CC BY
28
УДК 629.113.004.67
А.Н. Виноградов, Е.Д. Линьков ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ ДЛЯ ВОЗВРАТНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
Статья посвящена проблеме обеспечения надежности элементов трансмиссии и подвески автомобилей. Представлены результаты расчета, позволяющие оценить работоспособность подшипника для возвратно-вращающего движения при рассматриваемой совокупности эксплуатационных условий. По результатам испытаний сделаны выводы об эффективности предложенного устройства.
Подшипник скольжения для возвратно-вращательного движения, ресурс сопряжения, испытания, эффективность
A.N. Vinogradov, E.D. Linkov SLEEVE BEARING FOR THE BACK-ROTATIONAL MOTION
The article is devoted to the problem of ensuring the reliability of the driveline and suspension of cars. The results of calculation, allowing to evaluate the performance of the bearing for relapsing-rotating movement in the aggregate operating conditions. According to test results, the conclusions were made about the effectiveness of the proposed device.
Sleeve bearing for the back-rotational motion, the resource interface, and test the effectiveness
Известны опоры скольжения, содержащие неподвижные промежуточные элементы (вкладыши) в виде цилиндрических спиральных пружин с жестко закрепленными витками (А.с. СССР № 1358520, кл. F16C 33/26); (А.с. 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, - C.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». 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 F 16 C 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.
Научная новизна работы заключается в том, что подшипник скольжения для возвратновращательного 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 1о до 5о, при этом диаметр проволоки винтовой пружины dпр равен разности диаметров отверстия наружного кольца D и вала d. Кроме этого, спиральный вкладыш установлен с минимальным натягом по внутренней и наружной поверхностям.
Подшипник скольжения для возвратно-вращательного движения. состоит из (рис. 1) вала 1, наружного кольца 2 и размещенного между ними спирального вкладыша 3 в виде винтовой пружины, (рис. 2) торцевых крышек 4 и регулировочной шайбы 5. Спиральный вкладыш выполнен подвижным, коническим с углом конуса от 1о до 5о, при этом диаметр проволоки пружины dпр равен половине значения разности диаметров отверстия наружного кольца D и вала d, т.е.
dпр = (Б - d)/2,
где Б - 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 5о 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 5о нецелесообразно, т.к. такой угол является слишком большим, что негативно повлияет на собираемость подшипника, а делать угол менее 1 о также нецелесообразно, поскольку натяг будет недостаточным для нормальной работы подшипника.
Рис. 1
Рис. 3. Крестовины карданного вала
Устройство работает следующим образом. В неподвижном состоянии спиральный вкладыш 3 за счет конической формы будет иметь на половине своей наружной поверхности Ь/2 натяг А относительно обоймы и на другой половине внутренней поверхности так же будет натяг А 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 не равномерной 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 достигается тем, что при возвратновращательном 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.
Планируемая коммерческая перспектива использования модели заключается в реализации в Российской Федерации и в создании и внедрение существующей модели в разные отрасли производства, автомобильного транспорта, судостроения и др. Данным проектом были заинтересован Саратовский завод «Серп и Молот», но в связи с рядом факторов прекратил сотрудничество.
ЛИТЕРАТУРА
1. Виноградов А.Н. Повышение эксплуатационных характеристик автомобильных подшипников качения / А.Н. Виноградов // Совершенствование технологии и организации обеспечения работоспособности машин с использованием восстановительно-упрочняющих процессов: сб. науч. статей по материалам Междунар. науч.-практ. конф., 24-27 сентября 2002 г. Сарат. гос. техн. ун-т. Саратов: СГТУ, 2003. С. 65-73.
2. Виноградов А.Н. Подшипники скольжения для возвратно-вращательного движения на основе новых трибологических принципов и эффектов / А.Н. Виноградов, В.Г. Куранов // Восстановление и упрочнение деталей машин: межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2003. С. 175-182.
3. Гаркунов Д.Н. Самоорганизующиеся процессы при фрикционном взаимодействии в трибологической системе: справочник по триботехнике: в 2 т. / Д.Н. Гаркунов; под ред. М. Хебды и А.В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 1989. Т. 1. 400 с.
Виноградов Александр Николаевич -
доктор технических наук, профессор кафедры «Автомобили и автомобильное хозяйство» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.
Alexander N. Vinogradov -
D.Sc., Professor
Department «Cars and motor-car economy» Gagarin Saratov State Technical University
Линьков Евгений Дмитриевич -
студент 5 курса кафедры «Автомобили и автомобильное хозяйство» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.
Evgeny D. Linkov -
student of the 5th course
of the Department
«Cars and motor-car economy»
Gagarin Saratov State Technical University
Статья поступила в редакцию 03.04.13, принята к опубликованию 30.04.13
