RU214097U1

RU214097U1 - SUPPORT BEARING

Info

Publication number: RU214097U1
Application number: RU2022101062U
Authority: RU
Inventors: Анастасия Андреевна Королева; Альберт Викторович Королев; Андрей Альбертович Королев
Original assignee: Анастасия Андреевна Королева; Альберт Викторович Королев; Андрей Альбертович Королев
Filing date: 2022-01-17
Publication date: 2022-10-11

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к опорным подшипниковым узлам скольжения, и может быть использована в узлах трения машин и механизмов, например в верхней опоре передней подвести автомобилей семейства ВАЗ. Задачей полезной модели является повышение надежности работы подшипника при возможных колебаниях внешней нагрузки. Техническим результатом является обеспечение компенсации возможного изменения объема масляной канавки верхнего кольца за счет деформации антифрикционной прокладки и предотвращение ее разрушения. Поставленная задача решается тем, что в опорном подшипнике скольжения, содержащем верхнее и нижнее опорные кольца и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку, профиль рабочих поверхностей опорных колец очерчен прямыми линиями, его вогнутость направлена в сторону нижнего опорного кольца, а по центру рабочих поверхностей выполнена кольцевая канавка, на рабочей поверхности нижнего кольца имеется риска, обеспечивающая разгерметизацию кольцевой канавки нижнего кольца, а глубина кольцевой канавки нижнего кольца ограничена величиной максимально возможной упругой деформацией антифрикционной прокладки, возникающей под действием давления смазки в масляной кольцевой канавки верхнего кольца.

The utility model relates to the field of mechanical engineering, namely to bearing sliding units, and can be used in friction units of machines and mechanisms, for example, in the upper support of the front suspension of VAZ vehicles. The objective of the utility model is to increase the reliability of the bearing with possible fluctuations in the external load. EFFECT: provision of compensation for possible changes in the volume of the oil groove of the upper ring due to deformation of the anti-friction gasket and prevention of its destruction. The problem is solved by the fact that in the support bearing containing the upper and lower support rings and an antifriction annular gasket located between them, the profile of the working surfaces of the support rings is outlined by straight lines, its concavity is directed towards the lower support ring, and an annular is made in the center of the working surfaces. a groove on the working surface of the lower ring has a risk that provides depressurization of the annular groove of the lower ring, and the depth of the annular groove of the lower ring is limited by the maximum possible elastic deformation of the anti-friction gasket that occurs under the action of lubrication pressure in the oil annular groove of the upper 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, например, в верхней опоре передней подвести автомобилей семейства ВАЗ.The utility model relates to the field of mechanical engineering, namely to bearing sliding units, and can be used in friction units of machines and mechanisms, for example, in the upper support of the front suspension of VAZ cars.

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.A thrust bearing is known, containing two opposite support rings that perceive an external load, and an anti-friction ring gasket located between them (RU No. The working surfaces of the support rings and the antifriction gasket have a toroidal shape, are 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 height of the profile of the concave working part of the support ring is 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 inaccuracies in the manufacture of the working surfaces of the bearing parts, gaps form between them, through which lubricant flows out of the working area, and moisture and pollution enter the working area. This increases the wear of the working surfaces of the bearing, significantly reduces the reliability and durability of the bearing.

Известен 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, 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 смазкойKnown support bearing containing the upper and lower support rings, perceiving external load, and located between the anti-friction ring gasket, the profile of the working surfaces of the support rings is outlined by straight lines located at an obtuse angle, between the support rings and the anti-friction gasket is grease (RU No. 191208 , F16C 17/04, F16C 33/02, published 07/29/2019, Bull. No. 22). An annular oil groove filled with lubricant is made in the center of the working surfaces

Недостатком данной конструкции является то, что вогнутость профиля дорожек скольжения направлена в сторону верхнего кольца, в результате чего в процессе транспортировки подшипника до места назначения из рабочей зоны подшипника может вытекать смазка, что снижает надежность подшипника.The disadvantage of this design is that the concavity of the profile of the sliding paths is directed towards the upper ring, as a result of which, during the transportation of the bearing to its destination, lubricant may flow out of the working area of the bearing, which reduces the reliability of the bearing.

Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является опорный подшипник скольжения, содержащий два противоположных опорных кольца, воспринимающих внешнюю нагрузку, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку, профиль рабочих поверхностей опорных колец очерчен прямыми линиями, его вогнутость направлена в сторону нижнего опорного кольца, а по центру рабочих поверхностей выполнена кольцевая канавка (патент на полезную модель №197349-прототип).The closest analogue of the proposed utility model is a plain bearing, containing two opposite support rings that perceive an external load, and an antifriction annular gasket located between them, the profile of the working surfaces of the support rings is outlined by straight lines, its concavity is directed towards the lower support ring, and in the center the working surfaces are provided with an annular groove (utility model patent No. 197349-prototype).

Недостатком этой конструкции является то, что под действием колебания внешней нагрузки на подшипник и деформации нижнего и верхнего колец возникает неуправляемый процесс, состоящий в том, что изменяется объем масляных канавок, и часть смазки при повышенной нагрузке может выдавиться из рабочей зоны, а при уменьшении нагрузки в рабочей зоне может возникать разряжение, что снижает нагрузочную способность и надежность работы подшипника.The disadvantage of this design is that under the influence of fluctuations in the external load on the bearing and the deformation of the lower and upper rings, an uncontrolled process occurs, consisting in the fact that the volume of the oil grooves changes, and part of the lubricant can be squeezed out of the working area under increased load, and with a decrease in load vacuum may occur in the working area, which reduces the load capacity and reliability of the bearing.

Задачей полезной модели является повышение надежности работы подшипника при возможных колебаниях внешней нагрузки.The objective of the utility model is to increase the reliability of the bearing with possible fluctuations in the external load.

Техническим результатом является обеспечение компенсации возможного изменения объема масляной канавки верхнего кольца за счет деформации антифрикционной прокладки и предотвращение ее разрушению.The technical result is to provide compensation for a possible change in the volume of the oil groove of the upper ring due to the deformation of the anti-friction gasket and prevent its destruction.

Поставленная задача решается тем, что в опорном подшипнике скольжения, содержащем верхнее и нижнее опорные кольца, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку, профиль рабочих поверхностей опорных колец очерчен прямыми линиями, его вогнутость направлена в сторону нижнего опорного кольца, а по центру рабочих поверхностей выполнена кольцевая канавка, на рабочей поверхности нижнего кольца имеется риска, обеспечивающая разгерметизацию кольцевой канавки нижнего кольца, а глубина кольцевой канавки нижнего кольца ограничена величиной максимально возможной упругой деформацией антифрикционной прокладки, возникающей под действием давления смазки в масляной кольцевой канавки верхнего кольца.The problem is solved by the fact that in the support bearing containing the upper and lower support rings, and an antifriction annular gasket located between them, the profile of the working surfaces of the support rings is outlined by straight lines, its concavity is directed towards the lower support ring, and in the center of the working surfaces is made an annular groove, there is a risk on the working surface of the lower ring, which ensures depressurization of the annular groove of the lower ring, and the depth of the annular groove of the lower ring is limited by the maximum possible elastic deformation of the anti-friction gasket that occurs under the action of lubrication pressure in the oil annular groove of the upper ring.

Так как глубину кольцевой канавки нижнего кольца ограничивают величиной максимально возможной упругой деформацией антифрикционной прокладки, возникающей под действием давления смазки в масляной кольцевой канавки верхнего кольца, а на рабочей поверхности нижнего кольца нанесена риска, обеспечивающая разгерметизацию кольцевой канавки нижнего кольца, то при высокой нагрузке на подшипник и повышении давления масла в масляной канавке верхнего кольца антифрикционная прокладка деформируется в сторону нижнего кольца и компенсирует уменьшение объема кольцевой канавки верхнего кольца. Разрушение антифрикционной прокладки при чрезмерной нагрузке на подшипник предотвращается ограниченной глубиной канавки нижнего кольца, к которой она прижимается при возникающих в ней напряжений, близких к пределу текучести материала антифрикционной прокладки. Тем самым предотвращается разрушение антифрикционной прокладки и утечка масла из масляной канавки верхнего кольца при чрезмерной нагрузке на подшипник, что повышает надежность работы подшипника.Since the depth of the annular groove of the lower ring is limited by the value of the maximum possible elastic deformation of the anti-friction gasket, which occurs under the action of lubrication pressure in the oil annular groove of the upper ring, and the working surface of the lower ring has a risk that ensures depressurization of the annular groove of the lower ring, then with a high load on the bearing and an increase in oil pressure in the oil groove of the upper ring, the anti-friction gasket deforms towards the lower ring and compensates for the decrease in the volume of the annular groove of the upper ring. The destruction of the anti-friction gasket under excessive load on the bearing is prevented by the limited depth of the lower ring groove, to which it is pressed when the stresses arising in it are close to the yield strength of the anti-friction gasket material. This prevents the destruction of the anti-friction gasket and the leakage of oil from the oil groove of the upper ring under excessive load on the bearing, which increases the reliability of the bearing.

Сущность технического решения поясняется рисунком, на котором изображено поперечное сечение левой половины опорного подшипника.The essence of the technical solution is illustrated by the figure, which shows the cross section of the left half of the support bearing.

На фигуре используются следующие обозначения:The figure uses the following symbols:

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

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

3 - антифрикционная прокладка;3 - anti-friction gasket;

4 - масляные канавки на верхнем кольце;4 - oil grooves on the upper ring;

5 - круговая канавка на нижнем кольце;5 - circular groove on the lower ring;

6 - разгерметизирующая риска.6 - depressurizing risk.

Опорный подшипник скольжения содержит верхнее опорное кольцо 1, нижнее опорное кольцо 2, изготовленные из стеклонаполненного полиамида, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку 3, изготовленную из фторопластового материала, например Ф4, обладающего низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью. Рабочие поверхности опорных колец 1 и 2 и антифрикционная прокладка 3 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 на величину от 0,5 до 3 градусов. По центру профиля дорожки скольжения верхнего опорного кольца 1 выполнена масляная канавка 4 глубиной h и шириной b. По центру профиля дорожки скольжения нижнего опорного кольца 2 выполнена масляная канавка 5 глубиной δ<b и шириной b. Глубина δ масляной канавки нижнего кольца определяется экспериментально из условия максимально допустимой деформации антифрикционной прокладки 3 в зоне расположений масляных канавок, при которой в ней возникает напряжение растяжения, близкое к пределу текучести материала прокладки. На рабочей поверхности верхнего 1 и нижнего 2 колец и в масляных канавках 4 и 5 находится пластичная смазка. На рабочей поверхности нижнего кольца 2 имеется риска 6, обеспечивающая разгерметизацию кольцевой канавки нижнего кольца.SUBSTANCE: journal bearing contains an upper support ring 1, a lower support ring 2, made of glass-filled polyamide, and an anti-friction ring gasket 3 located between them, made of a fluoroplastic material, for example F4, which has a low friction coefficient and high wear resistance. The working surfaces of the support rings 1 and 2 and the anti-friction gasket 3 are located 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 by 0.5 to 3 degrees. In the center of the profile of the sliding track of the upper support ring 1, an oil groove 4 is made with a depth h and a width b. In the center of the profile of the sliding track of the lower support ring 2, an oil groove 5 is made with a depth δ<b and a width b. The depth δ of the oil groove of the lower ring is determined experimentally from the condition of the maximum allowable deformation of the anti-friction gasket 3 in the area of the oil grooves, at which a tensile stress occurs in it, close to the yield strength of the gasket material. Grease is located on the working surface of the upper 1 and lower 2 rings and in the oil grooves 4 and 5. On the working surface of the lower ring 2 there is a risk 6, which ensures depressurization of the annular groove of the lower ring.

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 2 разные и α_n<α_v, то под действием внешней осевой нагрузки Р рабочие поверхности опорных колец 1 и 2 и поверхности антифрикционной кольцевой прокладки 3 плотно прилегают друг к другу по краям профиля. А в виду того, что разница в углах профиля рабочих поверхностей колец невелика, то под действием контактных напряжений кромки антифрикционной прокладки 3, а также дорожек скольжения верхнего 1 и нижнего колец 2 упруго деформируется, в результате чего дорожки скольжения плотно прилегают к антифрикционной прокладке. Поэтому смазка в масляной канавке верхнего кольца находится под давлением в герметичной замкнутом объеме и воспринимает на себя часть внешней нагрузки. Это обеспечивает снижение момента трения в подшипнике.Thrust bearing works as follows. The bearing is loaded with an axial force P and a radial force R, and one of the supporting rings, for example, the upper ring 1, is given rotation or oscillation around the bearing axis (not shown). Since the profile angles of the sliding tracks of rings 1 and 2 are different and α _n < α _v , then under the action of an external axial load P, the working surfaces of the support rings 1 and 2 and the surfaces of the anti-friction ring gasket 3 fit snugly to each other along the edges of the profile. And in view of the fact that the difference in the angles of the profile of the working surfaces of the rings is small, then under the action of contact stresses, the edges of the anti-friction gasket 3, as well as the sliding paths of the upper 1 and lower rings 2, are elastically deformed, as a result of which the sliding paths fit snugly against the anti-friction gasket. Therefore, the lubricant in the oil groove of the upper ring is under pressure in a hermetically sealed volume and takes on part of the external load. This reduces the friction torque in the bearing.

Однако в процессе работы подшипника на него обычно действует неравномерная, в том числе ударная нагрузка. Под действие повышенной нагрузки верхнее 1 и нижнее 2 кольца деформируются, вызывая уменьшение глубины, а, следовательно, объема масляных канавок. Но так как при этом давление смазки в масляной канавке 5 нижнего кольца 2 благодаря разгерметизизирующей риски 6 не увеличивается, а давление смазки в масляной канавке 4 верхнего кольца 1 будет возрастать, то антифрикционная прокладка 3 в зоне расположения масляных канавок 4 и 5 будет деформироваться в сторону нижнего кольца. Тем самым компенсируется уменьшение объема масляной канавки 4 верхнего кольца и предотвращается выдавливание масла из закрытой полости верхнего кольца. Когда внешняя нагрузка уменьшится и придет в норму, то антифрикционная прокладка 3 в зоне расположения масляных канавок возвратится в исходное положение, предотвращая возникновение разряжения в масляной канавке верхнего кольца и сохраняя в ней требуемое давление.However, during the operation of the bearing, it is usually affected by an uneven load, including a shock load. Under the action of increased load, the upper 1 and lower 2 rings are deformed, causing a decrease in the depth, and, consequently, the volume of the oil grooves. But since at the same time the lubrication pressure in the oil groove 5 of the lower ring 2 does not increase due to the depressurizing marks 6, and the lubrication pressure in the oil groove 4 of the upper ring 1 will increase, the anti-friction gasket 3 in the area of the oil grooves 4 and 5 will deform to the side bottom ring. This compensates for the decrease in the volume of the oil groove 4 of the upper ring and prevents oil from being squeezed out of the closed cavity of the upper ring. When the external load decreases and returns to normal, the anti-friction gasket 3 in the area of the oil grooves will return to its original position, preventing the occurrence of vacuum in the oil groove of the upper ring and maintaining the required pressure in it.

Антифрикционная прокладка 3 в зоне расположения масляных канавок 4 и 5 при работе подшипника всегда будет находиться под напряжением со стороны смазки верхнего кольца и будет упруго деформироваться тем больше, чем выше внешняя нагрузка. Но при возникновении чрезмерной внешней нагрузке нижняя масляная канавка глубиной δ ограничит ее деформацию и предотвратит разрушение, сохранив работоспособность подшипника. Тем самым обеспечивается компенсация изменения объема масляной канавки верхнего кольца за счет деформации антифрикционной прокладки и предотвращение ее разрушению, что обеспечивает решение поставленной задачи повышение надежности работы подшипника.Anti-friction gasket 3 in the area of oil grooves 4 and 5 during operation of the bearing will always be under tension from the lubrication side of the upper ring and will be elastically deformed the more, the higher the external load. But if an excessive external load occurs, the lower oil groove with a depth of δ will limit its deformation and prevent destruction, while maintaining the performance of the bearing. This provides compensation for changes in the volume of the oil groove of the upper ring due to the deformation of the anti-friction gasket and prevention of its destruction, which provides a solution to the problem of increasing the reliability of the bearing.

Пример. Рассмотрим конструкцию подшипника 1118-2902840, используемого в верхней опоре передней подвести автомобилей семейства ВА3-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 H=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 suspension of cars of the VA3-Kalina family, Priora, Grant and others. The upper and lower support rings were made of glass-filled polyamide PA6. An annular gasket made of F4 fluoroplast was installed between the rings. The 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. Bearing overall dimensions: hole d=61 mm, outer mounting diameter D=88 mm, height H=12 mm. The working axial load on the bearing is R=3420 N, the working radial load on the bearing is R=450 N.

Испытания показали, что при ширине масляных канавок b=2 мм, глубине масляной канавки верхнего кольца a=2 мм, и глубине масляной канавки нижнего кольца δ=0,8 мм подшипник сохраняет работоспособность при многократном повышении внешней осевой нагрузки до 10500 Н.Tests have shown that with the width of the oil grooves b=2 mm, the depth of the oil groove of the upper ring a=2 mm, and the depth of the oil groove of the lower ring δ=0.8 mm, the bearing remains operational with a multiple increase in the external axial load up to 10500 N.

Таким образом, предложенная конструкция опорного подшипника обеспечивает его надежную работу при колебаниях внешней нагрузки.Thus, the proposed design of the support bearing ensures its reliable operation with fluctuations in the external load.

Claims

Sliding support bearing containing upper and lower support rings and an antifriction annular gasket located between them, the profile of the working surfaces of the support rings is outlined by straight lines, its concavity is directed towards the lower support ring, and an annular groove is made in the center of the working surfaces, characterized in that on there is a risk on the working surface of the lower ring, which ensures depressurization of the annular groove of the lower ring, and the depth of the annular groove of the lower ring is limited by the maximum possible elastic deformation of the anti-friction gasket that occurs under the action of lubrication pressure in the oil annular groove of the upper ring.