RU2267666C2

RU2267666C2 - Slide bearing

Info

Publication number: RU2267666C2
Application number: RU2002122056/11A
Authority: RU
Inventors: Станислав Кузьмич Брюнеткин (RU); Станислав Кузьмич Брюнеткин; кова Наталь Владимировна Кос (RU); Наталья Владимировна Косякова
Priority date: 2002-08-12
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2006-01-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: slide bearing comprises support and bushing made of nonmetallic material, which provide the sliding pair and are mounted in the housing and on the shaft, respectively. The flexible members are interposed between the housing and support and between the shaft and bushing. The support and bushing are made of durable ceramics, e.g. silicon carbide. The flexible members are made of rubber and can be in a contact with the members of the bearing to provide the guaranteed radial space between the support and housing and between the bushing and shaft. When the shaft is set in rotation, the torque is transmitted to the ceramic bushing and ceramic race.

EFFECT: enhanced durability.

9 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкциям подшипников скольжения, и может быть широко использовано в различных отраслях промышленности.The present invention relates to mechanical engineering, namely to designs of plain bearings, and can be widely used in various industries.

Известен подшипник скольжения, выполненный в виде опоры и втулки с выполненными в них продольными пазами для размещения вкладышей твердой смазки [Воротников Б.Д. Подшипники сухого трения. Л.: Машиностроение, 1979, стр. 48-49].Known sliding bearing, made in the form of bearings and bushings with longitudinal grooves made in them for placement of solid lubricant inserts [B. Vorotnikov Dry friction bearings. L .: Engineering, 1979, pp. 48-49].

Недостатками известного подшипника являются низкий ресурс работы в химически агрессивных и абразивсодержащих жидкостях, а также малая динамическая прочность.The disadvantages of the known bearing are low service life in chemically aggressive and abrasive fluids, as well as low dynamic strength.

Известен также подшипник скольжения, содержащий три концентрично расположенные втулки, две из которых, наружная и внутренняя, жесткие (металлические), а одна, промежуточная, эластичная [а.с. СССР №398773, кл. F 16 С 25/02, опубл. 1973].Also known is a plain bearing containing three concentric bushings, two of which, external and internal, are rigid (metal), and one, intermediate, elastic [a.s. USSR No. 398773, class F 16 C 25/02, publ. 1973].

Известный подшипник скольжения обладает некоторой динамической прочностью. Недостатком его является низкий ресурс работы в химически агрессивных и абразивсодержащих жидкостях из-за недолговечности металлических втулок.The known plain bearing has some dynamic strength. Its disadvantage is the low service life in chemically aggressive and abrasive fluids due to the fragility of the metal bushings.

В качестве прототипа выбран подшипник скольжения, содержащий опору и втулку из неметаллического (углеродного композиционного) материала, образующие пару трения, закрепленные соответственно с корпусом и валом, причем между корпусом и опорой, а также между валом и втулкой установлены упругие элементы в виде резиновых втулок [пат. РФ №2007634, кл. F 16 С 25/02, опубл. 1994].As a prototype, a sliding bearing containing a support and a sleeve of non-metallic (carbon composite) material, forming a friction pair, mounted respectively with the housing and the shaft, and between the housing and the support, and also between the shaft and the sleeve installed elastic elements in the form of rubber bushings [ US Pat. RF №2007634, class F 16 C 25/02, publ. 1994].

Недостатком известного подшипника скольжения является низкий ресурс работы углеродных композиционных втулок в химически агрессивных жидкостях.A disadvantage of the known plain bearing is the low life of carbon composite sleeves in chemically aggressive liquids.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание долговечного, динамически прочного износостойкого подшипника скольжения, не требующего специальной жидкой или твердой смазки, способного работать в химически агрессивных и абразивных средах.The technical problem to which the invention is directed is the creation of a durable, dynamically durable wear-resistant sliding bearing that does not require special liquid or solid lubricant, capable of working in chemically aggressive and abrasive environments.

Поставленная цель достигается тем, что в подшипнике скольжения, содержащем опору и втулку из неметаллического материала, образующие пару трения, закрепленные соответственно с корпусом и валом, причем между корпусом и опорой, а также между валом и втулкой установлены упругие элементы, согласно изобретению опора и втулка выполнены из износостойкой керамики, например из карбида кремния, а упругие элементы выполнены в виде резиновых колец.This goal is achieved by the fact that in the sliding bearing containing a support and a sleeve of non-metallic material, forming a friction pair, mounted respectively with the housing and the shaft, and between the housing and the support, as well as between the shaft and the sleeve, elastic elements are installed, according to the invention, the support and the sleeve made of wear-resistant ceramics, such as silicon carbide, and the elastic elements are made in the form of rubber rings.

При этом упругие элементы могут быть выполнены в виде набора резиновых колец с различной упругостью, размещенных на втулке и опоре с гарантированным натягом, или в виде пространственных спиралей, а опора и втулка могут быть расположены между собой с образованием гарантированного радиального зазора, а в корпусе и на валу могут быть выполнены проточки с возможностью размещения в них упругих элементов.In this case, the elastic elements can be made in the form of a set of rubber rings with different elasticities, placed on the sleeve and the support with a guaranteed interference fit, or in the form of spatial spirals, and the support and the sleeve can be located with each other with the formation of a guaranteed radial clearance, and in the body and Grooves can be made on the shaft with the possibility of placing elastic elements in them.

При этом на валу может быть выполнен подпятник, а по крайней мере с одной стороны опоры выполнен фланец, торцевые поверхности которого расположены между подпятником вала и корпусом.In this case, a thrust bearing can be made on the shaft, and at least on one side of the support a flange is made, the end surfaces of which are located between the thrust bearing of the shaft and the housing.

При этом между фланцем подшипника и подпятником вала может быть размещено кольцо из износостойкого материала, образующего пару трения с фланцем, например, из карбида кремния.In this case, a ring of wear-resistant material forming a friction pair with a flange, for example, silicon carbide, can be placed between the bearing flange and the shaft bearing.

При этом на внешней поверхности вала и внутренней поверхности корпуса могут быть выполнены проточки по форме резиновых элементов, например спиральные проточки.In this case, grooves in the form of rubber elements, for example spiral grooves, can be made on the outer surface of the shaft and the inner surface of the housing.

При этом упругие элементы могут быть выполнены в виде набора резиновых колец с различной упругостью, размещенных на валу и втулке с гарантированным натягом, а на валу и в корпусе выполнены кольцевые проточки.In this case, the elastic elements can be made in the form of a set of rubber rings with different elasticities, placed on the shaft and sleeve with a guaranteed interference fit, and ring grooves are made on the shaft and in the housing.

При этом резиновые элементы могут быть выполнены в виде цилиндрических втулок с ребристой внутренней и наружной поверхностью.In this case, the rubber elements can be made in the form of cylindrical bushings with a ribbed inner and outer surface.

При этом резиновые элементы могут быть выполнены армированными.In this case, the rubber elements can be made reinforced.

При этом торцевые части втулки могут быть выполнены в виде усеченных конусов и зажаты между ответными чашеобразными металлическими шайбами, закрепленными на валу, например, по тугой посадке, а между шайбами и торцами втулки размещены кольца из эластичного материала, например резины, с возможностью демпфирования осевых динамических нагрузок на керамическую втулку подшипника.In this case, the end parts of the sleeve can be made in the form of truncated cones and sandwiched between mating cup-shaped metal washers mounted on the shaft, for example, by tight fit, and rings of elastic material, for example rubber, are placed between the washers and the ends of the sleeve, with the possibility of axial dynamic damping loads on the ceramic bearing bush.

При этом на наружной поверхности втулки и/или валу могут быть выполнены винтообразные канавки в направлении, противоположном вращению вала, с возможностью обеспечения охлаждения упругих элементов подшипника при его работе в жидкой среде путем прохождения последней через канавки.At the same time, helical grooves can be made on the outer surface of the sleeve and / or shaft in the direction opposite to the rotation of the shaft, with the possibility of cooling the elastic elements of the bearing during its operation in a liquid medium by passing the latter through the grooves.

При этом число заходов винтовых канавок может быть больше одного.In this case, the number of visits of the screw grooves may be more than one.

Сопоставительный анализ заявляемого подшипника с прототипом и с другими решениями в данной области техники показывает, что изложенная в патентной формуле совокупность признаков неизвестна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о его соответствии критерию изобретения "новизна".A comparative analysis of the inventive bearing with the prototype and with other solutions in the art shows that the set of features set forth in the patent formula is unknown from the existing level of technology, on the basis of which it can be concluded that it meets the criteria of the invention of "novelty."

По мнению заявителя и авторов, совокупность изложенных в патентной формуле существенных признаков не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не видно влияние на получаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков патентной формулы, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения второму критерию "изобретательский уровень".According to the applicant and the authors, the totality of the essential features set forth in the patent formula does not follow explicitly from the prior art, as it does not show the effect on the technical result obtained - a new property of the object - the totality of the features of the patent formula, which allows us to conclude compliance of the proposed solution to the second criterion of "inventive step".

Соответствие предлагаемого решения критерию "промышленная применимость" видно из ниже приведенного примера конкретного выполнения подшипника скольжения.The compliance of the proposed solution with the criterion of "industrial applicability" is evident from the following example of a specific embodiment of a sliding bearing.

Изобретение иллюстрировано чертежом, на котором схематично представлен общий вид подшипника скольжения, выполненного по пп.1, 2, 3 формулы изобретения.The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a General view of a plain bearing, made according to claims 1, 2, 3 of the claims.

Перечень обозначений на чертеже.The list of symbols in the drawing.

1 - опора;1 - support;

2 - втулка;2 - sleeve;

3 - корпус;3 - case;

4 - вал;4 - shaft;

5 - резиновое кольцо;5 - a rubber ring;

6 - резиновое кольцо;6 - a rubber ring;

7 - подпятник вала 4;7 - thrust bearing shaft 4;

8 - фланец опоры 1;8 - flange of the support 1;

9 - керамическое кольцо;9 - ceramic ring;

10 - резиновое кольцо;10 - a rubber ring;

11 - резиновое кольцо;11 - a rubber ring;

12 - жидкая среда.12 - liquid medium.

Подшипник скольжения содержит опору 1 и втулку 2 из карбида кремния, образующие пару трения. Опора 1 закреплена в корпусе 3, а втулка 2 установлена на валу 4. Между корпусом 3 и опорой 1 установлены в сжатом состоянии резиновые кольца 5, а между валом 4 и втулкой 2 установлены в сжатом состоянии резиновые кольца 6 с образованием гарантированного радиального зазора между опорой 1 и корпусом 3, а также между втулкой 2 и валом 4.The sliding bearing includes a support 1 and a sleeve 2 of silicon carbide, forming a friction pair. The support 1 is fixed in the housing 3, and the sleeve 2 is mounted on the shaft 4. Between the housing 3 and the support 1, the rubber rings 5 are installed in a compressed state, and the rubber rings 6 are installed in the compressed state between the shaft 4 and the sleeve 2 with the formation of a guaranteed radial clearance between the support 1 and the housing 3, as well as between the sleeve 2 and the shaft 4.

На валу 4 выполнен подпятник 7, а с одной стороны опоры 1 выполнен фланец 8. Между фланцем 8 и подпятником 7 установлено кольцо 9 из карбида кремния, закрепленное на шейке вала 4. Для демпфирования осевых динамических нагрузок на керамическое кольцо 9 между последним и подпятником 7 установлено резиновое кольцо 10. Для демпфирования радиальных динамических нагрузок на керамическое кольцо 9 между последним и шейкой вала 4 установлено в сжатом положении резиновое кольцо 11.A thrust bearing 7 is made on the shaft 4, and a flange 8 is made on one side of the support 1. A silicon carbide ring 9 is mounted between the flange 8 and the thrust bearing 7, mounted on the neck of the shaft 4. For damping axial dynamic loads on the ceramic ring 9 between the last and the thrust bearing 7 a rubber ring 10 is installed. For damping radial dynamic loads on the ceramic ring 9, a rubber ring 11 is mounted in a compressed position between the latter and the neck of the shaft 4.

В рабочем положении подшипника его детали находятся в жидкой среде 12. Ею может быть химически агрессивная и содержащая абразивные частицы жидкость. В этом случае корпус 3 и вал 4 выполнены из химически стойкого материала, например из нержавеющей стали, или выполнены из обычной стали с защитным покрытием, а кольца 5, 6, 10 и 11 выполнены из химически стойкой резины.In the working position of the bearing, its parts are in a liquid medium 12. It can be a chemically aggressive liquid containing abrasive particles. In this case, the housing 3 and the shaft 4 are made of chemically resistant material, for example stainless steel, or are made of ordinary steel with a protective coating, and the rings 5, 6, 10 and 11 are made of chemically resistant rubber.

Работа подшипника скольжения происходит следующим образом.The operation of the sliding bearing is as follows.

При вращении вала 4 крутящий момент передается керамической втулке 2 и керамическому кольцу 9 благодаря силам трения туго посаженных резиновых колец 6, 10, 11 о поверхности элементов 2, 4, 9.When the shaft 4 is rotated, the torque is transmitted to the ceramic sleeve 2 and the ceramic ring 9 due to the friction forces of the tightly mounted rubber rings 6, 10, 11 about the surface of the elements 2, 4, 9.

Вращающиеся керамические втулка 2 и кольцо 9 образуют пары трения с керамической опорой 1. Выполнение элементов 1, 2, 9 из химически и абразивно стойкого карбида кремния обеспечивает их высокий ресурс работы в любых средах и расширяет возможную область применения предлагаемого подшипника скольжения.Rotating ceramic sleeve 2 and ring 9 form friction pairs with ceramic support 1. The implementation of elements 1, 2, 9 of chemically and abrasion-resistant silicon carbide ensures their high service life in any environment and expands the possible field of application of the proposed sliding bearing.

Наличие резиновых колец 5, 6, 10 и 11 обеспечивает демпфирование осевых и радиальных перемещений относительно хрупких керамических элементов 1, 2, 9, что устраняет разрушительное влияние на них динамических нагрузок и несоосности монтажа и повышает надежность конструкции подшипника.The presence of rubber rings 5, 6, 10, and 11 provides damping of axial and radial movements of relatively fragile ceramic elements 1, 2, 9, which eliminates the destructive effect of dynamic loads and misalignment on them and increases the reliability of the bearing design.

Наличие жидкой среды 12 обеспечивает смазку между трущимися поверхностями пар трения (втулкой 2 и кольца 9, втулкой 2 и опорой 1) и интенсифицирует охлаждение чувствительных к перегреву резиновых колец 5, 6, 10, 11.The presence of a liquid medium 12 provides lubrication between the friction surfaces of the friction pairs (sleeve 2 and ring 9, sleeve 2 and support 1) and intensifies the cooling of heat-sensitive rubber rings 5, 6, 10, 11.

Подшипник может быть выполнен как радиальным (п.1 формулы изобретения), так и радиально-упорным (п.2, 3, 8 формулы изобретения).The bearing can be made as radial (claim 1 of the claims), and angular contact (claim 2, 3, 8 of the claims).

Выполнение на наружной поверхности втулки и/или валу винтообразных канавок в направлении, противоположном вращению вала (п.9. формулы изобретения), обеспечивает лучшее охлаждение резиновых колец благодаря более интенсивной циркуляции жидкости. Многозаходное выполнение канавок (п.10. формулы изобретения) дополнительно улучшает охлаждение резиновых колец.The execution on the outer surface of the sleeve and / or the shaft of helical grooves in the direction opposite to the rotation of the shaft (claim 9. Of the claims), provides better cooling of the rubber rings due to more intensive circulation of the fluid. Multiple grooves (claim 10 of the claims) further improves the cooling of the rubber rings.

Использование предлагаемого изобретения позволяет создать долговечный, износостойкий и прочный подшипник скольжения, не нуждающийся в специальной жидкой или твердой смазке, способный работать в химически агрессивных и абразивных средах. Предлагаемый подшипник скольжения обладает широкими функциональными возможностями и может найти применение в любых областях промышленности.Using the present invention allows to create a durable, wear-resistant and durable sliding bearing that does not need special liquid or solid lubricant, capable of working in chemically aggressive and abrasive environments. The proposed plain bearing has wide functionality and can be used in any industry.

Claims

1. A plain bearing comprising a support and a sleeve of non-metallic material, forming a friction pair installed respectively in the housing and on the shaft, and elastic elements are installed between the housing and the support, as well as between the shaft and the sleeve, characterized in that the support and the sleeve are made of wear-resistant ceramics, for example, silicon carbide, and the elastic elements are made of rubber with the possibility of discrete contact with the parts of the bearing and with the formation of a guaranteed radial clearance between the support and the housing, as well as between ulkoy and the shaft, for example embodied as rubber spatial spiral.

2. The sliding bearing according to claim 1, characterized in that a thrust bearing is made on the shaft, and a flange is made on at least one side of the support, the end surfaces of which are located between the thrust bearing of the shaft and the housing.

3. The sliding bearing according to claim 2, characterized in that a wear ring is placed between the bearing flange and the shaft bearing, forming a friction pair with a flange, for example, silicon carbide.

4. The sliding bearing according to claim 1, characterized in that on the outer surface of the shaft and the inner surface of the housing grooves are made in the form of rubber elements, for example spiral grooves.

5. The sliding bearing according to claim 1, characterized in that the elastic elements are made in the form of a set of rubber rings with different elasticities, placed on the shaft and sleeve with a guaranteed tightness, and ring grooves are made on the shaft and in the housing.

6. The sliding bearing according to claim 1, characterized in that the rubber elastic elements are made in the form of cylindrical bushings with ribbed inner and outer surfaces.

7. The sliding bearing according to claim 1, characterized in that the rubber elastic elements are reinforced.

8. The sliding bearing according to claim 1, characterized in that the end parts of the sleeve are made in the form of truncated cones and sandwiched between mating cup-shaped metal washers mounted on the shaft, for example, by tight fit, while rings made of elastic are placed between the washers and the ends of the sleeve material, for example rubber, with the possibility of damping axial dynamic loads on a ceramic bearing sleeve.

9. The sliding bearing according to claim 1, characterized in that on the outer surface of the sleeve and / or shaft, helical grooves are made in the direction opposite to the rotation of the shaft, in order to allow cooling of the elastic elements of the bearing during its operation in a liquid medium by passing the latter through the grooves.

10. The sliding bearing according to claim 9, characterized in that the number of visits of the helical grooves is more than one.