RU242539U1 - Опорный подшипник скольжения - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к опорному подшипнику скольжения, предназначенному, в частности, для применения в компрессорах. Техническим результатом полезной модели является повышение надежности и износостойкости опорного подшипника скольжения с сохранением или же повышением его рабочих характеристик. Технический результат достигается благодаря опорному подшипнику скольжения, содержащему смазочную систему, вкладыш и корпус, имеющий по своим краям выступы, обеспечивающие удержание вкладыша в корпусе, причем контактная поверхность корпуса, соприкасающаяся со вкладышем, выполнена выпуклой, при этом контактная поверхность вкладыша, соприкасающаяся с корпусом, выполнена плоской. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к опорному подшипнику скольжения, предназначенному, в частности, для применения в компрессорах.

Опорный подшипник скольжения - это узел, предназначенный для поддержания вала и восприятия радиальных (или радиально-упорных) нагрузок, в частности, при высоких скоростях вращения. Основными элементами данного подшипника являются корпус, вкладыш и смазочная система. Корпус подшипника - это силовая часть, которая обеспечивает фиксацию вкладыша и крепление всего узла к станине или другому элементу машины. Корпус имеет выступы, в пространство между которыми устанавливается вкладыш и благодаря которым он удерживается в корпусе. Вкладыш - ключевой элемент, принимающий на себя нагрузку от вала. Он изготавливается из антифрикционного материала (например, баббит, бронза, латунь, чугун, полимеры, композиты) или имеет антифрикционный слой. Вкладыш может быть цельным или составным (т.е. состоять из двух или более секций), его внутренняя поверхность совпадает с валом, а наружная - с корпусом. Для предотвращения проворачивания и осевого смещения вкладыш может фиксироваться в корпусе выступами или штифтами. Для уменьшения трения и износа между валом и вкладышем подается смазка благодаря смазочной системе. Смазочная система может быть выполнена в виде масляных каналов, желобов, карманов или же форсунок в корпусе и вкладыше для равномерного распределения смазки.

Одна из проблем опорных подшипников скольжения заключается в их чувствительности к перекосам вкладышей. В частности, неправильный монтаж подшипника скольжения, включающий пространственный перекос вкладышей, неточность изготовления, износ сопряженных деталей приводит к значительному возрастанию вибрации и неравномерному распределению нагрузки, что, в свою очередь, приводит к быстрому износу подшипника.

Из RU 2688550 C1 (07.09.2018, МПК: F1617/03, F16C 25/04) известен опорный подшипник скольжения, в котором контактные поверхности вкладышей, соприкасающиеся с корпусом, имеют выпуклую форму. Однако данное решение является технологически сложным, и при этом выпуклые поверхности вкладышей обеспечивают возможность смещения вала в поперечном направлении, но не качения вала относительно корпуса с возможностью самоцентровки.

Из уровня техники также известны аналоги с симметрично скругленными профилями корпуса и вкладышей, например, из документа «Монтаж подшипниковых опор» (авторы: Федулов А.А., Некрасов И.И., Спиридонов В.А., Александрова А.С.).

Также из заявки на патент RU 2003113832 A (12.05.2003, МПК: F16C 17/02, F16C 23/02) известно решение, принятое заявителем в качестве прототипа и раскрывающее опорный подшипник скольжения, содержащий смазочную систему, вкладыш и корпус, причем обе контактные поверхности корпуса и вкладыша выполнены выпуклыми.

Недостатки таких решений заключаются в излишних нагрузках в местах контакта корпуса и вкладыша и ограниченном теплоотводе при недостаточной смазке, что приводит к быстрому износу контактных поверхностей.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности и износостойкости опорного подшипника скольжения с сохранением или же повышением его рабочих характеристик.

Технический результат достигается благодаря опорному подшипнику скольжения, содержащему смазочную систему, вкладыш и корпус, имеющий по своим краям выступы, обеспечивающие удержание вкладыша в корпусе, причем контактная поверхность корпуса, соприкасающаяся со вкладышем, выполнена выпуклой, при этом контактная поверхность вкладыша, соприкасающаяся с корпусом, выполнена плоской.

В полезной модели предложена усовершенствованная конструкция опорного подшипника скольжения, имеющего корпус с выпуклой контактной поверхностью. В частности, в предлагаемой конструкции предусмотрена выпуклая поверхность корпуса подшипника в зоне контакта с вкладышем. За счет этого обеспечивается несколько ключевых преимуществ, имеющих непосредственное отношение к техническому результату:

самоустановка вкладыша - выпуклая контактная поверхность корпуса обеспечивает при установке вала качение вкладыша в корпусе с минимальным трением, что, в свою очередь, обеспечивает самоцентрирование, за счет чего снижаются вибрации при работе и соответственно износ подшипника;

улучшенная смазка и теплоотвод - образующийся зазор между корпусом и вкладышем обеспечивает свободную циркуляцию масла, что критически важно для подшипников скольжения. Эффективная смазка предотвращает граничное трение и обеспечивает переход к жидкостному режиму смазки, при котором вал при работе полностью отделен от вкладыша масляной пленкой. Улучшенная циркуляция масла также способствует более эффективному теплоотводу через смазку;

большая устойчивость подшипника к загрязнениям - загрязнения легче вымываются маслом из зоны контакта корпуса и вкладыша, за счет чего абразивный износ от частиц загрязнения значительно ниже. Кроме того, за счет меньшей площади контакта загрязнения менее критичны.

В результате подшипник работает дольше, надежнее и требует меньше обслуживания по сравнению с традиционными конструкциями.

В одном из вариантов осуществления контактная поверхность корпуса выполнена округлой в продольном сечении, т.е. в форме сектора круга в продольном сечении. Такая форма обеспечит наилучшую самоустановку вкладыша. Впрочем, может быть предусмотрено исполнение, в котором выпуклость контактной поверхности корпуса является несимметричной в поперечном сечении, что обеспечит большую степень качения вкладыша лишь в одном направлении.

В одном из вариантов осуществления угол между плоскостью контактной поверхности вкладыша и линией, проходящей через точку в центре контактной поверхности корпуса и через точку соединения выступа корпуса и контактной поверхности корпуса, находится в пределах 10-50'. При таком диапазоне значений угла зазор по краям вкладыша составляет 0,1-0,15 мм на сторону, т. е., например, до 0,3 мм на диаметр при ширине вкладыша 50 мм. Зазор указанного размера позволяет достичь описанных выше преимуществ и, соответственно, технического результата.

В еще одном из вариантов осуществления контактная поверхность корпуса или вкладыша имеет шероховатость менее 0,8 мкм. Выбор такой шероховатости обусловлен тем, что она значительно снижает трение качения контактных поверхностей, что, в свою очередь, повышает износостойкость решения.

В еще одном из вариантов осуществления угол отклонения между внутренней поверхностью каждого выступа корпуса и боковой поверхностью вкладыша находится в пределах 40-60'. Данный скос выступа предусмотрен с той целью, чтобы было обеспечено свободное качение вкладыша в корпусе. В качестве альтернативы, с этой же целью может быть предусмотрен зазор между выступом корпуса и боковой поверхностью вкладыша.

В одном из вариантов осуществления на контактные поверхности вкладыша и корпуса дополнительно нанесено износостойкое покрытие методом высокоскоростного газопламенного напыления. Такое покрытие обеспечивает лучшую износостойкость контактных поверхностей и, в частности, особенно предпочтительно для высоких нагрузок. Дополнительно или альтернативно, контактные поверхности вкладыша и корпуса могут быть предварительно подвергнуты объемной или поверхностной термообработке. Предпочтительно, твердость корпуса опорного подшипника скольжения составляет по меньшей мере 35 HRC, что обеспечивает наилучшие показатели с точки зрения износостойкости.

Таким образом, полезная модель по любому из его вариантов осуществления обеспечивает:

Снижение чувствительности подшипника к перекосам и отклонениям от соосности,

Уменьшение износа вкладышей за счет самоцентрирования,

Повышение качества смазывания рабочих поверхностей,

Улучшенный теплоотвод в масло,

Снижение чувствительности к загрязнениям.

Полезная модель особенно актуально для компрессорного оборудования, где точность монтажа и надежность подшипниковых узлов критически важны для длительной безаварийной работы.

На фиг. 1 проиллюстрирован вид з опорного подшипника скольжения в продольном разрезе.

На фиг. 2 проиллюстрирован вид опорного подшипника скольжения в поперечном разрезе.

На фиг. 3 проиллюстрирован вид опорного подшипника скольжения в продольном разрезе с отмеченными углами.

Как видно на фиг. 1, выпуклая контактная поверхность корпуса 1 позволяет вкладышу 2 с валом 3 совершать качательные перемещения относительно продольной оси вала 3. Соответственно, при возможном перекосе вала 3 или неравномерной нагрузке вкладыш 2 может автоматически "подстроиться" под новое положение, сохранив при этом равномерный контакт с валом 3.

Благодаря возможности качения вкладыш 2 всегда стремится занять положение, при котором нагрузка от вала 3 распределяется максимально равномерно по его поверхности, что снижает локальные напряжения, которые обычно приводят к ускоренному износу.

Кроме того, поверхность корпуса 1 компенсирует ошибки при установке и отклонении от идеальной соосности. Даже если вал 3 или корпус 1 подшипника имеют незначительный перекос, вкладыш 2 автоматически подстраивается, обеспечивая корректную работу узла. Выступы 4 при этом удерживают вкладыш 2 внутри корпуса 1.

На фиг. 2 проиллюстрирован один из вариантов осуществления опорного подшипника скольжения, в котором предусмотрено шесть вкладышей 2, а смазочная система 5 выполнена в виде форсунок. В иных вариантах осуществления смазочная система 5 может быть выполнена в виде, например, масляных каналов, желобов или же карманов.

Соответственно, благодаря выпуклой контактной поверхности корпуса 1 между корпусом 1 и вкладышем 2 формируется зазор, обеспечивающий циркуляцию масла, что позволяет маслу свободно поступать в зону контакта, что способствует формированию устойчивой масляной пленки. Также улучшается теплоотвод от вкладыша 2 к корпусу 1 и далее к маслу, что предотвращает перегрев и термический износ.

На фиг. 3 продемонстрирован вариант осуществления полезной модели, в котором радиус R скругления контактной поверхности корпуса 1 выбран таким образом, что угол α находится в пределах 10-50'. Такой диапазон выбран по следующим причинам:

при углах менее 10' конструкция приближается по характеристикам к плоской поверхности, что сводит технический результат к минимуму,

при углах более 50' область контакта корпуса 1 и вкладыша 2 становится слишком малой, что приводит к концентрации нагрузки на ней и соответственно ускоренному износу.

При указанных же предпочтительных углах в диапазоне 10-50' достигается баланс между амплитудой качения и площадью контакта. Кроме того, снижается коэффициент трения между корпусом 1 и вкладышем 2, что снижает вероятность возникновения задира и схватывания при кратковременных нарушениях подачи смазки.

На внутренних поверхностях выступов 4 корпуса 1 может быть предусмотрен скос. Угол δ скоса, отмеченный на фиг. 3 и представляющий собой угол отклонения внутренней поверхности каждого выступа 4 корпуса 1 от вертикальной оси (т.е. от боковой поверхности вкладыша), составляет 40-60'. Данный скос предусмотрен для того, чтобы обеспечить беспрепятственное качение вкладыша 2 внутри корпуса 1. В качестве альтернативы, может быть предусмотрен зазор между выступами 4 корпуса 1 и боковой стенкой вкладыша 2 для обеспечения его качения.

Также в одном из вариантов осуществления на контактные поверхности вкладыша и корпуса дополнительно нанесено покрытие методом высокоскоростного газопламенного напыления. Такое покрытие обеспечивает лучшую износостойкость контактных поверхностей и, в частности, особенно предпочтительно для высоких нагрузок. Такое покрытие обеспечивает высокую износостойкость, низкий коэффициент трения и длительный срок службы даже в тяжелых условиях эксплуатации. В частности, могут использоваться карбиды (вольфрама, хрома), металлические сплавы (например, никелевые), а также композиционные материалы с твердой матрицей и диспергированными частицами твёрдой смазки (графит, дисульфид молибдена, ПТФЭ), что обеспечивает не только износостойкость, но и самосмазывающий эффект, что также снижает трение качения между контактными поверхностями корпуса 1 и вкладыша 2.

Также контактные поверхности вкладыша 2 и корпуса 1 могут быть предварительно подвергнуты объемной или поверхностной термообработке с целью повышения их износостойкости.

Claims (9)

1. Опорный подшипник скольжения, содержащий смазочную систему, вкладыш и корпус, имеющий по своим краям выступы, обеспечивающие удержание вкладыша в корпусе, отличающийся тем, что контактная поверхность корпуса, соприкасающаяся со вкладышем, выполнена выпуклой, при этом контактная поверхность вкладыша, соприкасающаяся с корпусом, выполнена плоской.

2. Опорный подшипник скольжения по п. 1, отличающийся тем, что контактная поверхность корпуса выполнена округлой в продольном сечении.

3. Опорный подшипник скольжения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что угол между плоскостью контактной поверхности вкладыша и линией, проходящей через точку в центре контактной поверхности корпуса и через точку соединения выступа корпуса и контактной поверхности корпуса, находится в пределах 10-50'.

4. Опорный подшипник скольжения по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что контактная поверхность корпуса имеет шероховатость менее 0,8 мкм.

5. Опорный подшипник скольжения по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что контактная поверхность вкладыша имеет шероховатость менее 0,8 мкм.

6. Опорный подшипник скольжения по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что угол отклонения между внутренней поверхностью каждого выступа корпуса и боковой поверхностью вкладыша находится в пределах 40-60'.

7. Опорный подшипник скольжения по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что на контактные поверхности вкладыша и корпуса дополнительно нанесено износостойкое покрытие.

8. Опорный подшипник скольжения по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что контактные поверхности вкладыша и корпуса предварительно подвергнуты объемной или поверхностной термообработке.

9. Опорный подшипник скольжения по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что твердость корпуса составляет по меньшей мере 35 HRC.