Підшипниковий вузол ковзання

Винахід відноситься до машинобудування і може бути використаний в вузлах тертя машин, що працюють в тяжких умовах, зокрема, в буровій техніці, газонафтопромисловому обладнанні і т.д. Відомий підшипниковий вузол ковзання, який містить корпус, що охоплює вал і мастильний вкладиш, встановлений на валі в заглибині, бокові грані якої виконані шорсткими. Вкладиш під дією центробіжних сил притискається до корпусу і змащує робочу поверхню [Авт. св. СРСР №488027, кл. F 16 С 33/04, 1973]. Особливістю відомого вузла є те, що в пусковий період роботи, коли кутова швидкість змінюється від нуля до робочої, переміщення вкладишу незначні, що знижує кількість сухого мастила, яке поступає в зону тертя. Цим значно обмежується довговічність підшипникового вузла. Відомий також вузол ковзання, який містить корпус, що охоплює вал і мастильний вкладиш, встановлений в заглибленні з шорсткими боковими поверхнями. Вузол оснащений механізмом переміщення вкладишу відносно шорстких граней, який складається з кулачка, закріпленого на валі, а в корпусі виконана кільцева проточка, яка охоплює кулачок, причому заглиблення виконане в корпусі [Авт. св. СРСР №653439, кл. F 16 С 33/04, 1979]. Робота відомого вузла ковзання пов'язана з низкою особливостей, які в значній мірі лімітують його довговічність. А саме: - наявність проточки в корпусі зменшує номінальну площу контакту в межах заданого габариту вузла ковзання. Це викликає ріст питомого тиску, що, в кінцевому підсумку, сприяє Інтенсивному спрацюванню пари тертя підшипникового вузла; - оскільки ширина кулачка мала (з її збільшенням зростає ширина проточки з відповідними негативними наслідками, розглянутими в попередньому зауваженні), а його взаємодія з мастильним вкладишем відбувається в жорсткому, динамічному режимі, то по сліду кулачка на вкладиші, виготовлено з відносно м'якого мастильного матеріалу, виробляється канавка. Хід вкладиша відносно корпусу зменшується, що погіршує продукування частинок сухого мастила; - мастильний вкладиш в процесі експлуатації спрацьовується взаємодіючи з боковими гранямиповерхнями заглиблення і, в певний період, наступає несприятлива для підшипникового вузла ситуація, яка полягає в тому, що через зменшення ширини вкладиша виникають умови, коли можливе його заклинювання в заглибині, тобто наступає момент його граничного спрацювання. Вкладиш необхідно замінити. Це зв'язане з двома негативними моментами: по-перше, залишкова частина вкладишу (а в більшості випадків вона досить велика) викидається. Враховуючи те, що ви готовляється він з дорогих, дефіцитних матеріалів (дисульфід молібдену, нітрид бору і т.д.) його використання є малоефективним. По-друге, сам факт настання моменту граничного спрацювання вкладишу встановити досить тяжко, і в більшості випадків це веде до неповного вироблення ресурсу вкладишу, коли ще не спрацьований до граничного стану вкладиш міняють при черговому технічному обслуговуванні підшипникового вузла, або заклинюванню і аварійному виходу вузла з ладу, коли поступлення твердої змазки припиняється через заклинювання в заглибленні. Відомі приклади експлуатації підшипникових опор ковзання в екстремальних умовах: при високих і кріогенних температурах, в окисних середовищах і при високому вакуумі. Традиційні методи забезпечення антифрикційних властивостей таких опор шляхом організації в міжконтактному просторі оливового клину в таких випадках неприємлимі. В зв'язку з цим стає актуальною задача створення підшипникових опор ковзання з сухим змащуванням. Фізико-механічні та реологічні властивості сухи х мастил створюють певні проблеми при їх доставці в міжконтактний простір пари тертя, а це, в свою чергу, пов'язане з забезпеченням надійності та довговічності підшипникової опори в цілому. В основу винаходу поставлена задача створити конструкцію підшипникового вузла ковзання з високою довговічністю та надійністю, які забезпечуються за рахунок стабільної і постійної подачі впару тертя сухого мастила. Поставлена задача досягається тим, що в підшипниковому вузлі ковзання, який містить корпус, що охоплює вал, мастильний вкладиш, встановлений у заглибленні, бокові поверхні якого виконані шорсткими, і механізм переміщення вкладишу відносно шорстких поверхонь, механізм переміщення мастильного вкладиша виконаний у ви гляді двох розміщених в одній перпендикулярній до осі валу площині, циліндричних постійних магнітів, один з яких розміщений у діаметральному отворі валу, а інший - у глухому отворі мастильного вкладишу встановленого у заглиблення, виконане у вигляді радіального отвору в корпусі, причому сам вкладиш розміщується у заглибленні таким чином, що вихід глухого отвору направлений в сторону протилежну від поверхні контакту вкладишу з валом, а торцьові поверхні магніту встановленого в валі, виконані урівень з циліндричною поверхнею валу. Виконання механізму переміщення у вигляді двох постійних магнітів дозволяє уникнути введення додаткових механічних елементів, чим підвищується надійність підшипникового вузлу. Крім того, така конструкція передбачає максимально допустиму площу номінального контакту в межах габариту вузлів ковзання. Розміщення магнітів у мастильному вкладиші в одній площині, що проходить перпендикулярно осі валу, забезпечує максимально допустиму силу взаємодії між магнітами механізму переміщення вкладишу. Виконання торцьових поверхонь магніту, встановленого у валі, урівень з циліндричною поверхнею валу виключає створення умов для заклинювання вкладиша і зупинці підшипникового вузла. Встановлення магніту в мастильному вкладиші в глухому отворі таким чином, що вихід отвору, направлений в сторону протилежну від поверхні контакту вкладишу з циліндричною поверхнею валу забезпечує організацію ротапринтного змазування пари тертя. На фіг.1 зображений підшипниковий вузол, розріз А-А на фіг.2; на фіг.2 - розріз Б-Б на фіг.1. Підшипниковий вузол містить розміщений в отворі корпусу 1, вал 2. В заглибленні 3 корпусу 1 встановлений мастильний вкладиш 4, бокові поверхні 5 корпусу 1 виконані шорсткими. Вкладиш 4 має глухий отвір 6, в якому жорстко закріплений постійний магніт 7. В валі 2 діаметрально виконується отвір 8, в якому жорстко закріплений магніт 9, торці якого 10 і 11 виконані урівень з циліндричною поверхнею валу 2. Підшипниковий вузол працює таким чином. При обертанні валу 2, в площині Б-Б повертається також постійний магніт 9, закріплений в отворі 8. При цьому торці 10, 11 магніту 9, які мають різноіменні полюси взаємодіють з постійним магнітом 7, жорстко закріпленим в глухому отворі 6 мастильного вкладишу 7. Взаємодія магнітів 7 і 9 приводить до того, що за один оберт валу 2 відносно корпусу 1 відбувається повний цикл переміщення вкладишу 4 з постійним магнітом: рух вкладишу вверх - при відштовхуванні одноіменних полюсів магнітів 7 і 9 та рух вниз - при взаємодії різноіменних полюсів. При цьому за рахунок тертя між мастильним вкладишем 4 і боковими шорсткими гранями 5 заглиблення 3 відбувається утворення порошку сухого мастила, яке забезпечує змазування поверхонь тертя підшипникового вузла. Крім того, на етапі функціонування підшипникового вузла, коли магніти 7 і 9 притягуються, відбувається процес ротапринтного змащування, суть якого полягає в тому, що робоча поверхня одного з елементів пари тертя (в даному випадку - циліндрична поверхня валу 2) вступаючи в безпосередній контакт з мастильним вкладишем 4, зношує його і тим самим сприяє поставці сухого мастила в міжконтактний простір. Товщина стінки вкладишу 4 вибирається з умови повного стирання до моменту виникнення сприятливих умов для заклинювання вкладиша. Оголений від сухого мастила постійний магніт 7 починає взаємодіяти з шорсткою поверхнею 5, при цьому спектр акустичної емісії підшипникового вузла змінюється, що легко фіксується на слух або методами віброакустичної діагностики, наприклад, за допомогою звичайного або електронного стетоскопу. Жорстке закріплення постійних магнітів 7 і 9 відносно вкладишу 4 і валу 2 відповідно здійснюють за допомогою різьбового з'єднання з використанням клею для попередження розгвинчування. Виконання торців 10 і 11 магніту 9 урівень з циліндричною поверхнею валу 2 найбільш доцільно на кінцевих операціях виготовлення валу (після закріплення магніту в отворі валу 8): обточуванні, шліфуванні, нанесенні зносостійкого покриття, наприклад, методом гальванотехніки, вакуумного реакційного осадження і т.п. Це забезпечить однорідність і стабільність мікрогеометрії і форми робочої поверхні валу, що важливо для досягнення високих трибологічних показників пари тертя. Запропонований підшипниковий вузол тертя підвищує якість змащування, зменшує питомі тиски в парі тертя, що, в кінцевому результаті, збільшує довговічність, забезпечує високу надійність і зручність експлуатації.