Подшипник скольжения

(З 11 4. Р 16 С 17/02 ГОСУДПО ИЗОБПРИ АРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ РЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМГННТ СССР ПИСЯНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(088,8)икобританииР 16 С 1/02, Г 2 А,бла зооретение относится к ностроения и может быт примен Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к машиностроению и м.б, использовано в подшипниковых узлах турбин различногоназначения. Цель изобретечия - повышение несущей способности и износостойкости при пусках-остановах подно в подшипниковых узлах турбин различного назначения, насосов и т,д.Цель изобретения - повышение гидродинамической несущей способности подшипника, его износостойкости при пусках и остановах и демпфирующей способности.На фиг.1 - опорный подшипник с равномерным расположением углублений по окружности, выполненных на неподвижном элементе под высокоподатливым антифрикционным покрытием, радиальное сечение; на фиг,2 - то же с углублениями в нагруженной зоне подшипника, шаг которых уменьшается в сторону направления вращения вала 1 на фиг.3 - плоский подшипник, напри 2вижного элемента под нагрузкой. Под-. шипник скольжения содержит обойму, антифрикционное покрытие, а также . продольные углубления, Углубления выполнены на рабочей поверхности неподвижного элемента под антифрикционным покрытием и заполнены им. Антифрикционное покрытие выполнено из материала с повышенной податливостью и с гладкой цилиндрической поверхностью. Во время работы антифрикционное покрытие деформируется на участках, расположенных над углублениями. В результате формируется профиль рабочей поверхности подшипника с чередующимися завышенными и заниженньщ. участками с плавными переходами.5 з.п,ф-лы, 10 ил. мер сегмент подпятника, с углубления-.ми, шаг которых уменьшается от входной грани к выходной; на фиг,4 - радиальный подшипник скольжения в работе с углублениями, шаг которыхуменьшается по окружности в направле:нии вращения вала, т.е. в сторонуразвития гидродинамических давлений;на фиг,5 геометрические элементы ввиде цилиндров, установленных равномерно по окружности в неподвижномэлементе радиального подшипника, радиальное сечение; на фиг.6 - то же,с переменным шагом по окружности,уменьшающимся в сторону направлениявращения вала; на фиг, - сегментупорного подшипника с цилиндрамисекторами на неподвижном элементепод антифрикционным покрытием, планфна фиг.8 - сечение А-А на Фиг,7; на Фиг.9 - сегмент упорного подшипника с цилиндрическими элементами на поверхности неподвижного элемента в виде наварных швов, тангенциальное сечение; на фиг,10 - схема работы опоры на примере сегмента упорного подшипника.Подшипник скольжения содержит металлический неподвижный элемент 1 с высокоподатливым антифрикционпым покрытием 2, закрепленным на неподвижном элементе 1. Под антифрикционным покрытием 2 на внутренней цилиндрической поверхности неподвижного элемента 1 равномерно по окружности выполнены продольные, т.е, параллельные оси подшипника, углубления 3. Последние выполнены глухими, т,е.не выходящими в торцы подшипника. Углубления 3 при изготовлении подшипника заполнены высокоподатливымантифрикционным материалом 2, напри" мер фторопластом или композитом, вкотором выполнена гладкая рабочаяпнлинцрическая поверхность.Углубления 3 когут располагатьсятолько в нагруженной зон лодпкпника как с равномерным шагом по окрукности (4,иг., так и с неравно-.:"йп,е",:,ьшаетея по паоаб;:Бхческому закои 7 в сторону напвавл - яия вращенияподвижного элемента например вала(фиг,2) или пяты ,фиг,З), В плоском погшипннке (в сегменте подпятни"ка 4) шаг углублений 3 уменьшаетсяпо параболе по направлению от входной грзнисег 1 ента 4 к т 5.уофлой грани о ,игВал 7 ,фиг 4) установлен в поц- шипнике с зазором, Перемычки междууглублениями могут быть выполненывице цилиндрических тел 8 (Фиг.5),установленных в выполненных в теленегодвижного элемента 1 пазах ивыступающих нац его рабочей поверхностью менее, чем на их радиус: Тела 8 мо-ут быть выполнены полыми(фиг,. 5 и б),.Перемычки между углублениями мо,гут быть вьпчолнень также в виде секТоров 9, закрепленных на рабочейповерхности неподвижного элемента 1(фиг 7 0)вДополнительно на фиг 4 обозначено; Б. - нагрузка, приложенная к валу 7;- текущий, т,е. местный угол геометрического клина на поверхности трения подшипника, появляющийсяв результате деформации антифрикционного покрытия только в месте расположения углублений, величина углапеременна по центральному углу,в который вписывается углублениеР - гидродинамические давления вклиновом зазоре работающего подшипника; стрелка на валу 7 показываетнаправление его вращения в рассматриваемом случае.Подшипник скольжения на примерерадиального подшипника (фиг.4) работает следующим образом.При вращении вала 7 в клиновом зазоре подшипника формируются гидродинамические давления Р. В результатедействия нагрузки К между вращающимся валом 7 и высокоподатливым антиФрикционным покрытием 2 под дейст- .вием давления Р, уравновешивающихнагрузку Е, Формируется клиновой,сужающийся зазор. Сужение общего зазора имеет место примерно до областимаксимума давления Р. При этом антифрикционное покрытие 2, находясьпод сжимающими напряжениями от давлений Р, деформируется. Ввиду наличия ЗОуглублений 3 на неподвижном элементеподшипника антифрикционное покрытие2 имеет меняющуюся по окружноститолщину, Вследствие этого деформациисжатия высокоподатливого .антифрик ционного покрытия 2 по угловой координате в зоне действия давлений Рнеодинаковы, Деформации там больше,где больше давление Р. Далее деформации сжатия покрытия 2 больше в углублениях 3, чем в перемычках междууглублениями 3 из-эа различия толщиныпокрытия 2. В результате этого образуются местные геометрические клиньяв области углублений 3. Последниесоздают подшипнику дополнительнуюнесущую способность наряду с той не-,сущей способностью, которая Формируется из-за наличия общего сужающегося клинового зазора на протяжениидействия всех давлений.В результате описанных деформацийсжатия высокоподатливого антифрикционного покрытия 2 при наличии углублений 3 поверхность трения приоб ретает плавную волнообразную форму.Это обстоятельство исключает резкийпереход от нисходящего клиновогоучастка в области углублений 3 в вос 5 15 ходящий, где и формируются наиболее благоприятные с точки зрения несущей способности дополнительные геометрические клинья.Эффективность конструкции подшипника увеличивается, если шаг углублений 3 в нагруженной зоне уменьшается в сторону направления вращения подвижного элемента 7 по параболическому закону, Дело в том, что в обычных полимерных подшипниках при повышенном нагружении в результате деформаций сжатия полимерного слоя поверхности трения в области максимальных давлений становятся параллельными. Вследствие этого генерирование давлений при наличии параллельных поверхностей при дальнейшем росте нагрузки прекращается. Давления генерируются только на входном участке, где еще сохраняется сужающийся клиновой зазор.В предлагаемом подшипнике даже при наличии параллельных в целом поверхностей генерирование давлений в области максимальных давления не прекращается из-за наличия геометрических клиньев с местным углом , Таким образом, геометрические клинья с местными угламисоздают дополнительнуюнесущую способность при повышении нагрузки К.Уменьшение же шага углублений в нагруженной зоне по параболическому закону в направлении вращения подвижного элемента создает еще больший эффект приращения несущей.способности. Объясняется это тем, что количество геометрических клиновых восходящих участков с угламидолжно быть там больше, где имеются наибольшие деформации сжатия, т.е, в месте максимальных давлений Р. Именно в этой области необходимо избежать. появления параллельных поверх-. ностей трения и создать условие для дополнительной несущей спбсобности за счет большего количества клиновых восходящих участков с углами , Целесообразность изменения шага углублений 3 по параболическому закону диктуется параболическим законом нарастания гидродинамических давлений в клиновом зазоре по угловой координате подшипника.После останова вала 7 часть смазки выдавливается в торцы подшипника, а часть за счет большей податливости50 55 формации покрытия 2 в радиальном подшипнике (фиг.4).По сравнению с известной предлагаемая конструкция подшипника обладает повышенной гидродинамической несущей способностью за счет применения вьгсокоподатливого антифрикционного покрытия с осевыми углублениями, выполненными на неподвижном элементеподшипника под антифрикционным нокры,тием. В такой конструкции в процессеработы образуется плавная оптималь 20274 6антифрикционного покрытия в областиуглублений 3 остается. Так как углубления 3 не имеют выхода в торцы подшипника, т,е, они выполнены глухими,то вал 7 благодаря высокой податливости антифрикционного покрытия 2создает уплотнение по торцам подшипника и между лунками, т.е. в тех местах, где наименьшая толщина покрытия2 и наибольшие сжимающие напряженияв контакте вала 7 с покрытием 2. Врезультате этого запертая в областиуглубления 3 валом 7 смазка остаетсядо следующего пуска ротора. Такимобразом, резервуары для смазки в области углублений 3 исключают режимсухого трения при следующем пуске иповышают износостойкость подшипника,так как в начале вращения вала смазка, находясь в указанных резервуарахпод давлением, интенсивно подаетсяв участки между валом 7 и покрытием2, расположенными между углублениями 3.Глубина углублений 3 в даннойконструкции выбирается такой, чтобытолщина высокоподатливого антифрикционного покрытия 2 в центре углублений 3 превышала минимальную толщину покрытия 2 между углублениями 3в 1,2-1,5 раза,Такое соотношение толщин податливого антифрикционного покрытия 2 необходимо для создания разности деформаций покрытия 2 в углублениях 3 имежду ними, т,е. в месте максимальных и минимальных толщин покрытия 2.Разность же деформаций при такомсоотношении толщин создает условиядля получения оптимальных угловСхема работыплоского подшипника(фиг.3) (са.мента подпятника) не приводится ввиду того, что качественнокартина деформации высокоподатливогоф 5 антифрикционного покрытия 2 принципиально не отличается от картины де 1520274ная волнообразная поверхность трения, благодаря которой создаются условия для приращения гидродинамической несущей способности.5Процесс пуска вала под нагрузкой в предлагаемом подшипнике происходит более благоприятно, так как смазка, запертая валом в области углублений, подается в область трения в начальный момент вращения вала иод некоторым давлением. При этом перед пуском за счет распирающего действия смазки в область углублениИ в месте перехода последних в участки между углубления ми формируются плавные восходящие . клиновые участки, способствующие более быстрому выходу вала на гидро- динамический режим трения. Так как вал при пуске быстрее "всплывает" на жидкую пленку, то износ подшипника уменьшается.Процесс работы подшипника с элементами на фиг. 5-30 и достигаемый при этом эффект аналогичен описан ному. В предлагаемом подшипнике средние контактные напряжения снижаются, так как податливое антифрикционное покрытие в области углублений воспринимает часть нагрузки, что снижает износ при пусках.Формула изобретении1, Подшипник скольжения, содержащий неподвижный элемент с основой, антифрикционным покрытием и продольными углублениями, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения несущей способности и износостойкости при пусках-остановах под нагрузкой, углубления выполнены на рабочей поверхности неподвижного элемента под антифрикционным покрытием и заполнены им, при этом антифрикционное покрытие выполнено из материала с низким модулем упругости.2. Подшипник по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что углубления в зоне по направлению действия нагрузки выполнены с неравномерным шагом, уменьшающимся в сторону направления вращения подвижного элемента.3. Подшипник по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что неподвижный элемент выполнен в виде втулки.4. Подшипник по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что неподвиж ный элемент выполнен в виде сегментной колодки. 5. Подшипник по пп. 1-4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения демпфирующей способности, перемычки между углублениями выполнены в виде полых цилиндрических тел, выступающих над поверхностью основы менее чем на радиус.б. Подшипник по п.З, о т л и ч ающ и й с я тем, что перемычки между углублениями выполнены в виде секторов, закрепленных на рабочей поверхности неподвижного элемента.4.О 8 Тираж 699дарственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Ра изводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарин Заказ 6738 БКИИПИ Гос СостаТехред Подписи тениям и ская наб открытиям при ГКНТ СС д. 4/5.