due to the friction of the shaft against the layer, tribostructure of the polymer matrix and graphite, copper, aluminum, carbon powders sorbents of stone plants forming a transfer film, which reduces the coefficient of friction and the wear rate of the bearing and counterbody. Through channels 4 there is a flow of water, cooling and lubricating the bearing, which is especially important in heavily loaded plain bearings. The combination of the three-layer structure of the segments of the sleeve of the sliding bearing with an antifriction fabric layer, with additionally elastic and hard layers made integrally from the polymer matrix and containing layer-by-layer various fillers, provides high wear resistance and service life of the sliding bearing, as well as the stability of its operation. The split sleeve, consisting of several segments, increases the manufacturability of the assembly and disassembly of the sliding bearing with large overall dimensions. The integral structure of the segments of the sleeve with an antifriction fabric layer, elastic and rigid layers made at the same time on the basis of a polymer matrix with various fillers ensures the wear resistance of the working antifriction layer due to the low coefficient of friction and high thermal conductivity, the necessary elasticity, damping, vibration damping, smooth distribution of the stress profile due to the presence of an elastic damping layer allows stiffness of the mounting of the bearing bush with the machine body due to Aria to the presence of a hard layer. Antifriction fillers from graphite powder, copper, aluminum, carbon sorbents of stone plants reduce the friction coefficient of the antifriction tissue layer, increasing its resource. The elastic and damping properties give the bearing sleeve elastic particles, for example, rubber crumb, resistant to the operating environment of the sliding bearing. The stiffness and reliability of the fastening is ensured by steel substrates in the segments and solid particles with a high modulus of elasticity contained in the hard layer. For work in water, the best polymer matrix is an epoxy resin with the appropriate plasticizer and hardener. The most effective fillers in the antifriction tissue layer are soft metal powders in combination with graphite powder and carbon sorbents of stone plants. The best damping properties during operation of the bearing in water are rubber crumb filler. The filler in a hard layer of fine annealed sand increases rigidity, hardness, water resistance, is not deficient and inexpensive.

Claims

1. A plain bearing comprising a sleeve with an antifriction fabric layer, characterized in that the sleeve is additionally provided with elastic damping and hard layers, the antifriction fabric layer, the elastic damping and hard layers are made integrally based on a polymer matrix, wherein the sleeve is made in the form segments.

2. The bearing according to claim 1, characterized in that the antifriction fabric layer contains powder antifriction fillers, for example, from graphite powder, aluminum, copper, carbon sorbents of stone plants.

3. The bearing according to claim 1, characterized in that the elastic damping layer contains elastic particles, for example rubber crumb.

4. The bearing according to claim 1, characterized in that the hard layer comprises a steel substrate and solid particles with a high modulus of elasticity, such as sand.