Підшипник ковзання

Реферат: Підшипник ковзання призначений для опори ділянки обертового вала і складається із корпусу, вкладиша, змащувальної канавки і отвору в корпусі для подачі мастила. При цьому твірні внутрішньої циліндричної поверхні підшипника виконані криволінійними з радіусом кривизни R , котрий визначається із виразу: l2 , 8 S де l - довжина підшипника; S  0,010...0,030 мм - величина параметра криволінійності твірних в торцевих перерізах підшипника. R UA 113377 U (54) ПІДШИПНИК КОВЗАННЯ UA 113377 U UA 113377 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі машинобудування. Відомий підшипник ковзання, що складається із корпусу, вкладиша, змащувальної канавки і отвору в корпусі для подачі мастила, навантаженого радіальною силою [1]: Энциклопедический справочник. Инженерные расчёты в машиностроении. - М.: Государственное научнотехническое издательство машиностроительной литературы, 1948. - 891 с. Недоліком вказаного підшипника ковзання є защемлення зв'язаного з ним вала внаслідок його пружного переміщення в процесі експлуатації, що вкрай негативно позначається на роботі підшипника і супроводжується в більшості випадків виходом з ладу. Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого рішення є підшипниковий вузол ковзання, у котрому внутрішня циліндрична поверхня підшипника замінена еліптичною поверхнею ковзання [2]: Патент № 26510 на корисну модель. Україна. Двоклиновий псевдоеліптичний вузол ковзання / Попов О.П. - u 200705300; заявл. 15.05.07; опубл. 25.09.07, бюл. № 15. Недоліком вказаного підшипникового вузла ковзання є обмежена можливість зменшення впливу защемлення вала у підшипнику ковзання, котра не сприяє отриманню збільшення його працездатності. В основу корисної моделі поставлена задача виключити можливість защемлення вала в підшипнику ковзання і збереження підшипником необхідної працездатності. Для вирішення вказаної задачі в підшипнику ковзання, що складається із корпусу, вкладиша, змащувальної канавки і отвору в корпусі для подачі мастила, згідно з корисною моделлю, прямолінійні твірні його внутрішньої циліндричної поверхні заміщені криволінійними твірними з радіусом кривизни R , котрий визначається із виразу: S  0,010...0,030 мм , де: l - довжина підшипника; S  0,010...0,030 мм - величина параметра криволінійності твірних в торцевих перерізах підшипника. Зіставлювальний аналіз з прототипом показує, що підшипник ковзання, котрий заявляється, відрізняється тим, що прямолінійні твірні внутрішньої циліндричної поверхні традиційного підшипника замінені криволінійними твірними, що характеризуються постійним радіусом кривизни R , котрий визначається за вищенаведеною формулою. На фіг. 1 зображена конструкція традиційного підшипника ковзання; на фіг. 2 - ділянка обертового вала, навантажена радіальною силою, а на фіг. 3 - пропонована конструкція підшипника ковзання. На фіг. 1-3 маємо наступні позначення: d - діаметр підшипника; d1 - діаметр вала, при цьому d1  d ; l - довжина підшипника; Fr - радіальна сила;  - кутова швидкість вала; R радіус кривизни криволінійних твірних внутрішньої циліндричної поверхні підшипника ковзання; S - величина параметра криволінійних твірних в торцевих перерізах підшипника ковзання. Підшипник ковзання складається із корпусу 1, вкладиша 2, змащувальної канавки 3, отвору 4 для підводу мастила, прямолінійних 5 (фіг. 1) і криволінійних 5 (фіг. 3) твірних бічних внутрішніх циліндричних поверхонь підшипників. При цьому вкладиш 2 підшипника ковзання складається із антифрикційного матеріалу, наприклад, із бабіту. Підшипник ковзання працює наступним чином. При обертанні ділянки вала 6 (фіг. 2) з кутовою швидкістю  , котрий в межах довжини l1 , що дорівнює довжині підшипника l , вказаної ділянки вала взаємодіє з внутрішньою опорною поверхнею підшипника, навантажуючи його радіальною силою Fr . При цьому через отвори 4 корпусу підшипника в змащувальну канавку 3 подається мастило певної в'язкості, котре затягується в зазор між вкладишем 2 і валом 6, в зв'язку із чим між вказаним валом і вкладишем утворюється товщина змащувального шару, що сприяє розділенню тертьових поверхонь і зменшенню тертя в підшипниках ковзання. Слід відмітити, що в процесі роботи підшипника ковзання в зоні рідинного тертя виникає епюра гідродинамічного тиску, результуюча величина сили котрої вирівнює величину радіальної сили Fr , що діє з боку ділянки вала на підшипник ковзання. Вказана робота підшипника ковзання характерна для випадку абсолютно жорсткого вала, котрий в процесі експлуатації не відчуває пружних переміщень. У дійсності в переважній більшості випадків вал зазнає пружних деформацій, внаслідок котрих він перекошується відносно підшипника ковзання, що призводить до його защемлення у внутрішній циліндричній поверхні підшипника. При защемленні вала в підшипнику ковзання контакт вала з підшипником здійснюється в торцевих перерізах вкладиша, що призводить до повного порушення умов змащення, 1 UA 113377 U 5 10 15 20 неприпустимого зростання величин тиску між валом і вкладишем і, як наслідок, до повної втрати працездатності підшипника ковзання. В пропонованому технічному рішенні підшипник ковзання (фіг. 3) при наявності криволінійних твірних 5 вкладиша 2, на відміну від прямолінійних твірних вказаного вкладиша (фіг. 1) ділянки вала 6 у випадку його перекосу в межах пружності вільного обкочування по криволінійній поверхні вкладиша, не відчуває защемлення в підшипнику ковзання. Таким чином, підшипник ковзання, що пропонується (фіг. 3), не дивлячись на всілякі перекоси і пружні деформації ділянки вала 6, характеризується необхідною і достатньо стабільною працездатністю. Для нормальної і надійної роботи підшипника ковзання необхідно передбачити наступні співвідношення: d1  (1  )d і l / d  0,5...10 , де  - відносний зазор. Для визначення відносного , зазору використовуються наступні співвідношення:   0,003 0,001 - при d  100 мм ;   0,002 0,001 - при d  100...500 мм ;   0,0015 0,0003 - при d  500...1000 мм . Крім цього, необхідно відмітити, що пропонований підшипник ковзання характеризуються набагато меншими значеннями питомих навантажень внаслідок точкового контакту вала з вкладишем у порівнянні з нині відомими підшипниками ковзання, у котрих взаємодія вала з вкладишем здійснюється по лінії. Для оцінки згаданих значень питомих навантажень в пропонованому і в традиційному підшипниках ковзання скористаємося виразами [3]: Попов А.П. Зубчатые механизмы с точеным контактом зубьев. - Николаев: Изд-во Атолл, 2010. - 774 с. Fr qmax  0,493 3 ; Fr qmax  0,564 3 25  1 2 1 2  1 2  rпр      1 E1    2 E 2     1 2 1 2  1 2  l  rпр      1 E1    2 E 2    (1) , (2) де Fr - радіальна сила, що сприймається підшипником; R - кривизни криволінійних твірних внутрішньої поверхні підшипника; 1, 2 - коефіцієнти Пуассона відповідно бабіту (вкладиш) і сталі (вал); rпр  r  r /(r  r1) - наведений радіус вала з вкладишем; r - радіус кривизни вкладиша в середній частині підшипника; r1 - радіус вала; l - довжина підшипника;   rпр / R 30 коефіцієнт. Для розрахунку вказаних тисків, що знаходяться за формулами (1) і (2), скористаємося даними підшипника ковзання, у котрого Fr  2,5  10 4 H ; 1  0,34 ;  2  0,3 ; E1  0,568  10 5 МПа ; E 2  2,1 10 5 МПа ; l  d  2r  100 мм ;   0,002 ; d1  2r1  (1  )d  (1  0,002)  100  99,8 мм ; S  0,025 мм . За наведеними даними знаходимо rпр  2,495 104 мм ; R  5  10 4 мм ;   0,706 , а за 35 40 формулами (1) і (2) знаходимо qmax  0,56 МПа (пропонований підшипник ковзання) і (традиційний підшипник ковзання). qmax  12,6 МПа Із отриманих величин qmax , очевидно, що в пропонованому підшипнику ковзання питомий тиск суттєво нижче, ніж у такому самому традиційному підшипнику ковзання, що вказує на значне підвищення працездатності підшипника ковзання, що заявляється. Економічний ефект від впровадження пропонованого технічного рішення слід очікувати за рахунок суттєвого підвищення строку служби підшипника ковзання, котрий у випадку, що розглядається, не защемлює ділянку вала внаслідок його пружних деформацій. Технічний результат технічного рішення, що заявляється, полягає у покращенні віброакустичних характеристик підшипника ковзання внаслідок зниження рівня вібрації і шуму 2 UA 113377 U (промислова санітарія) за рахунок більш плавного і безударного обкочування ділянки вала в підшипнику ковзання та суттєвого зниження питомого тиску. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Підшипник ковзання, призначений для опори ділянки обертового вала, що складається із корпусу, вкладиша, змащувальної канавки і отвору в корпусі для подачі мастила, який відрізняється тим, що твірні внутрішньої циліндричної поверхні підшипника виконані криволінійними з радіусом кривизни R , котрий визначається із виразу: 10 l2 , 8 S де l - довжина підшипника; S  0,010...0,030 мм - величина параметра криволінійності твірних в торцевих перерізах підшипника. R Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3