опора скольжения
Классы МПК: | F16C17/02 радиальные F16C33/04 вкладыши; втулки; антифрикционные покрытия |
Автор(ы): | Латышенко М.П., Короткевич В.С. |
Патентообладатель(и): | Кузбасский государственный технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-03-22 публикация патента:
20.05.1998 |
Опора скольжения предназначена для использования в опорах валов. В опоре скольжения цапфа вала имеет синусоидообразный профиль в продольном сечении. Средняя полуволна профиля имеет форму, позволяющую рассекать поток смазочного материала. Паз в корпусе выполнен синусоидообразного профиля. Такое выполнение обеспечивает увеличение несущей способности и надежности опоры скольжения путем увеличения длины линии контакта и среднего диаметра цапфы вала. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Опора скольжения, содержащая корпус с пазом, цапфу вала и вкладыш, отличающаяся тем, что цапфа вала имеет синусоидообразный профиль в продольном сечении, средняя полуволна которого имеет форму, позволяющую рассекать поток смазочного материала, при этом паз в корпусе выполнен синусоидообразного профиля.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в опорах валов, эксплуатирующихся в условиях высоких радиальных нагрузок. Известна опора скольжения [1], состоящая из корпуса с двумя пазами прямоугольного сечения, антифрикционных вкладышей, размещенных на цапфе вала и входящих в пазы корпуса. Упругий элемент поджимает бурты вкладышей к стенкам пазов, создавая торцевое уплотнение опоры. Недостаток данной конструкции - низкая несущая способность. Также известен подшипник скольжения [2], корпус которого имеет паз полукруглого сечения, наклоненный к оси вала. На цапфе вала выполнен выступ, входящий в паз, что повышает надежность крепления деталей. К недостаткам данного подшипника можно отнести недостаточную защищенность поверхностей трения от проникнов ения внешних абразивных частиц, невысокую несущую способность опоры. В качестве наиболее близкого аналога рассматривается опора скольжения [3] (с. 368, рис.370, б), содержащая цапфу вала и корпус, а также установленный в корпусе и охватывающий цапфу вкладыш и канал для подвода смазки. Основной недостаток - высокое удельное давление в пятне контакта, что снижает надежность данной конструкции и, как следствие, недостаточная несущая способность опоры. Технический результат - повышение несущей способности и надежности опор скольжения. Это достигается тем, что в опоре скольжения, содержащей корпус с пазом, цапфу вала и вкладыш, цапфа вала имеет в продольном сечении профиль синусоидообразной формы, средняя полуволна которого имеет форму, позволяющую рассекать поток смазочного материала, при этом паз в корпусе выполнен синусоидообразного профиля. На чертеже представлен продольный разрез опоры скольжения. Опора скольжения имеет корпус 1 с пазом синусоидообразного профиля, в котором установлен вкладыш 2. Цапфа 5 вала имеет в продольном сечении профиль синусоидообразной формы. Средняя полуволна 3 имеет форму, позволяющую рассекать поток смазочного материала, подаваемого через отверстие 4. Отработанный смазочный материал отводится через отверстия 6 в корпусе 1, обеспечивая нормальные условия смазки опоры, теплоотвод и удаление продукта износа. Возможно применение антифрикционных вкладышей указанной формы и твердых смазок на основе графита. Реализация данной конструкции позволяет увеличить нагрузочную способность и надежность опор скольжения за счет увеличения длины линии контакта и увеличения среднего диаметра цапфы вала. Форма профиля поверхностей точность установки цапфы относительно вкладыша. Сложное профиля создает лабораторное уплотнение и затрудняет доступ абразивных частиц на рабочие поверхности. Далее приведено сравнение несущих способностей подшипника с постоянным диаметром цапфы вала (наиболее близкий аналог) и предлагаемого подшипника с сечением синусоидообразной формы. Пусть нагрузка на опору будет Fr=10 кН, диаметр цапфы d1=100 мм, частота вращения вала n= 1000 об/мин. Для компрессоров и насосов соотношение длины вала к диаметру рекомендуется в диапазоне 0,6...1,2 [4], (с.69). Принимаем = l1/d1=0,8; тогда длина вкладыша l1=80 мм. Окружная скорость на валу:V = dn/60, м/с; ,
где
d - диаметр цапфы вала; n - частота вращения вала. V1= d1n/60 = 3,140,11000/60 = 5,24 м/с. . Условия расчета [5], (с.277):
p=Fr/(ld)<=[p];
V<=[pV];
где p - удельное давление; [p] - допустимое удельное давление; l - длина линии контакта; Fr - радиальная нагрузка на опору. Для баббита Б-16 [5], (с. 278): [p]=15 МПа, [pV]=10 МПам/с. Находим удельное давление и pV - фактор для первого подшипника:
p1=10000/(10080)=1,25 МПа <[p]=15 МПа;
p1V1=1,255,24=6,5 МПам/с<[pV]=10 МПам/с. Для цапфы вала переменного сечения: диаметр средний dср=110 мм, длина увеличивается до l2=140 мм, = l2/dср=110/140=1,27. Скорость определяется по формуле (I):
V2=3,140,111000/60=5,75 м/с. Удельное давление в подшипнике с переменным диаметром цапфы:
p2=10000/(110140)=0,65 МПа,[p]=15 МПа;
p2V2=0,655,75=3,73 МПам/с<[pV]=10 МПам/с. Получим, что удельное давление в предлагаемом подшипнике уменьшается в 1,9 раза, p2V2<pV1 - в 1,74 раза. Определим расчетную несущую способность первого и второго (предлагаемого) подшипников при неизменной частоте вращения. Максимальное удельное давление будет:
plmax=[pV]/V1=10/5,24=1,9 МПа;
p2max=[pV]/V2=10/5,75=1,74 МПа. После чего расчетная несущая способность, в соответствии с формулой (2), будет равна:
Fr=pmaxld,H;
Fr1=1,980100=15,2 кН;
Fr2=1,74140110=26,8 кН. Таким образом, расчетная несущая способность предлагаемого подшипника увеличилась в Fr2/Fr1=1,76 раза без изменения осевого габарита опоры скольжения. Если произвести только увеличение диаметра цапфы, т.е. d3=110 мм, при той же длине l3=l1=80 мм, то получим по формулам (1)-(4):
V3=5,75 м/с; p3=10000/(80110)=1,13 МПа;
p3V3=6,53 МПам/с. При [pV] = 10 МПам/с, p3max=1,73 МПа. Расчетная несущая способность будет равна:
Fr3=1,7380110=15,304 кН,
т.е. практически не увеличивается
Таким образом, предложенное техническое решение повышает расчетную несущую способность и надежность опоры скольжения в 1,7 раза (по сравнению с наиболее близким аналогом).
Класс F16C33/04 вкладыши; втулки; антифрикционные покрытия