RU2111387C1

RU2111387C1 - Sliding bearing

Info

Publication number: RU2111387C1
Application number: RU94009792A
Authority: RU
Inventors: М.П. Латышенко; В.С. Короткевич
Original assignee: Кузбасский государственный технический университет
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 1998-05-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: longitudinal profile of the journal of the shaft of the sliding bearing is sine-shaped. The shape of the middle half-wave of the profile allows the lubricant flow to be split. The profile of the slot in the housing is sine-shaped. EFFECT: enhanced load- carrying capability and reliability. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в опорах валов, эксплуатирующихся в условиях высоких радиальных нагрузок. The invention relates to mechanical engineering and can be used in shaft bearings operating under high radial loads.

Известна опора скольжения [1], состоящая из корпуса с двумя пазами прямоугольного сечения, антифрикционных вкладышей, размещенных на цапфе вала и входящих в пазы корпуса. Упругий элемент поджимает бурты вкладышей к стенкам пазов, создавая торцевое уплотнение опоры. Known sliding support [1], consisting of a housing with two grooves of rectangular cross section, anti-friction liners placed on the shaft journal and included in the grooves of the housing. The elastic element compresses the collars of the liners against the walls of the grooves, creating an end seal of the support.

Недостаток данной конструкции - низкая несущая способность. The disadvantage of this design is its low bearing capacity.

Также известен подшипник скольжения [2], корпус которого имеет паз полукруглого сечения, наклоненный к оси вала. На цапфе вала выполнен выступ, входящий в паз, что повышает надежность крепления деталей. Also known is a sliding bearing [2], the housing of which has a semicircular groove, inclined to the axis of the shaft. On the shaft journal, a protrusion is made, which enters the groove, which increases the reliability of fastening parts.

К недостаткам данного подшипника можно отнести недостаточную защищенность поверхностей трения от проникнов ения внешних абразивных частиц, невысокую несущую способность опоры. The disadvantages of this bearing include insufficient protection of friction surfaces from penetration of external abrasive particles, low bearing capacity of the support.

В качестве наиболее близкого аналога рассматривается опора скольжения [3] (с. 368, рис.370, б), содержащая цапфу вала и корпус, а также установленный в корпусе и охватывающий цапфу вкладыш и канал для подвода смазки. As the closest analogue, we consider the sliding support [3] (p. 368, Fig. 370, b), containing the shaft pin and the housing, as well as the liner and the channel for supplying lubricant installed in the housing and covering the pin.

Основной недостаток - высокое удельное давление в пятне контакта, что снижает надежность данной конструкции и, как следствие, недостаточная несущая способность опоры. The main disadvantage is the high specific pressure in the contact patch, which reduces the reliability of this design and, as a result, the insufficient bearing capacity of the support.

Технический результат - повышение несущей способности и надежности опор скольжения. The technical result is an increase in the bearing capacity and reliability of the sliding bearings.

Это достигается тем, что в опоре скольжения, содержащей корпус с пазом, цапфу вала и вкладыш, цапфа вала имеет в продольном сечении профиль синусоидообразной формы, средняя полуволна которого имеет форму, позволяющую рассекать поток смазочного материала, при этом паз в корпусе выполнен синусоидообразного профиля. This is achieved by the fact that in the sliding support, comprising a housing with a groove, a shaft journal and an insert, the shaft journal has a sinusoidal shape in longitudinal section, the middle half-wave of which has a shape that allows cutting the lubricant flow, while the groove in the housing is sinusoidal.

На чертеже представлен продольный разрез опоры скольжения. The drawing shows a longitudinal section of a sliding support.

Опора скольжения имеет корпус 1 с пазом синусоидообразного профиля, в котором установлен вкладыш 2. Цапфа 5 вала имеет в продольном сечении профиль синусоидообразной формы. Средняя полуволна 3 имеет форму, позволяющую рассекать поток смазочного материала, подаваемого через отверстие 4. Отработанный смазочный материал отводится через отверстия 6 в корпусе 1, обеспечивая нормальные условия смазки опоры, теплоотвод и удаление продукта износа. The sliding bearing has a housing 1 with a groove of a sinusoidal profile in which the liner 2 is mounted. The shaft pin 5 has a sinusoidal shape in longitudinal section. The middle half-wave 3 has a shape that allows you to cut the flow of lubricant supplied through the hole 4. Spent lubricant is discharged through the holes 6 in the housing 1, providing normal conditions for lubrication of the support, heat removal and removal of the wear product.

Возможно применение антифрикционных вкладышей указанной формы и твердых смазок на основе графита. It is possible to use antifriction liners of this form and solid lubricants based on graphite.

Реализация данной конструкции позволяет увеличить нагрузочную способность и надежность опор скольжения за счет увеличения длины линии контакта и увеличения среднего диаметра цапфы вала. Форма профиля поверхностей точность установки цапфы относительно вкладыша. Сложное профиля создает лабораторное уплотнение и затрудняет доступ абразивных частиц на рабочие поверхности. The implementation of this design allows to increase the load capacity and reliability of the sliding bearings by increasing the length of the contact line and increasing the average diameter of the shaft journal. The shape of the surface profile accuracy of the trunnion installation relative to the liner. The complex profile creates a laboratory seal and makes it difficult for abrasive particles to reach work surfaces.

Далее приведено сравнение несущих способностей подшипника с постоянным диаметром цапфы вала (наиболее близкий аналог) и предлагаемого подшипника с сечением синусоидообразной формы. The following is a comparison of the bearing capacity of a bearing with a constant shaft pin diameter (the closest analogue) and the proposed bearing with a sinusoidal cross-section.

Пусть нагрузка на опору будет Fr=10 кН, диаметр цапфы d₁=100 мм, частота вращения вала n= 1000 об/мин. Для компрессоров и насосов соотношение длины вала к диаметру рекомендуется в диапазоне 0,6...1,2 [4], (с.69). Принимаем λ = l₁/d₁=0,8; тогда длина вкладыша l₁=80 мм.Let the load on the support be Fr = 10 kN, the diameter of the pin d ₁ = 100 mm, the shaft speed n = 1000 rpm. For compressors and pumps, the ratio of shaft length to diameter is recommended in the range of 0.6 ... 1.2 [4], (p.69). We take λ = l ₁ / d ₁ = 0.8; then the liner length l ₁ = 80 mm

Окружная скорость на валу:
V = π•d•n/60, м/с; ,
где
d - диаметр цапфы вала; n - частота вращения вала.Shaft peripheral speed:
V = π • d • n / 60, m / s; ,
Where
d is the diameter of the shaft journal; n is the shaft speed.

V₁= π•d₁•n/60 = 3,14•0,1•1000/60 = 5,24 м/с. .V ₁ = π • d ₁ • n / 60 = 3.14 • 0.1 • 1000/60 = 5.24 m / s. .

Условия расчета [5], (с.277):
p=Fr/(l•d)<=[p];
p•V<=[p•V];
где p - удельное давление; [p] - допустимое удельное давление; l - длина линии контакта; Fr - радиальная нагрузка на опору.Calculation conditions [5], (p.277):
p = Fr / (l • d) <= [p];
p • V <= [p • V];
where p is the specific pressure; [p] is the allowable specific pressure; l is the length of the contact line; Fr - radial load on the support.

Для баббита Б-16 [5], (с. 278): [p]=15 МПа, [p•V]=10 МПа•м/с. For B-16 babbitt [5], (p. 278): [p] = 15 MPa, [p • V] = 10 MPa • m / s.

Находим удельное давление и p•V - фактор для первого подшипника:
p₁=10000/(100•80)=1,25 МПа <[p]=15 МПа;
p₁•V₁=1,25•5,24=6,5 МПа•м/с<[p•V]=10 МПа•м/с.We find the specific pressure and p • V - factor for the first bearing:
p ₁ = 10000 / (100 • 80) = 1.25 MPa <[p] = 15 MPa;
p ₁ • V ₁ = 1.25 • 5.24 = 6.5 MPa • m / s <[p • V] = 10 MPa • m / s.

Для цапфы вала переменного сечения: диаметр средний d_ср=110 мм, длина увеличивается до l₂=140 мм, λ = l₂/d_ср=110/140=1,27.For a shaft journal of variable cross section: the average diameter is d _cf = 110 mm, the length increases to l ₂ = 140 mm, λ = l ₂ / d _cf = 110/140 = 1.27.

Скорость определяется по формуле (I):
V₂=3,14•0,11•1000/60=5,75 м/с.The speed is determined by the formula (I):
V ₂ = 3.14 • 0.11 • 1000/60 = 5.75 m / s.

Удельное давление в подшипнике с переменным диаметром цапфы:
p₂=10000/(110•140)=0,65 МПа,[p]=15 МПа;
p₂•V₂=0,65•5,75=3,73 МПа•м/с<[p•V]=10 МПа•м/с.Specific pressure in the bearing with a variable pin diameter:
p ₂ = 10000 / (110 • 140) = 0.65 MPa, [p] = 15 MPa;
p ₂ • V ₂ = 0.65 • 5.75 = 3.73 MPa • m / s <[p • V] = 10 MPa • m / s.

Получим, что удельное давление в предлагаемом подшипнике уменьшается в 1,9 раза, p₂•V₂<p₁•V₁ - в 1,74 раза.We get that the specific pressure in the proposed bearing decreases by 1.9 times, p ₂ • V ₂ <p ₁ • V ₁ - by 1.74 times.

Определим расчетную несущую способность первого и второго (предлагаемого) подшипников при неизменной частоте вращения. Максимальное удельное давление будет:
p_lmax=[p•V]/V₁=10/5,24=1,9 МПа;
p_2max=[p•V]/V₂=10/5,75=1,74 МПа.Define the estimated bearing capacity of the first and second (proposed) bearings at a constant speed. The maximum specific pressure will be:
p _lmax = [p • V] / V ₁ = 10 / 5.24 = 1.9 MPa;
p _2max = [p • V] / V ₂ = 10 / 5.75 = 1.74 MPa.

После чего расчетная несущая способность, в соответствии с формулой (2), будет равна:
Fr=p_max•l•d,H;
Fr₁=1,9•80•100=15,2 кН;
Fr₂=1,74•140•110=26,8 кН.After which, the calculated bearing capacity, in accordance with formula (2), will be equal to:
Fr = p _max • l • d, H;
Fr ₁ = 1.9 • 80 • 100 = 15.2 kN;
Fr ₂ = 1.74 • 140 • 110 = 26.8 kN.

Таким образом, расчетная несущая способность предлагаемого подшипника увеличилась в Fr₂/Fr₁=1,76 раза без изменения осевого габарита опоры скольжения.Thus, the estimated bearing capacity of the proposed bearing increased by Fr ₂ / Fr ₁ = 1.76 times without changing the axial dimension of the sliding bearings.

Если произвести только увеличение диаметра цапфы, т.е. d₃=110 мм, при той же длине l₃=l₁=80 мм, то получим по формулам (1)-(4):
V₃=5,75 м/с; p₃=10000/(80•110)=1,13 МПа;
p₃•V₃=6,53 МПа•м/с.If you make only an increase in the diameter of the journal, i.e. d ₃ = 110 mm, for the same length l ₃ = l ₁ = 80 mm, we obtain by the formulas (1) - (4):
V ₃ = 5.75 m / s; p ₃ = 10000 / (80 • 110) = 1.13 MPa;
p ₃ • V ₃ = 6.53 MPa • m / s.

При [p•V] = 10 МПа•м/с, p_3max=1,73 МПа. Расчетная несущая способность будет равна:
Fr₃=1,73•80•110=15,304 кН,
т.е. практически не увеличивается
Таким образом, предложенное техническое решение повышает расчетную несущую способность и надежность опоры скольжения в 1,7 раза (по сравнению с наиболее близким аналогом).At [p • V] = 10 MPa • m / s, p _3max = 1.73 MPa. Estimated bearing capacity will be equal to:
Fr ₃ = 1.73 • 80 • 110 = 15.304 kN,
those. practically does not increase
Thus, the proposed technical solution increases the calculated bearing capacity and reliability of the sliding support by 1.7 times (compared with the closest analogue).

Claims

A sliding bearing comprising a housing with a groove, a shaft pin and a liner, characterized in that the shaft pin has a sinusoidal profile in longitudinal section, the middle half-wave of which has a shape that allows you to cut the flow of lubricant, while the groove in the housing is made sinusoidal profile.