опорный подшипник скольжения

Формула изобретения

Опорный подшипник скольжения, содержащий корпус, боковые кольца, самоустанавливающиеся подушки с цилиндрическими отверстиями и штифты, фиксирующие подушки от окружного проворота относительно корпуса, при этом штифты установлены в боковых кольцах и проходят через отверстия в подушках с гарантированным зазором, а оси отверстий и оси штифтов параллельны оси подшипника, отличающийся тем, что расстояние от оси отверстия в подушке до наружной поверхности подушки больше расстояния от оси штифта до внутренней поверхности корпуса, на которую опирается наружная поверхность подушки, на величину, равную или большую, чем величина максимального радиального зазора между рабочей поверхностью подушки и валом, причем радиус отверстий в подушках больше радиуса штифтов на величину, превышающую разность между расстоянием от оси отверстия в подушке до наружной поверхности подушки и расстоянием от оси штифта до внутренней поверхности корпуса, на которую опирается наружная поверхность подушки, при этом величина зазора между наружной поверхностью штифта и внутренней поверхностью отверстия в подушке соответствует выражению

S>l₁-l₂ рад

при S=R-r

R-r>l₁-l₂ рад,

где S - зазор между наружной поверхностью штифта и внутренней поверхностью отверстия в подушке;

R - радиус отверстия;

r - радиус штифта;

l₁ - расстояние от оси отверстия в подушке до наружной поверхности подушки;

l₂ - расстояние от оси штифта до внутренней поверхности корпуса, на которую опирается наружная поверхность подушки;

рад - радиальный зазор между рабочей поверхностью подушки и валом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к опорным подшипникам скольжения с самоустанавливающимися подушками, и может быть использовано в компрессорах, насосах и турбинах.

Известны опорные подшипники скольжения с самоустанавливающимися подушками [1], для которых характерен наиболее распространенный способ фиксации подушек относительно корпуса путем установки в корпусе штифтов, входящих в отверстия, выполненные на наружной стороне подушек. Опыт эксплуатации показывает, что эти штифты препятствуют полной самоустановке подушек, а отверстия на наружной стороне подушек уменьшают площадь контакта подушек с корпусом подшипника, следовательно, увеличивают контактные напряжения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является опорный подшипник скольжения [2], в котором зоны контакта корпуса с самоустанавливающимися подушками расположена на оси, проходящей через центр наружной поверхности подушек, а их фиксация осуществляется с помощью штифтов, установленных в боковых кольцах подшипника и проходящих с гарантированным зазором через цилиндрические отверстия в теле подушек, причем ось отверстия в подушке и ось штифта параллельны оси подшипника, а расстояние от оси отверстия до наружной поверхности подушки равно расстоянию от оси штифта до внутренней поверхности корпуса, на которую опирается наружная поверхность подушки. Однако такие самоустанавливающиеся подушки обладают малой несущей способностью, и следовательно, низкой надежностью, так как при этом штифты затрудняют проворот подушки относительно центра наружной поверхности подушки.

Технической задачей, которую решает настоящее изобретение, является повышение надежности опорного подшипника скольжения и увеличение его несущей способности.

Данная техническая задача решается за счет того, что в заявляемом опорном подшипнике скольжения, который, как и прототип, содержит корпус, боковые кольца, самоустанавливающиеся подушки с цилиндрическими отверстиями и штифты, фиксирующие подушки от окружного проворота относительно корпуса, при этом штифты установлены в боковых кольцах и проходят через отверстия в подушках с гарантированным зазором, а оси отверстий и оси штифтов параллельны оси подшипника, в соответствии с предлагаемым изобретением, расстояние от оси отверстия в подушке до наружной поверхности подушки больше расстояния от оси штифта до внутренней поверхности корпуса, на которую опирается наружная поверхность подушки, на величину, равную или большую, чем величина максимального радиального зазора между рабочей поверхностью подушки и валом, причем радиус отверстий в подушках больше радиуса штифтов на величину, превышающую разность между расстоянием от оси отверстия в подушке до наружной поверхности подушки и расстоянием от оси штифта до внутренней поверхности корпуса, на которую опирается наружная поверхность подушки, при этом величина зазора между наружной поверхностью штифта и внутренней поверхностью отверстия в подушке соответствует выражению:

S>1₁-l₂ рад

при S=R-r

R-r>l₁-l₂ рад,

где S - зазор между наружной поверхностью штифта и внутренней поверхностью отверстия в подушке;

R - радиус отверстия;

r - радиус штифта;

l₁ - расстояние от оси отверстия в подушке до наружной поверхности подушки;

l₂ - расстояние от оси штифта до внутренней поверхности корпуса, на которую опирается наружная поверхность подушки;

рад - радиальный зазор между рабочей поверхностью подушки и валом.

В сравнении с прототипом:

- расстояние от оси отверстия в подушке до наружной поверхности подушки l₁ больше расстояния от оси штифта до внутренней поверхности корпуса, на которую опирается наружная поверхность подушки ₂, на величину, которая равна или больше максимального радиального зазора рад, то есть выполняется условие:

l₁-l₂ рад;

- радиус отверстий R в подушках больше радиуса штифтов r на величину, превышающую разность между расстоянием от оси отверстия в подушке до наружной поверхности подушки l₁ и расстоянием от оси штифта до внутренней поверхности корпуса, на которую опирается наружная поверхность подушки ₂, то есть выполняется условие:

R-r>l₁-l₂

Перечисленные признаки являются новыми, так как не обнаружены в объектах из уровня техники, и существенными, поскольку в сочетании с признаками, общими с прототипом, в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивают решение поставленной технической задачи - повышают надежность и улучшают несущую способность опорных подшипников скольжения.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где

- на фиг.1 показан продольный разрез опорного подшипника скольжения; сечение опорного подшипника скольжения по А-А;

- на фиг.2 - опорный подшипник скольжения, узел I позиции а, б.

Опорный подшипник скольжения содержит корпус 1, самоустанавливающиеся подушки 2, зафиксированные от окружного проворота штифтами 3, которые с гарантированным зазором S проходят через сквозные цилиндрические отверстия 4, выполненные в теле подушек 2. При этом оси отверстий 4 параллельны наружным и рабочим поверхностям подушек 2. Своими наружными поверхностями 5 подушки 2 контактируют с опорной поверхностью 6 корпуса 1, а рабочими поверхностями 7 - с валом 8. Опорный подшипник скольжения работает следующим образом.

При вращении вала 8, под действием силы трения между рабочими поверхностями 7 подушек 2 и валом 8, подушки 2 смещаются в направлении вращения. При выполнении сквозных отверстий 4 в виде концентричной цилиндрической расточки величина смещения подушек 2 зависит от диаметров штифтов 3 и сквозных отверстий 4, т.е. от гарантированного зазора S между ними, а также от разности l₁ (расстояние от оси сквозных отверстий 4 до наружной поверхности подушек 2) и l₂ (расстояние от оси штифтов 3 до опорной поверхности 6 корпуса 1). При этом штифты 3 своими боковыми поверхностями начинают контактировать с внутренними поверхностями сквозных отверстий 4 подушек 2. Так как расстояние от оси штифтов 3 до опорной поверхности 6 корпуса 1 меньше, чем расстояние от оси сквозных отверстий 4 до наружных поверхностей 5 подушек 2, то линия контакта располагается на верхнем полурадиусе боковой поверхности сквозного отверстия 4. При соблюдении условий:

l₁-l₂> рад;

R-r>l₁-l₂

возникает сила F, стремящаяся приподнять переднюю часть подушек 2. Таким образом, подушки 2 устанавливаются заведомо под углом к поверхности вращающегося вала 8. Благодаря этому, создаются благоприятные условия для образования гидродинамического слоя смазочной жидкости между подушками 2 и валом 8, повышается центрирующая, а следовательно, и несущая способность опорного подшипника скольжения в целом.

При вращении вал под действием статической нагрузки (вес вала) и динамической силы от его неуравновешенности занимает какое-то эксцентричное положение относительно оси подшипника. При этом вал устанавливается с минимальным зазором, равным толщине смазочного слоя (обычно, 15-30 мкм), относительно наиболее нагруженных подушек. В то же время зазор между валом и противоположными (ненагруженными) подушками увеличивается и они начинают приближаться к валу. Однако, если: l₁-l₂< рад, то подушка “зависнет” на штифте, а если:

R-r=l₁-l₂,

то штифт будет находиться в самом верхнем отверстии в теле подушки и не позволит подушке проворачиваться. При R-r<l-l₂ подушку невозможно установить, поскольку штифт упирается в тело подушки.

Следовательно, в сравнении с прототипом, признаки, изложенные в отличительной части формулы изобретения, являются необходимыми и достаточными для решения поставленной технической задачи и отвечают критерию изобретательского уровня.

Источники информации

1. В.В.Максимов, Г.С.Баткис. Трибология подшипников и уплотнений жидкостного трения высокоскоростных турбомашин. Казань: Фэн, 1998.

2. Опорные и упорные подшипники скольжения с самоустанавливающимися подушками и опорно-упорные подшипники с коническими самоустанавливающимися подушками для высокоскоростных центробежных компрессоров/ Г.С.Баткис, В.К.Хайсанов, В.А.Максимов// Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования - 2001 г.