шарнирный подшипник

Формула изобретения

1. Шарнирный подшипник, содержащий внутреннюю обойму со сферической наружной поверхностью, наружную обойму и установленную между ними антифрикционную прокладку, отличающийся тем, что внутренняя поверхность наружной обоймы оборудована не менее чем двумя пазами и расточкой типа "ласточкин хвост", служащими для закрепления эластичной антифрикционной прокладки на внутренней поверхности наружного кольца, при этом антифрикционная прокладка выполнена из угленаполненного полиамида.

2. Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что антифрикционная прокладка выполнена из угленаполненного полиамида типа УПА 6/30.

3. Подшипник по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что антифрикционная прокладка имеет толщину 1-10 мм.

4. Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что общая площадь пазов на внутренней поверхности наружной обоймы не более половины площади торцов наружного кольца.

5. Подшипник по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что на внутренней поверхности внутренней обоймы выполнены канавки и пазы, а сам подшипник дополнительно оснащен расположенным во внутренней обойме вкладышем из полимерного материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к шарнирным подшипникам, в частности к шарнирным подшипникам скольжения.

Известен подшипник, кольца которого изготавливаются из комбинации материалов, а именно из металлов, в рабочую поверхность которого внедрен твердый износостойкий материал типа нитрида кремния, керамики и т.п. (пат. США 5112146, кл. F 16 С 33/62, 1992).

Подшипники имеют повышенную износостойкость, но сложны в изготовлении и связаны с необходимостью использования дефицитных дорогостоящих материалов.

Известен шарнирный подшипник скольжения, имеющий внутреннее металлическое кольцо со сферической наружной поверхностью и наружное кольцо с внутренней сферической поверхностью, между которыми установлена антифрикционная прокладка. Наружное кольцо изготовлено из литейного материала (стали), прокладка из металлокерамической бронзы, стеклопластика или волокнистого материала [Главный каталог фирмы SKF А-1031, Вена, 1977, с. 452-459] .

Недостатками этой конструкции является сложность изготовления, так как наружное кольцо должно быть изготовлено так же точно, как и внутреннее, а также повышенные требования к качеству антифрикционной прокладки в связи с высокой вероятностью образования между кольцами недопустимого зазора.

Прототипом настоящего изобретения является шарнирный подшипник скольжения (патент РФ 2087763, кл. F 16 C 33/04,1997), имеющий внутреннее металлическое кольцо со сферической наружной поверхностью, наружное кольцо с внутренней сферической поверхностью, между которыми установлена антифрикционная прокладка из эластичной ткани типа ПТТ-45-75.

Недостатком указанного подшипника является сложность изготовления кольца с внутренней поверхностью сферической формы, а также относительно невысокий срок эксплуатации при эксплуатации при повышенных давлениях в связи с текучестью материала антифрикционной прокладки в этих условиях.

Задачей, решаемой авторами, являлось создание более надежного подшипника за счет использования нового антифрикционного материала и иной системы фиксации его элементов.

Указанная задача решалась за счет создания подшипника, на внутренней поверхности наружной обоймы которого выполнены пазы и расточка типа "ласточкин хвост", а антифрикционная прокладка изготовлена из плавкого полимерного материала, а именно из угленаполненного полиамида. При этом пазы и расточка выполнены таким образом, чтобы обеспечивать закрепление прокладки на внутренней поверхности наружного кольца. Для сохранения достаточной прочности обойм общая площадь пазов на внутренней поверхности наружной обоймы должна быть не более половины площади торцов наружного кольца. Оптимально она составляет 5-25% площади, что обеспечивает надежную фиксацию прокладки, надежность и равномерность распределения полиамида между обоймами и сохранение высокой механической прочности обойм.

Оптимальные результаты достигаются при использовании в качестве угленаполненного полиамида полиамида марки УПА 6/30 Светлогорского завода "Химволокно", особенно при использовании прокладки толщиной 1...10 мм.

Существенными отличиями заявляемого решения от прототипа является выполнение на внутренней стороне наружной обоймы расточки и пазов таким образом, чтобы они фиксировали антифрикционную прокладку. При этом данная конструкция позволила вводить материал прокладки через пазы в обойму в виде расплава под давлением, что не только обеспечило более равномерное заполнение пространства между обоймами расплавом, но и упростило технологию изготовления подшипников.

По разработанной технологии получения подшипников обоймы закрепляются в фиксирующем устройстве и в пространство между обоймами через один из пазов вводится расплав угленаполненного полиамида, который по расточке проходит до второго паза, заполняя всю внутреннюю полость однородной массой и жестко фиксируя обоймы друг относительно друга. Затем расплав застывает, подвергаясь при этом дополнительному сжатию за счет охлаждения обоймы и образуя внутри подшипника антифрикционную прокладку оригинальной формы.

При этом расточка типа "ласточкин хвост" выполняет функции:

- канала проведения углеродсодержащей массы,

- формы для отливки прокладки,

- части устройства, фиксирующего соосность обойм,

- жесткого фиксатора образующейся прокладки в отношении сдвига по оси подшипника. ( В известных устройствах, например, пат. РФ 2047014, частично используется только последняя функция, т. е. только фиксация полимерного материала на поверхности обоймы).

Пазы, используемые в заявляемом устройстве, выполняют следующие функции:

- подвода и отвода расплава,

- формы для отливки прокладки,

- жесткого фиксатора образующейся прокладки в отношении сдвига по окружности подшипника.

При этом пазы совместно с расточкой образуют единую систему, которая обеспечивает поступление и распределение расплава, формирование полимерной прокладки оригинального конструкции непосредственно в подшипнике, обеспечивающей надежную фиксацию обойм друг относительно друга и достаточно упругую, чтобы гасить биения.

Необходимость создания указанной конструкции возникла в ходе работы с новым конструкционным материалом прокладки, обладающим механической прочностью и устойчивостью при температурах около 100^oС и плавкой при температуре свыше 200^oС. Ранее подобный материал использовался для получения антифрикционных прокладок традиционным образом, т.е. смешивался волокнистый углеродный полимерный наполнитель с полиэтиленом и из данной смеси отливали прокладки для подшипников скольжения (пат. РФ 2067597, а.с. СССР 1558932, ТУ 6-12-31-654-89. Угле наполненный полиамид и т.д.), которые затем впрессовывали в подшипник. Полученная новая совокупность признаков подшипника (пазы, расточка, углеродсодержащий плавкий материал) эффективно работает при одновременном наличии всей совокупности признаков.

Такая совокупность признаков в литературе не описана, что наряду с существенностью отличий свидетельствует о новизне заявляемого технического решения.

Схема подшипника представлена фиг.1 и 2.

На фиг.1 изображено продольное и поперечное сечение шарнирного подшипника.

Подшипник состоит из двух обойм - наружной 1 и внутренней 2 и антифрикционной прокладки из угленаполненного полиамида 3.

Наружная обойма 1 представляет собой кольцо, наружный диаметр которого является "посадочным" в применяемое изделие. На внутренней поверхности наружного кольца выполнены расточка типа "ласточкин хвост" 4 и не менее двух пазов 5.

Внутренняя обойма по наружной поверхности выполнена сферической, причем для оптимальной работы подшипника "сфера" должна иметь отклонение от профильной формы не более 0,003 мм и шероховатость поверхности Ra не более 1,25 микрон.

Возможно дополнительное нанесение покрытия из материала антифрикционной прокладки на внутреннюю поверхность обоймы 2.

На фиг. 2 изображено продольное и поперечное сечение такого модифицированного подшипника, отличающегося от вышеописанного наличием вкладыша 6.

При этом на внутренней поверхности обоймы 2 протачиваются канавки 7 и пазы 8.

Во время работы подшипника внутренняя обойма 2 вращается (качается) вокруг центра сферы, а его сферическая поверхность при этом скользит по поверхности антифрикционной эластичной прокладки 3, закрепленной на внутренней сферической поверхности наружного кольца 1 с помощью расточки 4 и пазов 5.

При использовании вкладыша 6, закрепленного на внутренней поверхности обоймы 2 с помощью канавок и пазов 7 и 8, можно осуществлять наряду с качанием шарнира вращение оси по поверхности вкладыша.

При изготовлении шарнирного подшипника скольжения обоймы 1 и 2 устанавливают в корпус специальной литьевой формы и впрессовывают через пазы 5 и 8 расплавленный полимерный материал под давлением 80-100 кГс/мм².

После осуществления отливки подшипник выталкивают из литьевой формы с помощью специальной оправки.

Заявляемый подшипник обеспечивает минимальное взаимное биение наружной и внутренних обойм (менее 0,01 мм) и повышает срок службы при работе при температурах до 100^oС и скорости вращения до 100 оборотов в минуту не менее чем в 3 раза по сравнению с "серийными" подшипниками. Дополнительными преимуществами нового подшипника является возможность эксплуатации в запыленных помещениях и бесшумность работы.