Гидродинамический подшипник скольжения
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах, где имеют место высокие окружные скорости и нагрузки, в частности в дизельных двигателях в качестве опор коленчатого вала, шатунных вкладышей, опор вала турбокомпрессора, в буксовых узлах вагонов и в других механических системах. Гидродинамический подшипник скольжения содержит вкладыш (1) с антифрикционным покрытием (2), поверхность которого в наиболее нагруженной части содержит разделенные участками рабочей поверхности (4) масляные карманы, уменьшающиеся по глубине со стороны входа смазочного материала в зону трения. Карманы выполнены в виде поперечных канавок (3) с плавным переходом на рабочую поверхность (4), размер которых по длине больше, чем по ширине. Технический результат - повышение надежности подшипника за счет уменьшения износа.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах, где имеют место высокие окружные скорости и нагрузки, в частности в дизельных двигателях в качестве опор коленчатого вала, шатунных вкладышей, опор вала турбокомпрессора, в буксовых узлах вагонов и в других механических системах.
Известен гидродинамический подшипник скольжения (RU 2108497, F16C 17/02, опубл. 10.04.1998), содержащий цапфу вала и втулку с антифрикционным покрытием и кольцевой канавкой, в котором на рабочей поверхности цапфы вала выполнено не менее трех лысок с плавными скосами по направлению вращения вала, ширина которых менее ширины втулки.
Недостатком данной конструкции является то, что данная конструкция подшипника не обеспечивает стабильность смазывания из-за неизбежных смещений вала в противоположную сторону от места входа смазочного материала в зону трения, что приводит к износу подшипника.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является гидродинамический подшипник (RU 2166136, F16C 17/00, F16C 33/02, F16C 33/10, опубл. 27.04.2001 - прототип), содержащий масляные карманы, выполненные на одной из рабочих поверхностей, образующих гидродинамический смазочный слой. При этом все карманы размещены только в тех местах, где давление в смазочном слое увеличивается, а карманы, начиная с подающего, из которого смазка поступает в зону трения, разделены между собой перегородками, имеющими заостренные вершины, заканчивающиеся уплотняющими кромками.
Недостатком данной конструкции является возможность появления сухого трения из-за разрыва масляного слоя, вызванного смещением оси вала относительно оси внутренней поверхности вкладыша в противоположную сторону от места входа смазочного материала в зону трения, неизбежно возникающего под действием нагрузки, что приводит к износу подшипника.
Задача изобретения - повышение надежности гидродинамического подшипника скольжения за счет снижения износа.
Технический результат достигается тем, что в гидродинамическом подшипнике скольжения поверхность вкладыша в наиболее нагруженной части содержит разделенные участками рабочей поверхности масляные карманы, уменьшающиеся по глубине со стороны входа смазочного материала в зону трения, карманы выполнены в виде поперечных канавок с плавным переходом на рабочую поверхность, размер которых по длине больше, чем по ширине.
Карманы могут быть выполнены постоянной ширины.
Карманы могут быть выполнены сужающимися к выходу на рабочую поверхность.
Все карманы могут иметь выход на рабочую поверхность в одном направлении.
Если необходимо обеспечить реверсивность работы подшипника, соседние карманы выполняются с выходом на рабочую поверхность в противоположном направлении.
Все карманы могут быть выполнены одинаковой длины.
Также возможен вариант выполнения карманов разной длины.
Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - вариант исполнения подшипника скольжения с канавками постоянной ширины, одинаковой длины, с выходом на рабочую поверхность в одном направлении;
Гидродинамический подшипник скольжения (фиг.1) содержит вкладыш 1 с антифрикционным покрытием 2 или полностью изготовленный из антифрикционного материала, с выполненными на его поверхности масляными карманами в виде поперечных канавок 3 постоянной ширины и одинаковой длины, с плавными выходами на рабочую поверхность 4, с которой вводится в сопряжение цапфа вала 5. Все канавки 3 имеют выход на рабочую поверхность 4 в одном направлении.
Гидродинамический подшипник скольжения (фиг.1) работает следующим образом. При вращении вала 5 смазка затягивается в зазор между поверхностью цапфы вала 5 и вкладыша 1 силами жидкостного трения, образуя гидродинамическое давление. При этом на тех участках, где выполнены наклонные канавки 3, толщина слоя смазки увеличивается по сравнению с толщиной слоя смазки на рабочей поверхности 4, что улучшает подвод смазочного материала к области повышенного давления. Это приводит к перераспределению возникающего в смазочном слое гидродинамического давления, и препятствует смещению оси вала 5 относительно оси внутренней поверхности вкладыша 1, обеспечивая вертикальное, без перекосов, всплытие вала 5, тем самым исключая возможность появления сухого трения и повышенного износа, что подтверждается результатами компьютерного моделирования и испытаниями на лабораторном стенде.
Таким образом, достигается повышение надежности гидродинамического подшипника скольжения за счет уменьшения износа благодаря обеспечению непрерывного сохранения в зоне трения смазочного слоя.