Підшипник ковзання одного напрямку обертання

1. Підшипник ковзання одного напрямку обертання, який має зовнішню обойму і елемент ковзання, що охоплює рухомий вал чи нерухому вісь, який відрізняється тим, що елемент ковзання виконано у вигляді пружини зі щільною намоткою витка до витка, перший кінець пружини зафіксовано в обоймі, а другий є вільним і не виступає за межі зовнішнього і внутрішнього діаметра пружини, при цьому напрямок намотування пружини, починаючи від першого кінця, протилежний напрямку обертання вала у підшипнику або співпадає з напрямком обертання підшипника на нерухомій осі, внутрішній діаметр пружини менший за діаметр вала (осі), а зовнішній діаметр пружини менший за діаметр зовнішньої обойми так, що різниця діаметрів зовнішньої обойми і діаметра вала (осі) більша за діаметр дроту пружини. 2. Підшипник ковзання одного напрямку обертання за п. 1, який відрізняється тим, що в нього додатково введено внутрішню обойму, яка нерухомо розміщується на нерухомій осі або на рухомому валу, при цьому напрямок намотування пружини, починаючи від першого кінця, протилежний напрямку обертання внутрішньої обойми відносно пружини підшипника, а внутрішній діаметр пружини менший за діаметр внутрішньої обойми так, що різниця діаметрів зовнішньої і внутрішньої обойми більша за діаметр дроту пружини. C2 2 (19) 1 3 79806 4 Відомі на сьогодні елементи рухомого з'єднанвідносно пружини підшипника, а внутрішній діаня частин машин і механізмів з рухомими валами метр пружини менший діаметра внутрішньої та осями називаються підшипниками і умовно пообойми так, що різниця діаметрів внутрішнього діляються на такі типи [1]: підшипники ковзання та зовнішньої обойми і зовнішнього внутрішньої підшипники кочення. Підшипники також можуть обойми більша за діаметр дроту пружини. Внутрівиконувати роль опор для вказаних валів та осей. шня обойма може бути закріплена на валу чи осі, Об'єктом винаходу є підшипники ковзання. наприклад за допомогою шпонки, як показано на Підшипники ковзання мають зовнішню обойму Фіг.2. (кільце) і елемент ковзання, що охоплює рухомий Як варіант виконання конструкції, в підшипнику вал чи нерухому вісь. їх переваги: малі розміри, ковзання одного напрямку обертання зовнішня висока частота обертання (100000об/хв і більше), обойма додатково має отвір, в найпростішому виможливість роботи в воді та агресивних середопадку радіальний, при цьому перший кінець прувища х, а також при вібраційних та ударних наванжини зафіксовано в обоймі від азимутальних петаженнях. реміщень пропусканням дроту пружини через Недоліком відомих підшипників ковзання є невказаний отвір в обоймі. можливість забезпечення обертання рухомого В деяких практичних застосуваннях більш вала чи обертання зовнішньої обойми підшипника прийнятний варіант підшипника одного напрямку на нерухомій осі лише в одному напрямку, наприобертання, в якому зовнішня обойма на торцевій клад, лише за годинниковою стрілкою чи тільки поверхні з боку першого кінця пружини додатково проти неї. Такий недолік потребує для обмеження має паз, в найпростішому випадку радіальний, при руху в тому чи іншому напрямку використовувати цьому перший кінець пружини зафіксовано в додатково спеціальні пристрої, наприклад, храпові обоймі від азимутальних переміщень пропусканмеханізми [2], муфти одного напрямку обертання і ням дроту пружини через вказаний паз в обоймі. інші пристрої. Це ускладнює конструкцію машин і В підшипниках, які використовуються в випадмеханізмів, зменшує їх надійність, значно збільшує ках значних радіальних навантажень і великих масу та вартість. Крім того недоліками підшипників обертових моментів, крім першої пружини додатковзання є також високі втрати на тертя і в зв'язку ково введено N однакових з першою пружин, де з цим понижений к.к.д., погані умови змащення N=1, 2, 3,..., при цьому пружини розміщені одна за (нерівномірне змащення) елементу ковзання і неодною по довжині обойми уздовж осі підшипника, обхідність постійного спостереження за його стаа місця фіксації всіх N+1-ї пр ужини підшипника ном, використання для виготовлення елементів (першої і додаткових) виконані в вигляді N+1-го ковзання речовин високої вартості (бронза, баоднакових отворів в обоймі, кожний отвір зміщено біт,...). відносно суміжних на кут a=360/(N+1) градусів в В основу винаходу покладено завдання ствоплощині, перпендикулярній осі підшипника. В найрення підшипників ковзання, які не мають вказаних простішому випадку такі отвори можуть бути виконедоліків і забезпечують один напрямок обертаннані у вигляді радіальних. ня, гальмуючи і зупиняючи (блокуючи) його оберВ підшипниках з фіксацією пружини в пазах тання в іншому напрямку. для випадку значних осьових навантажень і оберПоставлена мета досягається за рахунок того, тових моментів, пропонується крім першої пружищо запропонований підшипник ковзання одного ни додатково ввести другу пружину, яка розміщена напрямку обертання, крім зовнішньої обойми (яка з протилежного торця зовнішньої обойми, при може бути любої конфігурації, прийнятної для зацьому перший кінець другої пружини зафіксовано кріплення в механізмі, чи кільця) має елемент ковв зовнішній обоймі від азимутальних переміщень зання, що охоплює рухомий вал чи нерухому вісь, пропусканням через другий паз, в найпростішому виконаний у вигляді пружини зі щільною намоткою випадку радіальний, виповнений на другій торцевиток до витку (Фіг.1). Перший кінець пружини завій поверхні зовнішньої обойми і діаметрально фіксовано (закріплено) в обоймі, а другий є вільпротилежний пазу для фіксації першої пружини. ним і не виступає за межі зовнішнього і внутрішСуть винаходу пояснюється малюнком на нього діаметра пружини. При цьому напрямок Фіг.1-7. При цьому на Фіг.2-7 наведено фронтальнамотування пружини починаючи від першого кінна і профільна проекції відповідних варіантів підця протилежний напрямку обертання вала у підшипника. шипнику (при розміщенні в підшипнику рухомого Підшипник ковзання одного напрямку обервала), або співпадає з напрямком обертання підтання (Фіг.1) містить в собі 1 - зовнішню обойму шипника на нерухомій осі (при розміщенні підшиппідшипника, 2 - елемент ковзання у вигляді пружиника на нерухомій осі). При цьому важливо, щоб ни зі щільним намотуванням виток до витку, 3 внутрішній діаметр пружини був менший діаметра рухомий вал чи нерухома вісь, яка закріплюється в вала (осі), а зовнішній діаметр пружини був менпідшипнику. ший діаметра зовнішньої обойми так, що різниця На Фіг.2-3 (у відповідності до п.2 формули) діаметрів зовнішньої обойми і діаметра вала (осі) підшипник додатково має внутрішню обойму 4, яка більша за діаметр дроту пружини. нерухомо розміщується на валу чи осі 3, за допоДля розширення сфер застосування в підшипмогою, наприклад, шпонки 5. ник додатково введено внутрішню обойму (кільце), На Фіг.4-7 (що-відповідає п.п.3-6-формули) яка нерухомо розміщується на нерухомій осі або для фіксації пружин 2 в зовнішній обоймі 1 запрона рухомому валу, при цьому напрямок намотупоновані отвори 6 і пази 7, які в найпростішому вання пружини, починаючи від першого кінця провигляді можуть бути виконані у вигляді радіальних. тилежний напрямку обертання внутрішньої обойми 5 79806 6 Варіант виконання підшипника одного напрямкання дроту пружини 2 через отвір в зовнішній ку обертання з фіксацією пружин в отворах, що обоймі 1, який в найпростішому випадку може бути відповідає також п.5 формули, ілюструють Фіг.4,5 виконано радіальним. При цьому використання в малюнка. В цьому варіанті підшипника елемент підшипнику кількох, наприклад, N+1-ї пружини 2, ковзання підшипника має кілька однакових пружин згідно п.5 формули (Фіг.4, 5) дозволяє використо2, при цьому фіксація перших кінців пружин, як вувати його при значних осьових навантаженнях, запропоновано вище і в п.п.3, 5 формули, здійсзбільшити зусилля утримання вала проти обернюється в отворах 6, зроблених в зовнішній обойтання в небажаному напрямку, краще центрувати мі 1. його в підшипнику, виключити люфт чи вібрації. Виконання підшипника одного напрямку оберПри цьому пружини розміщені одна за одною по тання з фіксацією пружин в пазах, що ілюстр ує п.6 довжині обойми вподовж осі підшипника, а місця формули, приведено на Фіг.6,7 малюнка. При цьофіксації всіх N+1-ї пружини підшипника виконані в му підшипник має дві пружини 2 в якості елемента вигляді N+1 однакових радіальних отворів в обойковзання, а фіксація перших кінців пружин 2 здійсмі і кожний радіальний отвір зміщено відносно сунюється в пазах 7 на торцевих поверхнях зовнішміжних на кут a=360/(N+1) градусів в площині перньої обойми 1. пендикулярній осі підшипника. Підшипник ковзання одного напрямку оберПри фіксації пружин 2 в пазах, що відповідно тання працює таким чином. Виконання елемента п.4 формули, перший кінець першої пружини 2 ковзання в вигляді пружини 2 (Фіг.1-3) при оберпідшипника закріплюється в обоймі від азимутальтанні вала 3 в напрямку, протилежному напрямку них і осьових переміщень шляхом пропускання намотування пружини 2, не перешкоджає обердроту пружини 2 через паз в торцевій поверхні танню, так як при незначному зусиллі вал 3 роззовнішньої обойми 1, який в найпростішому випадширює витки пружини 2, і вона виконує функції ку може бути виконано радіальним. Аналогічно, елемента ковзання, при цьому одночасно центрує використання в підшипнику двох пр ужин 2, згідно вал 3 в підшипнику і виключає можливі поперечні п. 6 формули (Фіг.6, 7), дозволяє збільшити зусилрухи валу (биття, вібрації) в підшипнику. Це розля утримання вала проти обертання в небажаному ширення пружини можливе внаслідок запропононапрямку, краще центрувати його в підшипнику, ваного в п.1 формули співвідношення діаметрів виключити люфт чи вібрації. При цьому додатково валу, зовнішньої обойми і дроту пружини. введена друга пружина 2, розміщена з протилежВ випадку обертання вала 3 в напрямку намоного торця зовнішньої обойми, і перший кінець тування пружини 2, за рахунок сил тертя відбувадругої пружини зафіксовано в зовнішній обоймі від ється стягування пружини 2, обхват нею вал 3 і азимутальних переміщень пропусканням через зупинка його обертання, звичайно, якщо зовнішня другий радіальний паз, виповнений на другій торобойма 1 підшипника зафіксована в корпусі машицевій поверхні зовнішньої обойми 1 і діаметрально ни (на малюнку не показано). При цьому зупинка протилежний першому пазу. вала відбувається практично миттєво, без його Таким чином, в запропонованому пристрої попрокручування в підшипнику. Чим з більшим зузитивний ефект досягається за рахунок того, що силлям (моментом) ми вал прокручуємо, тим бізабезпечується лише один визначений напрямок льші утримуючі зусилля створюються пружиною 2 обертання, і є дуже актуальним для цілого ряду за рахунок сил тертя і обхвату вала 3. Найбільші практичних застосувань. При цьому конструкція можливі зусилля обмежуються міцністю дроту практично не ускладнюється , вартість його значно пружини 2 на розрив, а ці розривні зусилля не пеменша за вартість відомих пристроїв для обмеревищуються в багатьох практичних застосуванження обертання в небажаному напрямку. нях машин і механізмів. Крім того запропонована конструкція елемента Аналогічно підшипник працює при введенні в ковзання зменшує втрати на тертя оскільки в ньонього додатково внутрішньої обойми 4, що відпому значно зменшується площа контактних повервідає п.2 формули. В цьому випадку роль вала, чи хонь, і в зв'язку з цим, значно підвищується надійосі виконує внутрішня обойма 4, яка нерухомо заність, термін служби і ефективність підшипника. кріплюється як на рухомому валу, так і на нерухоПри цьому також в запропонованому підшипнику мій осі. При цьому фіксація внутрішньої обойми покращуються умови змащення (більш рівномірне можлива різними засобами, в тому числі, як показмащення) елемента ковзання і за рахунок цього зано на Фіг.2, 3 за допомогою шпонки 5. послаблюються вимоги про необхідність постійноВикористання в підшипнику внутрішньої обойго спостереження за його станом. В запропоновами 4, дозволяє уніфікувати закріплення підшипниному підшипнику в якості елемента ковзання викока на осі чи валу з використанням відомих засобів, ристовуються стальні пружини, які мають меншу уніфікува ти його конструкцію і діаметри згідно з вартість і меншу масу ніж елементи ковзання в стандартами для відомих підшипників, зменшити відомих підшипниках, що також зменшує загальну перелік діаметрів використовуваних в них пр ужин. вартість підшипника. Це дозволяє підвищити надійність підшипника при Запропоновані варіанти конструкції підшипниодночасному забезпеченні одного напрямку його ка ковзання одного напрямку обертання, одночасобертання. но центрують вал чи вісь в підшипнику, виключаКонкретизуємо варіанти виконання підшипника ють вібрації, биття і можливий резонанс при ковзання одного напрямку обертання. Перший динамічних навантаженнях, оскільки пружний кінець першої пружини 2 підшипника, що відповіелемент, яким є пружина, такі явища виключає. дає п.3 формули, закріплюється в обоймі від азиПростота і технологічність запропонованої мутальних і осьових переміщень шляхом пропусконструкції підшипника зменшує габарити, масу і 7 79806 8 технологічну складність пристроїв і механізмів, де Джерела інформації вони використовуються. При цьому спрощення 1. Обще технический справочник/ Е.А. Скороконструкції веде до зростання надійності і зниженходов, В.П. Законников, А.Б. Пакнис и др.; Под ня загальної вартості таких механізмів. общ. Ред. Е.А. Скороходова. - 4-е изд., испр.-М.: На наш погляд запропонований підшипник Машиностроение, 1990. -496с. може бути покладено в основу нових оригінальних 2. Политехнический словарь. Гл. Ред.. И.И. конструкцій машин і механізмів та їх окремих вузАртоболевский. М.: Изд-вр «Советская енциклолів. педія», 1977.- 608с. 9 Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 79806 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601