Упорный подшипник скольжения

(51)16 17/04 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики и надежности машин Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Берестнев Олег Васильевич Басинюк Владимир Леонидович Кирейцев Максим Валерьевич Комаров Александр Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики и надежности машин Национальной академии наук Беларуси(57) Упорный подшипник скольжения, содержащий вращающийся и неподвижный взаимодействующие между собой цилиндрические металлические элементы, причем на сопряженной рабочей поверхности неподвижного элемента выполнен периодический профиль,отличающийся тем, что сопряженная рабочая поверхность вращающегося металлического элемента выполнена с профилем, комплементарным неподвижному элементу в виде концентрично расположенных чередующихся выступов и впадин, радиус и высота которых выбраны из соотношений 0,020,15 0,010,07,где- радиус подшипника, мм- радиус выступа или впадины, мм- высота выступа или впадины, мм,при этом на торцевой поверхности вращающегося элемента выполнены глухие -образные пазы, а на сопряженной рабочей поверхности вращающегося элемента выполнены, по крайней мере, две спиральные встречно-направленные канавки, выходящие в -образные пазы, причем отношение глубины спиральной канавкик радиусу подшипникаи отношение ширины спиральной канавкик радиусу подшипникавыбраны из интервала 0,01 - 0,08. 8160 1 2006.06.30 Изобретение относится к деталям машин и может быть использовано в подшипниковых узлах, опорах скольжения, других деталях машин, применяемых в машиностроительной, металлообрабатывающей, станкостроительной, авиационной промышленности и других. Известны подшипники, имеющие различные конструкции поверхности скольжения 1. В этих подшипниках выполнены выступы и впадины, формирующие микрорельеф поверхности, чтобы обеспечить рациональный режим смазки, устранить шум и вибрации при работе, улучшить совместимость узлов подшипника. Существенным недостатком этих подшипников является то, что выступы и впадины на трущихся поверхностях имеют острые края, которые в процессе работы создают большие контактные и остаточные напряжения на поверхности, что особенно разрушительно для металлокерамических материалов по причине их высокой твердости и хрупкости. Это приводит к разрушению материала, что плохо влияет на работоспособность узла. Из известных аналогов наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является упорный подшипник скольжения, имеющий вращающийся и стационарный (неподвижный) элемент 2. В этом подшипнике вращающийся элемент выполнен из твердого, износостойкого металла, например из сплава бронзы с 10 углерода,А 2 О 3. Стационарный элемент выполнен из керамического материала, например из 34 с добавлениемили ,тип . На стационарном элементе выполнены спиральные канавки глубиной от 3 до 50 мкм с помощью процесса кратковременной ударной (взрывной) нагрузки. Существенным недостатком этого подшипника скольжения является невозможность работать при реверсивном движении, поскольку смазка поступает по канавкам при вращении подвижного элемента только в одном направлении. При обратном вращении смазка удаляется из зоны контакта, что приводит к сухому или граничному трению и, как следствие, к быстрому износу рабочих поверхностей. Задачей изобретения является создание упорного подшипника скольжения, обеспечивающего постоянную смазку и низкий коэффициент трения при реверсивном движении,пуске и остановке узла. Для достижения поставленной задачи в упорном подшипнике скольжения, содержащем вращающийся и неподвижный взаимодействующие между собой цилиндрические металлические элементы, причем на сопряженной рабочей поверхности неподвижного элемента выполнен периодический профиль, согласно цели изобретения, сопряженная рабочая поверхность вращающегося металлического элемента выполнена с профилем, комплиментарным неподвижному элементу в виде концентрично расположенных чередующихся выступов и впадин, радиус и высота которых выбрана из соотношений 0,020,15 0,010,07 где- радиус подшипника, мм- радиус выступа или впадины, мм- высота выступа или впадины, мм,при этом на торцевой поверхности вращающегося элемента выполнены глухие -образные пазы, а на сопряженной рабочей поверхности вращающегося элемента выполнены, по крайней мере, две спиральные встречно-направленные канавки, выходящие в -образные пазы, причем отношение глубины канавки Н к радиусу подшипникаи отношение ширины спиральной канавки В к радиусу подшипникавыбраны из интервала 0,01-0,08. Надежная работа при реверсивном движении обеспечена за счет того, что поверхность подшипника выполнена в виде периодического профиля, а ответная поверхность имеет комплиментарный профиль, что исключает сухое трение благодаря достаточному поступ 2 8160 1 2006.06.30 лению, удержанию и распределению смазки по оксидокерамической поверхности. Смазка при реверсивном движении, пуске и остановке обеспечена за счет того, что подшипник имеет канавки для подвода смазки, загребающие упругие лепестки, впадины и выступы для удержания и распределения смазки. При вращении подшипника в одном из направлений соответствующая пара упругих лепестков загребает смазку, которая поступает по каналам между трущимися поверхностями и распределяется по всей поверхности периодического профиля при помощи центробежных сил, создаваемых элементами с выступами и впадинами. При пуске и остановке смазка удерживается выступами и впадинами периодического профиля. Низкий коэффициент трения в подшипнике обеспечен за счет формы периодического профиля поверхности, образующего в поперечном сечении полукруглые выступы и впадины, которые при работе подшипника, взаимодействуя друг с другом по аналогии с зубчатым зацеплением, образуют устойчивое к радиальным нагрузкам соединение, создают небольшие концентрации напряжений в твердом поверхностном слое. На фиг. 1 показан упорный подшипник скольжения. На фиг. 2 изображен периодический профиль. Подшипник состоит из подвижного 2 и неподвижного элементов 1, имеющих периодический профиль в поперечном сечении, образующий выступы 5 и впадины 4, канавки 6,загребающие упругие лепестки 7. Подшипник работает следующим образом. При вращении подвижного элемента подшипника 2 в одну из сторон между контактными поверхностями по канавкам 6 с помощью загребающих лепестков 7 поступает смазка, которая распределяется по всей площади контакта поверхностей за счет выступов 5 и впадин 4. Загребающие лепестки 7 приводятся в движение и выполняют соответствующие функции под действием гидродинамических сил, возникающих при вращении подвижного элемента 2 в смазочной жидкости. В случае реверсивного движения одна пара лепестков 7, открывая соответствующий канал 6, загребает смазку, а другая пара лепестков 7, закрывая соответствующий канал 6, препятствует оттоку смазки из зоны контакта. Таким образом, обеспечивается постоянный приток и распределение смазки между трущимися поверхностями подшипника, что предотвращает сухое трение при реверсивном движении, пуске и остановке, таким образом,получается низкий коэффициент трения узла (таблица). При работе подшипника необходима смазочная жидкость (синтетическое масло, вода),по крайней мере, достаточная для погружения в нее загребающих лепестков. Реализация изобретения позволяет получить упорный подшипник скольжения, обеспечивающий низкий коэффициент трения, надежную работу при реверсивном движении,пуске и остановке узла. Параметры работы подшипника при реверсивном движении Нагрузка, Н аналог модель 100 300 500 700 900 1500 Коэффициент трения аналог модель 0,5 0,29 0,46 0,25 0,43 0,23 0,41 0,21 0,35 0,18 0,3 0,16 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4