RU24711U1

RU24711U1 - BEARING ASSEMBLY

Info

Publication number: RU24711U1
Application number: RU2002106034/20U
Authority: RU
Inventors: В.П. Анцупов; В.И. Кадошников; С.И. Платов; Д.В. Терентьев; В.Н. Урцев; С.Н. Аникеев
Original assignee: Анцупов Виктор Петрович; Кадошников Владимир Иванович; Платов Сергей Иосифович; Терентьев Дмитрий Вячеславович; Урцев Владимир Николаевич; Аникеев Сергей Николаевич
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2002-08-20

Description

Подшипниковый узелBearing assembly

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в подшипниковых узлах, работаюш;их в условиях высоких нагрузок с ограниченной возможностью смазывания.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used in bearing assemblies while working; they are under high loads with limited lubrication.

Известен подшипник скольжения, выполненный из антифрикционного материала на основе меди с распределенными по поверхности замкнутыми порами с изменяюш;ейся по направлению к центру подшипника пористостью в поперечном сечении рабочей и нерабочей зон от 12 до 15% и от 25 до 30% соответственно, при этом поры выполнены продолговатой конической формы с длиной вдоль большей оси от 1,3 до 2,5мм, часть пор ориентирована меньшими сечениями по радиусу к центру подшипника, а остальная часть - по направлению к его рабочей зоне (А.с, СССР № 1460451, кл. F 16 С 17/22, опубл. 23.02.89.).A sliding bearing is known, made of an antifriction material based on copper with closed pores distributed over the surface, varying with porosity in the cross section of the working and non-working zones from 12 to 15% and from 25 to 30%, respectively, with pores made of oblong conical shape with a length along the major axis from 1.3 to 2.5 mm, part of the pores is oriented by smaller sections along the radius to the center of the bearing, and the rest is directed towards its working area (A.s, USSR No. 1460451, cl. F 16 C 17/22, publ. 23.02.89.).

При работе в условиях сухого трения или ограниченной подаче смазки в результате уменьшения плош;ади контакта пары скольжения и увеличения удельного контактного давления известный подшипник скольжения подвергается ускоренному износу его поверхности.When working under conditions of dry friction or limited supply of lubricant as a result of a decrease in the surface area and the contact of the sliding pair and an increase in the specific contact pressure, the known sliding bearing undergoes accelerated wear of its surface.

Наиболее близким к предлагаемой модели является подшипниковый узел скольжения, содержапций цапфу вала, охватываюшую цапфу вала втулку, установленную с возможностью образования с цапфой пары скольжения, выполненную из медьсодержаш;его материала, в цапфе выполнен сквозной паз, в котором размещены твердосмазочные вкладыши, расположенные диаметрально противоположно, а также средства их поджатия к внутренней поверхности втулки, выполненные в виде двух магнитов, обращенных к оси цапфы вала одноименными полюсами, при этом в теле втулки со стороны воздействия максимальной радиальной нагрузки выполнен радиальный паз с размешенным в нем по меньшей мере, одним магнитом, причем каждыйClosest to the proposed model is a sliding bearing assembly containing the shaft pin, a sleeve covering the shaft pin, installed with the possibility of forming a sliding pair with the pin, made of copper-containing material; its material has a through groove in the pin, in which the solid lubricant liners are located diametrically opposite , as well as means of their compression to the inner surface of the sleeve, made in the form of two magnets facing the axis of the shaft journal with the same poles, while in the body of the sleeve with Orons of the maximum radial load impact, a radial groove is made with at least one magnet placed in it, each

МПЕ7- F 16 С 33/02MPE7- F 16 S 33/02

002106034002106034

О i 03 About i 03

t ff 2 чt ff 2 h

магнит во втулке обращен одноименным полюсом к наружным полюсам магнитов, размещенных в цапфе вала (А.с. СССР № 1739104, кл. F16 С 33/02, опубл.07.06.92.).the magnet in the sleeve faces the same pole to the outer poles of the magnets located in the shaft journal (AS USSR No. 1739104, class F16 C 33/02, publ. 07/07/92.).

Признаки наиболее близкого аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели: цапфа вала, охватывающая цапфу вала втулка с радиальными отверстиями, установленная с возможностью образования с цапфой пары скольжения, твердосмазочные вкладыши, средство их поджатия к паре скольжения.Signs of the closest analogue that coincide with the essential features of the claimed utility model: shaft pin, span sleeve covering the shaft with radial holes, mounted with the possibility of forming slip pairs with the pin, solid lubricant liners, a means of compressing them to the slip pair.

Известное устройство не обеспечивает получение требуемого технического результата по следующим причинам.The known device does not provide the desired technical result for the following reasons.

Выполнение в цапфе вала сквозного паза для размещения твердосмазочных вкладышей и магнитов ведет к уменьшению сечения цапфы и появлению дополнительных концентраторов напряжений, что приводит к снижению срока службы подшипникового узла скольжения, работающего в условиях высоких нагрузок из-за преждевременного выхода из строя цапфы. Использование немагнитного медьсодержащего материала для изготовления втулки и выполнение средств поджатия вкладышей в виде магнитов приводят к высокому расходу дорогостоящих материалов.The implementation of a through groove in the shaft journal to accommodate the solid lubricant liners and magnets leads to a reduction in the journal section and the appearance of additional stress concentrators, which leads to a decrease in the service life of the sliding bearing assembly operating under high loads due to premature failure of the journal. The use of non-magnetic copper-containing material for the manufacture of the sleeve and the implementation of means of preloading the liners in the form of magnets lead to a high consumption of expensive materials.

Наличие одной пары скольжения обуславливает высокие относительные линейные скорости контактных поверхностей, что при высоком коэффициенте трения в паре втулка - цапфа, равном 0,1- 0,2, снижает износостойкость цапфы и втулки.The presence of one slip pair causes high relative linear velocities of the contact surfaces, which, with a high coefficient of friction in the sleeve-pin pair equal to 0.1-0.2, reduces the wear resistance of the pin and sleeve.

Задачей предлагаемой полезной модели является усовершенствование подшипникового узла, в котором за счет снижения относительных линейных скоростей контактных поверхностей пар скольжения обеспечивается повышение износостойкости цапфы и втулки, что позволяет увеличить срок службы подшипникового узла, работающего в условиях высоких нагрузок и снизить расход дорогостоящих материалов.The objective of the proposed utility model is to improve the bearing assembly, in which by reducing the relative linear speeds of the contact surfaces of the sliding pairs, the wear resistance of the journal and the sleeve is increased, which allows to increase the service life of the bearing assembly operating under high loads and reduce the consumption of expensive materials.

l,.l ,.

отверстиями, установленную с возможностью образования с цапфой пары скольжения, твердосмазочные вкладыши и средство их поджатия к паре скольжения, по полезной модели втулка, выполненная из углеродсодержащего сплава, установлена в корпусе с возможностью образования с ним пары скольжения, а в радиальных отверстиях втулки, расположенных в шахматном порядке размеп ;ена пара твердосмазочных вкладышей из антифрикционного материала, между которыми установлено средство их поджатия к поверхностям пар скольжения, выполненное в виде пружины, при этом плош;адь вкладышей каждой пары скольжения составляет 10 - 30 % от площади пары скольжения, а наружные поверхности цапфы и втулки выполнены с антифрикционным покрытием, толщиной, не превышающей величины зазора в каждой из пар скольжения, внутренний слой которого выполнен из медьсодержащего материала, а наружный - из полимера.holes, installed with the possibility of forming a pair of slides with a trunnion, solid lubricant liners and a means of pressing them against a pair of slides, according to a useful model, a sleeve made of carbon-containing alloy is installed in the housing with the possibility of forming slip pairs with it, and in the radial holes of the sleeve located in staggered razmep; a pair of solid lubricant liners of antifriction material, between which there is a means of their compression to the surfaces of the slip pairs, made in the form of a spring, etc. and this is bad; the liners of each slip pair are 10-30% of the area of the slip pair, and the outer surfaces of the journal and sleeve are made with an antifriction coating, the thickness not exceeding the gap in each of the slip pairs, the inner layer of which is made of copper-containing material, and the outer one is made of polymer.

На чертеже изображен предлагаемый подшипниковый узел, общий вид.The drawing shows the proposed bearing unit, General view.

Подшипниковый узел содержит цапфу 1 вала, охватывающую цапфу 1 вала втулку 2 из углеродсодержащего сплава, например стали, с радиальными отверстиями 3, расположенными в шахматном порядке, установленную с образованием пары скольжения: цапфа 1 - втулка 2. Наружные поверхности цапфы 1 и втулки 2 выполнены с антифрикционным покрытием 4, состоящем из двух слоев. Внутренний слой выполнен из медьсодержащего материала, например меди, латуни, бронзы и т.п., а наружный слой представляет собой тонкую пленку (несколько микрон) полимерного материала, например, фторопласта. Нолимерный материал наружного слоя антифрикционного покрытия 4 заполняет впадины микрорельефа поверхности контакта. Втулка 2 установлена в корпусе 5 с образованием пары скольжения: втулка 2 - корпус 5. Для обеспечения работы пар скольжения на весь срок службы подщипникового узла в радиальных отверстиях 3 втулки 2 размещена пара твердосмазочных вкладышей 6 из антифрикционного материала, например фторопласта, между которыми установлено средство их поджатия к внутренней поверхности корпуса 5 и наружной поверхности цапфы 1, выполненное в виде пружины 7The bearing assembly comprises a shaft pin 1, a shaft pin 1 spanning a sleeve 2 of carbon-containing alloy, for example steel, with staggered radial holes 3 mounted to form a slip pair: pin 1 - sleeve 2. The outer surfaces of pin 1 and sleeve 2 are made with anti-friction coating 4, consisting of two layers. The inner layer is made of a copper-containing material, such as copper, brass, bronze, etc., and the outer layer is a thin film (several microns) of a polymeric material, for example, fluoroplastic. The polymer material of the outer layer of the antifriction coating 4 fills the troughs of the microrelief of the contact surface. The sleeve 2 is installed in the housing 5 with the formation of the slip pair: the sleeve 2 is the housing 5. To ensure the operation of the slip pairs for the entire life of the bearing assembly in the radial holes 3 of the sleeve 2, a pair of solid lubricant liners 6 made of antifriction material, for example fluoroplastic, are installed, between which preloading them to the inner surface of the housing 5 and the outer surface of the pin 1, made in the form of a spring 7

сжатия, которая при устаиовке сжимается между вкладышами 6. Площадь вкладышей каждой пары скольжения составляет 10-30% от плош;ади пары скольжения. При этом толщина антифрикционного двз кслойного покрытия 4 не превышает величины зазора в каждой из пар скольжения подшипникового узла.compression, which, when installed, is compressed between the liners 6. The area of the liners of each slip pair is 10-30% of the flat; adi slip pairs. In this case, the thickness of the antifriction bicarbonate layer 4 coating does not exceed the gap in each of the sliding pairs of the bearing assembly.

Подшипниковй узел работает следующим образом.Bearing unit operates as follows.

При вращении цапфы 1 вала и при воздействии радиальной нагрузки, постоянной по направлению, за счет силы трения-скольжения между внутренней поверхностью втулки 2 и наружным слоем из полимерного материала антифрикционного покрытия 4 цапфы 1, втулка 2 вовлекается во вращательное движение. При этом скорость вращения втулки 2 значительно ниже скорости вращения цапфы 1, так как на втулку 2 действуют тормозящие усилия пары скольжения: втулка 2 - корпус 5, вызванные силой трения скольжения между наружным слоем из полимерного материала антифрикционного покрытия 4 втулки 2 и внутренней поверхностью корпуса 5. Поскольку втулка 2 образует две пары скольжения и скорость ее вращения значительно ниже скорости вращения цапфы 1, относительные линейные скорости контактирующих поверхностей пары скольжения: цапфа 1 - втулка 2 низкие и их износ незначителен, а износ контактирующих поверхностей пары скольжения: втулка 2 - корпус 5 минимален, так как удельное давление, передаваемое втулкой 2 на корпус 5 на порядок ниже, чем в первой паре скольжения. За счет приложенной нагрузки цапфа 1 плотно прижимается своим антифрикционным покрытием 4, внутренний слой которого выполнен из медьсодержащего материала, а наружный - из полимера к внутренней поверхности втулки 2, а втулка 2 прижимается своим антифрикционным покрытием 4 к внутренней поверхности корпуса 5. При этом наружный слой антифрикционного покрытия 4 из полимерного материала, например фторопласта обеспечивает минимальный коэффициент трения с внутренней поверхностью втулки 2 и корпуса 5, повышая износостойкость втулки 2 и цапфы 1. Выполнение внутреннего слоя антифрикционного покрытия 4 изWhen the shaft pin 1 rotates and when the radial load is constant in the direction due to the sliding friction force between the inner surface of the sleeve 2 and the outer layer of the polymer material of the antifriction coating 4 of the pin 1, the sleeve 2 is involved in the rotational movement. The rotational speed of the sleeve 2 is much lower than the speed of rotation of the pin 1, since the braking forces of the sliding pair act on the sleeve 2: the sleeve 2 - the housing 5, caused by the sliding friction force between the outer layer of the polymer material of the antifriction coating 4 of the sleeve 2 and the inner surface of the housing 5 Since sleeve 2 forms two sliding pairs and its rotation speed is much lower than the speed of pin 1, the relative linear speeds of the contacting surfaces of the sliding pair: pin 1 - sleeve 2 are low and their wear is not insignificant, and the wear of the contacting surfaces of the slip pair: sleeve 2 - housing 5 is minimal, since the specific pressure transmitted by the sleeve 2 to the housing 5 is an order of magnitude lower than in the first slip pair. Due to the applied load, the axle 1 is tightly pressed with its antifriction coating 4, the inner layer of which is made of copper-containing material, and the outer one is made of polymer to the inner surface of the sleeve 2, and the sleeve 2 is pressed with its antifriction coating 4 to the inner surface of the housing 5. In this case, the outer layer anti-friction coating 4 of a polymeric material, for example fluoroplastic provides a minimum coefficient of friction with the inner surface of the sleeve 2 and the housing 5, increasing the wear resistance of the sleeve 2 and the journal 1. curing of the inner layer of the anti-friction coating 4 of

медьсодержащего материала обеспечивает максимальное сцепление наружного слоя антифрикционного покрытия 4 с поверхностью втулки 2 из углеродсодержащего сплава и поверхностью цапфы 1, предотвращая отслаивание наружного слоя из полимерного материала при работе подшипникового узла скольжения при высоких нагрузках.the copper-containing material provides maximum adhesion of the outer layer of the antifriction coating 4 with the surface of the sleeve 2 of carbon-containing alloy and the surface of the journal 1, preventing peeling of the outer layer of the polymeric material during operation of the sliding bearing assembly under high loads.

Заполненные полимерной пленкой наружного слоя антифрикционного покрытия 4 впадины микрорельефа поверхностей контакта пар скольжения обеспечивают коэффициент трения, равный 0,01 - 0,05, а постоянный контакт твердосмазочных вкладышей 6 с внутренней поверхностью корпуса 5 и наружной поверхностью цапфы 1 в процессе работы обеспечивает смазку пар скольжения по всей контактной поверхности, повышая износостойкость цапфы 1 и втулки 2. Твердосмазочные вкладыши 6 во втулке 2 расположены в шахматном порядке таким образом, чтобы их зоны влияния при вращении втулки перекрывались, а площадь вкладышей каждой пары скольжения составляла 10 - 30 % от площади пары скольжения, что предотвращает износ полимерной пленки наружного слоя антифрикционного покрытия 4 и позволяет сохранить смазывающие свойства вкладышей 6 в течение всего срока службы подшипникового узла скольжения.Filled with a polymer film of the outer layer of the antifriction coating 4 depressions of the microrelief of the contact surfaces of the sliding pairs provide a friction coefficient of 0.01 - 0.05, and the constant contact of the solid lubricant liners 6 with the inner surface of the housing 5 and the outer surface of the pin 1 during operation provides lubrication of the sliding pairs along the entire contact surface, increasing the wear resistance of the journal 1 and the sleeve 2. The solid lubricant bearings 6 in the sleeve 2 are staggered so that their influence zones during rotation The sleeves overlapped, and the area of the liners of each slip pair was 10 - 30% of the area of the slip pair, which prevents wear of the polymer film of the outer layer of the antifriction coating 4 and allows the lubricating properties of the liners 6 to be preserved throughout the life of the sliding bearing assembly.

Выполнение втулки 2 из углеродсодержащего сплава с радиальными отверстиями 3, обеспечивает высокие прочностные свойства втулки 2 и позволяет увеличить срок службы узла скольжения, работающего в условиях высоких нагрузок, снизить расход дорогостоящих материалов. Установка пружины 7 сжатия между твердосмазочными вкладышами 6 в радиальных отверстиях 3 позволяет производить смазку одновременно двух пар скольжения по всей поверхности пар, что обеспечивается за счет расположения радиальных отверстий 3 в шахматном порядке.The execution of the sleeve 2 from a carbon-containing alloy with radial holes 3, provides high strength properties of the sleeve 2 and allows to increase the service life of the sliding unit, operating under high loads, to reduce the consumption of expensive materials. The installation of a compression spring 7 between the solid lubricant liners 6 in the radial holes 3 allows the lubrication of two sliding pairs simultaneously over the entire surface of the pairs, which is achieved by staggering the radial holes 3.

Экспериментальные исследования заявляемой полезной модели подшипникового узла проводили на ряде узлов трения передвижного миксера МП-600-АС, в частности, на парах трения системы его выравнивания.Experimental studies of the inventive utility model of the bearing assembly were carried out on a number of friction units of the MP-600-AC mobile mixer, in particular, on friction pairs of its alignment system.

в ходе эксперимента одна пара скольжения типа «вал-втулка, состоящая из пальца и втулки, была выполнена по известному устройству, при этом палец изготавливался из стали 45, а втулка - из бронзы. Другая аналогичная пара скольжения выполнялась в соответствии с предлагаемой моделью, т.е. втулка изготавливалась из Ст. 3 с шестью радиальными отверстиями, расположенными в шахматном порядке. В радиальных отверстиях размеш;ались вкладыши из полимерного материала, на поверхность пальцев наносилось антифрикционное покрытие, состояп1;ее из дв) слоев, причем внутренний слой выполнялся из латуни толщиной 60 мкм, а внешний - из фторопласта толщиной 5 мкм.during the experiment, one pair of slip type "shaft-sleeve, consisting of a finger and a sleeve, was made according to the known device, while the finger was made of steel 45, and the sleeve was made of bronze. Another similar slip pair was made in accordance with the proposed model, i.e. the sleeve was made from Art. 3 with six staggered radial holes. Placed in radial holes; liners of polymer material were applied, an antifriction coating was applied on the surface of the fingers, consisting of two layers; the inner layer was made of brass 60 μm thick and the outer one was made of fluorine 5 μm thick.

Сравнительный анализ работы пар скольжения показал, что срок службы подшипникового узла, изготовленного по известному устройству ближайшему аналогу, в два-три раза ниже, чем выполненного в соответствии с предлагаемой моделью. При площади вкладышей менее 10% от площади каждой из пар скольжения не достигались достаточные смазывающие свойства, а при площади вкладышей более 30% от площади каждой из пар скольжения не прочностные свойства втулки резко снижались.A comparative analysis of the operation of slip pairs showed that the service life of a bearing assembly made by the closest analogue according to the known device is two to three times lower than that performed in accordance with the proposed model. With the liner area of less than 10% of the area of each of the sliding pairs, sufficient lubricating properties were not achieved, and with the liner area of more than 30% of the area of each of the sliding pairs, the non-strength properties of the sleeve sharply decreased.

Использование предлагаемого подшипникового узла позволяет повысить срок его службы в два-три раза, а также сэкономить дорогостоящие медьсодержащие материалы.The use of the proposed bearing assembly can increase its service life by two to three times, as well as save expensive copper-containing materials.

Claims

A bearing assembly comprising a shaft pin, a sleeve with radial holes spanning the shaft pin, configured to form sliding pairs with the pin, solid lubricant bushings and means for pressing them against the sliding pair, characterized in that the sleeve made of carbon-containing alloy is installed in the housing with the possibility formation of slip pairs with it, and in the radial holes of the sleeve, arranged in a checkerboard pattern, a pair of solid lubricant liners of antifriction material is placed, between which A means of compressing them to the surfaces of the sliding pairs, made in the form of a spring, was introduced, while the area of the liners of each sliding pair is 10-30% of the area of the sliding pair, and the outer surfaces of the journal and sleeve are made with an antifriction coating with a thickness not exceeding the gap in each slip steam, the inner layer of which is made of copper-containing material, and the outer one is of polymer.