УДК 6166:614:9:

ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ ДЛЯ ВОЗВРАТНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО

ДВИЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ НОВЫХ ПРИНЦИПОВ И ЭФФЕКТОВ

Виноградов А.Н., д.т.н., профессор, Кушалиев Д.К., магистр транспорта, транспортной техники и технологии

Саратовский государственный технический университет

Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана

Проблема повышения качества и конкурентоспособности подшипников различных технологических и транспортных машин, приборов автоматического оборудования является одной из важнейших в современных условиях, без решения которой не может быть достигнут технический прогресс.

Повышение качества и эксплуатационных характеристик подшипников может быть достигнуто за счет совершенствования технологии финишной обработки их рабочих поверхностей с использованием новых триботехнических методов, формирования рациональных физико-механических свойств поверхностного слоя деталей, совершенствования конструкции подшипников, а так же оборудования и инструмента комплексными конструкторско-технологическими методами.

Конструкция подшипника скольжения для возвратно-вращательного движения, в котором условия активации рабочих поверхностей пластической деформацией и ограничение к ним доступа кислорода и других окислителей выполнены, представлена в [1, 2, 3, 4]. Такой подшипник снабжен подвижным вкладышем в виде винтовой цилиндрической пружины (промежуточным элементом), который в колебательном режиме принудительно поворачивается только в одну сторону и таким образом достигается равномерность износа и распределение смазки. Натяг пружины, необходимый для достижения микропластических деформаций, создается ее поджатием. В колебательном режиме за счет закручивания или раскручивания пружинного вкладыша возникает упругое натяжение соответственно на внутренней или наружной поверхности, и он принудительно поворачивается в одном направлении (эффект храповика). Подавление окислительных процессов в предложенной конструкции легко достигается сальниковым уплотнением. Положительный эффект получается также за счет снижения адгезионной составляющей трения (трения покоя) и частичной реализации идей Н.Е. Жуковского «о движении без трения» (вращением промежуточной опоры) без использования для этого внешнего источника энергии.

Стабилизация режима и равномерность износа достигается тем, что при возвратно-вращательном движении вала или наружного кольца за счет закручивания или раскручивания при этом пружинного вкладыша возникает торможение соответственно на внутренней или наружной 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 подрегулировки уплотнения, например с целью компенсации износа при ремонте, между одной из опорных шайб и торцом пружинного вкладыша при необходимости могут быть установлены регулировочные шайбы.

Для возбуждения и поддержания режима безызносности могут быть использованы (при выполнении отмеченных выше условий) различные методы, описанные в специальной литературе: введение в смазку металлоплакирующих присадок, специальная обработка методами ФАБО (финишной антифрикционной безабразивной обработки), применение материалов, содержащих металлоплакирующие компоненты и др.

В предлагаемом шарнирном подшипнике активация рабочих поверхностей пластической деформацией выполняется за счет установки упругого пружинного вкладыша между наружной и внутренней втулками таким образом, чтобы на рабочих поверхностях вкладыша был бы незначительный натяг (рис. 1А). 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 (рис. 1Б). При повороте в другую сторону (рис. 1В) на той из поверхностей, где был зазор – возникнет натяг и наоборот. Подавление (ограничение) окислительных процессов на рабочих поверхностях подшипников должно быть обеспечено конструктивно, т.е. устанавливаются сальниковые уплотнения, устраняющие доступ кислорода и других окислителей к рабочим поверхностям или технологически – введением ингибиторов в смазку.

Рис. 1. Схема посадок на рабочих поверхностях шарнирного подшипника с упругим пружинным вкладышем: А – подшипник находится в покое;

Б и В – вращение оси (цапфы) в разные стороны.

Применение переходных посадок при изготовлении подшипника предполагает вероятность получения на рабочих поверхностях, как натяга, так и зазора, что противоречит первому условию повышения устойчивости безызносного трения. Применение переходных посадок (с использованием селективной сборки) можно было бы считать правильным, если бы вкладыш представлял собой сплошное твердое тело.

В предложенном подшипнике для возвратно-вращательного движения вкладыш представляет собой пружину, сечение которой может быть как круглым, так и квадратным, прямоугольным или иметь другую форму, например круг с параллельно срезанными сегментами. Это необходимо для того, чтобы изменять как нагрузочную способность подшипника, так и коэффициент трения в нем.

Такой подшипник характеризуется совместно действующими условиями и дополнительными эффектами:

· установлением на рабочих поверхностях натяга вместо зазора для активации их пластической деформацией и подавлением (ограничением) на них окислительных процессов;

· эффектом снижения адгезионной составляющей трения (трения покоя);

· частичной реализация идей Н.Е. Жуковского «о движении без трения» (вращением промежуточной опоры) без использования для этого внешнего источника энергии за счет внутренней энергии трения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Износ и безызносность: монография / В.Г. Куранов, А.Н. Виноградов, А.С. Денисов. Сарат. гос. техн. ун-т, - Саратов, СГТУ, 2000. -136 с.

2. Движение без трения и износа: учеб. пособие. / В.Г. Куранов, А.Н. Виноградов. Сарат. гос. техн. ун-т,- Саратов: СГТУ, 2007. – 52 с.

3. Пат. 2162556 РФ МПК⁷ F 16 C 17/00, 33/26. Подшипник скольжения для возвратно-вращательного движения / В.Г. Куранов, А.Н. Виноградов, А.В. Бузов, Ю.А. Петров, В.А. Каракозова - № 99107058/28; Заявлено 31.03.99; Опубл. 27.01.01 // Изобретения. Полезные модели. – 2001. - №3. - С. 147.

4. 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. научн. сборник. Сарат. гос. техн. ун-т, - Саратов: СГТУ, 2003.- С.175-182.