подшипник скольжения для возвратно-вращательного движения

Формула изобретения

1. Подшипник скольжения для возвратно-вращательного движения, содержащий размещенный между валом и наружным кольцом спиральный вкладыш в виде винтовой пружины, выполненный подвижным с возможным поворотом в одном направлении и с возможностью регулирования сжатия его через торцевые опорные элементы, из которых один неподвижный, а другой подвижный, отличающийся тем, что винтовая пружина спирального вкладыша выполнена в виде конуса с углом наклона от 1° до 5°, при этом диаметр проволоки винтовой пружины d_пр равен половине значения разности диаметров отверстия наружного кольца D и вала d.

2. Подшипник скольжения для возвратно-вращательного движения по п.1, отличающийся тем, что спиральный вкладыш установлен с минимальным натягом по его внутренней и наружной поверхностям.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для шарнирных соединений и опор скольжения, работающих в возвратно-вращательном (колебательном) режиме.

Известны опоры скольжения, содержащие неподвижные промежуточные элементы (вкладыши) в виде цилиндрических спиральных пружин с жестко закрепленными витками (АС СССР № 1358520, кл. F16C 33/26; АС СССР № 1754955, опубл. 15.08.1992 г., кл. F16C 33/26). Известен также игольчатый подшипник качения с подвижными промежуточными элементами-роликами малого диаметра (иглами), работающих в колебательном режиме (Подшипники качения. Справочное пособие./ Под ред. Н.А. Спицина. М.: Машиностроение, 1961, - С.115).

Однако недостатком данных подшипников скольжения является то, что они плохо работают в возвратно-вращательном режиме и при значительной нагрузке у них возникает явление «ложного бринеллирования».

Известна опора скольжения (подшипник), содержащая вал, корпус и расположенный между ними спиральный вкладыш из витого каната со скрепленными между собой витками и установленными на валу с натягом (АС СССР № 1687951, опубл. 30.10.1991, кл. F16C 33/26).

Недостатком этой опоры скольжения является сложность изготовления и сборки при условии достижения заданного качества.

Наиболее близким техническим решением является подшипник скольжения для возвратно-вращательного движения, содержащий спиральный вкладыш в виде винтовой пружины, размещенный между валом и наружным кольцом, выполненный подвижным с возможным поворотом в одном направлении, и с возможностью регулирования сжатия его через торцевые опорные элементы, из которых один неподвижный, а другой подвижный (Патент РФ № 2162552, опубл. 27.01.01. МПК F16С 17/00, 33/26).

Недостатком такого подшипника является сложность его изготовления и недостаточная работоспособность.

Задачей настоящего изобретения является разработка такой конструкции, которая позволила бы автоматически получать требуемые сопряжения, что в свою очередь облегчает сборку изделия и повышает его работоспособность.

Поставленная задача решается следующим образом. Подшипник скольжения для возвратно-вращательного движения, содержит размещенный между валом и наружным кольцом спиральный вкладыш в виде винтовой пружины, выполненный подвижным с возможным поворотом в одном направлении и с возможностью регулирования сжатия его через торцевые опорные элементы, из которых один неподвижный, а другой подвижный. Новым является то, что винтовая пружина спирального вкладыша выполнена в виде конуса с углом наклона от 1° до 5°, при этом диаметр проволоки винтовой пружины d_пр равен разности диаметров отверстия наружного кольца D и вала d. Кроме этого, спиральный вкладыш установлен с минимальным натягом по внутренней и наружной поверхностям.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 предоставлены элементы подшипника скольжения для возвратно-вращательного движения с коническим спиральным вкладышем в виде винтовой пружины, на фиг.2 представлена схема работы подшипника в собранном виде, на фиг.3 - подшипник в свободном неподвижном состоянии, на фиг.4 показан натяг по наружной поверхности вкладыша, на фиг.5 - натяг по внутренней поверхности вкладыша, на фиг.6 - фотография модернизированной (с одной стороны) опоры оси нижнего рычага подвески автомобиля ВАЗ, на фиг.7 представлена фотография модернизированной пружинными вкладышами (вместо иголок) крестовины классических моделей автомобилей ВАЗ.

Подшипник скольжения для возвратно-вращательного движения состоит из (фиг.1) вала 1, наружного кольца 2 и размещенного между ними спирального вкладыша 3 в виде винтовой пружины, торцевых крышек 4 и регулировочной шайбы 5. Спиральный вкладыш выполнен подвижным, коническим с углом конуса от 1° до 5°, при этом диаметр проволоки пружины d_пр равен половине значения разности диаметров отверстия наружного кольца D и вала d, т.е.

d_пр=(D-d)/2,

где D - диаметр отверстия наружного кольца, d - диаметр вала.

Спиральный вкладыш установлен с минимальным натягом по торцам, а также с натягом по внутренней и наружной поверхностям для обеспечения постоянства «эффекта храповика». Выполнение пружинного вкладыша конической формы более технологично, чем выполнение конических поверхностей у вала 1 и наружного кольца 2. Угол конуса от 1° до 5° необходим для создания предварительного натяга на половинах поверхностей вала 1 и наружного кольца 2, так как узкая часть конического вкладыша 3 обхватывает с натягом вал 1, а широкая часть обеспечивает натяг по внутренней поверхности наружного кольца 2. Причем, чем больше угол, тем больше натяг. Делать угол пружины более 5° нецелесообразно, т.к. такой угол является слишком большим, что негативно повлияет на собираемость подшипника, а делать угол менее 1° также нецелесообразно, поскольку натяг будет недостаточным для нормальной работы подшипника.

Устройство работает следующим образом. В неподвижном состоянии спиральный вкладыш 3 за счет конической формы будет иметь на половине своей наружной поверхности L/2 натяг относительно обоймы и на другой половине внутренней поверхности так же будет натяг относительно вала. При вращении подшипника и закручивании спирального вкладыша натяг на половине внешней поверхности исчезнет, а на внутренней поверхности возникает по всей ее длине, причем величина натяга будет неравномерной по длине поверхности. В режиме возвратно-вращательного (колебательного) движения упругий спиральный вкладыш 3 будет при этом принудительно поворачиваться в одном направлении (эффект храповика), зависящем от направления навивки пружины, и, таким образом, будут достигнуты стабилизация режима и равномерность износа. Дополнительный эффект достигается за счет возникающего при одностороннем вращении вкладыша эффекта "маслосгонной резьбы".

Стабилизация режима и равномерность износа достигаются тем, что при возвратно-вращательном движении вала 1 или наружного кольца 2 за счет закручивания или раскручивания при этом спирального вкладыша 3 возникает торможение соответственно на внутренней или наружной его поверхностях, и пружинный вкладыш (благодаря возникающему при этом «эффекту храповика») принудительно поворачивается только в одном направлении, зависящем от направления навивки пружины. Кроме того, постоянно в процессе работы меняется линия контакта на рабочих поверхностях, что также ведет к снижению их износа.

Для подрегулирования уплотнения, например с целью компенсации износа при ремонте, между одной из опорных шайб и торцом пружинного вкладыша при необходимости могут быть установлены регулировочные шайбы 5 (фиг.2).

В предлагаемом шарнирном подшипнике активация рабочих поверхностей пластической деформацией выполняется за счет установки упругого спирального вкладыша между наружной и внутренней втулками таким образом, чтобы на рабочих поверхностях вкладыша был бы незначительный натяг (фиг.3). Причем в процессе работы подшипника (при повороте в одну сторону) на одной из рабочих поверхностей натяг увеличивается, а на другой уменьшается до образования зазора и проскальзывания (фиг.4). При повороте в другую сторону (фиг.5) на той из поверхностей, где был зазор, - возникнет натяг, и наоборот.

Фотография модернизированной (с одной стороны) опоры оси нижнего рычага подвески автомобиля ВАЗ представлена на фиг.6.

Модернизированная пружинными вкладышами (вместо иголок) крестовина классических моделей автомобилей ВАЗ представлена на фиг.7.

Реализация указанных отличительных признаков в подшипнике дает конструкцию, которая позволяет автоматически получать требуемые сопряжения, что в свою очередь облегчает сборку изделия и повышает его работоспособность.

Предлагаемый подшипник может найти широкое применение на железнодорожном, автомобильном транспорте в узлах подвески, амортизаторах, рулевом управлении, карданных передачах, в подшипниковых узлах летательных аппаратов, электрических контакторов, швейном, горнодобывающем, нефтегазодобывающем и перерабатывающем производствах и некоторых других, где применяются традиционные подшипники скольжения и качения при больших нагрузках в возвратно-вращательном режиме.