Подшипник для двигателя внутреннего сгорания с обратно-поступательным движением кривошипно-шатунного механизма

Ниже приводятся способы сжатия, возможные в рамках данного изобретения, в том числе:

а) Классическая обработка поверхности  дробью, которая заключается в  нанесении на поверхность детали сферических частиц посредством  воздушного или водяного распылителя, обеспечивающего более или менее  нормальное, направленное распыление и создание в результате соприкосновения  с поверхностью искусственного остаточного  напряжения, а также повышение  твердости. Шарики могут быть изготовлены  из стекла, керамики, стали отливки  или сварочной стали.

б) При обработке поверхности  дробью с использованием ультразвука  поверхность детали подвергается воздействию  с различных направлений шариков, которые выбрасываются при помощи акустической установки и находится в герметичном корпусе.

Акустическая установка включает в себя:

- генератор;

- пьезоэлектрическое устройство, преобразующее электрическую энергию  в механические колебания;

- ускорители, которые будут усиливать и направлять данную деформацию;

- сонотрод, имеющий рассчитанные размеры, предназначенный для обеспечения деформации только по оси Z. Вступая в контакт с данным устройством, шарики получают заряд энергии и переходят в возбужденное состояние.

в) Лазерная обработка поверхности  дробью заключается в том, чтобы  подвергнуть поверхность детали обработке лазерным лучом мощностью  несколько гигаватт в течение  нескольких наносекунд. Поверхность  детали, которая защищена приклеивающейся  лентой, после этого покрывается  спокойной водяной пленкой. Соприкосновение  воды и лазерного импульса образует плазму, которая в момент своего взрыва формирует плоскую динамическую волну. Очень быстрое проникновение  плоской волны в деталь формирует  процесс сжатия и создает повышение  твердости.

г) Процесс обкатки роликами заключается  в прокатке по поверхности под  воздействием механического или  гидравлического давления ролика или  шарика. Это за счет холодной деформации упрочнения приводит к повышению  прочности и обеспечивает процесс  сжатия.

Изобретение может реализовываться  различными способами.

Согласно способу реализации, показанному  на фиг.2, лопатка 100 и ее перо 112, платформа 113 и пята вала 114 размещаются в своем месте посадки в корпусе 103. Пята вала согласно данному способу реализации изобретения может быть изготовлена из сплава никеля, железа или титана. Рукоятка 116 осуществляет управление процессом вращения лопатки вокруг соответствующей пяты вала. Пята вала 114 имеет цилиндрический обод 107 и обод 108, состоящий из двух частей: цилиндрической формы, размещенный вдоль пяты вала, и имеющей форму шайбы, которая располагается сверху платформы 113. Обода 107 и 108 изготовлены из стали, они соединяют пяту вала 114 с платформой. С внешней стороны образуют первый элемент подшипника, который находится в соприкосновении с втулками 104 и 105, соединяющими отверстие, просверленное в корпусе. С внутренней стороны они образуют второй элемент подшипника, который находится в соприкосновении с первым элементом подшипника. В соответствии с изобретением обода изготавливаются из стали, в частности, из аустенитной, например маркировки Z6NCT25. Твердость поверхности первого элемента 107-108 была увеличена путем холодной деформации упрочнения с использованием, в частности, вышеприведенного способа обработки предварительно находящейся в напряжении поверхности дробью. Втулки 104 и 105 изготавливаются из мартенситной стали, например, маркировки Z12CNDV12. Данный материал позволяет осуществлять процесс окисления при температуре выше 200°С и получить повышенную твердость.

На фиг.3 изображен вариант реализации монтажа лопатки спрямляющего аппарата в месте посадки, оборудованном в корпусе. Одни и те же детали имеют аналогичное цифровое обозначение, увеличенное на 100. В соответствии с данным вариантом предполагалось поменять материал между ободами 208 и 207, с одной стороны, и втулками 204 и 205, с другой стороны. В данном случае первый элемент подшипника изготовлен из стали, поверхность которой внутри втулок подвержена обработке методом холодной деформации упрочнения. Обода изготовлены из мартенситной стали и образуют второй элемент подшипника. Как и в предыдущем решении, пята вала 214 может быть изготовлена из следующих материалов: сплава железа, титана или никеля.

Согласно варианту, показанному  на фиг.4, соответствующие элементы имеют аналогичное цифровое обозначение, как и в предыдущем примере, но с добавлением 100. Три составных элемента, в том числе перо лопатки 312, платформа 313 и пята вала 314 лопатки выходной направляющей лопатки 300, изготовлены, в частности из аустенитной стали. Сверху пяты вала 314 размещен стальной обод с достаточной твердостью поверхности, позволяющей образовать вышеназванный первый элемент подшипника, твердость которого повышена путем обработки с использованием метода холодной деформации упрочнения. В данном случае наблюдается, что происходит непосредственная обработка поверхности платформы 313, которая входит в соприкосновение со стальной втулкой, и также образуется вышеназванный первый элемент подшипника. Две стальные втулки образуют второй элемент подшипника.

Согласно варианту, изображенному  на фиг.5, соответствующие элементы, как и в предыдущем случае, имеют аналогичное цифровое обозначение, но увеличенное на 100. В этом варианте пята вала 414 лопатки изготовлена из стали, ее поверхность в результате обработки с использованием метода холодной деформации упрочнения имеет повышенную твердость, как и платформа 413. Поверхность пяты вала и поверхность платформы относительно втулок 404 и 405 вместе образуют вышеназванный первый элемент подшипника, обладающего повышенной твердостью. Что касается втулок, то их поверхности образуют вышеназванный второй элемент подшипника.

 
Формула изобретения

1. Подшипник скольжения для лопатки спрямляющего аппарата с регулируемым углом установки с пятой вала, вращающийся в просверленном отверстии корпуса газотурбинного двигателя, при этом подшипник скольжения включает в себя первый элемент подшипника, изготовленный из первого вида металла, и второй элемент подшипника, изготовленный из второго вида металла, обладающего повышенной твердостью, отличающийся тем, что первый элемент подшипника представляет собой прокладку, поверхность которой в результате ее обработки с использованием метода холодной деформации упрочнения имеет повышенную твердость.

2. Подшипник скольжения по п.1, отличающийся тем, что металл, из которого изготовлен первый  элемент подшипника, представляет  собой аустенитную сталь, а метал, использованный при изготовлении второго элемента подшипника - мартенситную сталь.

3. Подшипник скольжения по п.2, отличающийся тем, что холодная  деформация упрочнения обеспечена  за счет применения таких процессов  сжатия, как классическая, лазерная  и ультразвуковая обработка поверхности  дробью, обкатка роликами или  метод напрессовывания по типу HIF.

4. Подшипник скольжения по п.1, отличающийся тем, что первый  элемент подшипника проходит  термическую обработку после  холодной деформации упрочнения.

5. Подшипник скольжения по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере на один - первый или на второй элементы подшипника нанесен слой лака, например графитового лака, который облегчает процесс приработки соприкасающихся поверхностей.

6. Подшипник скольжения по п.1, отличающийся тем, что пята  вала крепится к ободу, образующему  первый элемент подшипника, и  отверстию втулки, образующей второй  элемент подшипника.

7. Подшипник скольжения по п.1, отличающийся тем, что пята  вала крепится к ободу, образующему  второй элемент подшипника, и  к отверстию втулки, образующей  первый элемент подшипника.

8. Подшипник скольжения по п.1, отличающийся тем, что лопатка  спрямляющего аппарата содержит  платформу с прокладкой, твердость  поверхности которой повышена  в результате холодной деформации упрочнения, образующую первый элемент подшипника, находящийся в скользящем соприкосновении с втулкой, расположенной в отверстии, образующем второй элемент подшипника.

9. Подшипник скольжения по п.1, отличающийся тем, что пята  вала лопатки спрямляющего аппарата  содержит прокладку, твердость  поверхности которой повышена  в результате холодной деформации  упрочнения, образующую первый элемент  подшипника, находящийся в скользящем  соприкосновении с втулкой, расположенной  в отверстии, образующем второй  элемент подшипника.

 

(54) МЕХАТРОННЫЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к  области машиностроения и может  быть использовано в роторных машинах, к которым предъявляются повышенные требования по надежности опорного узла. Подшипник скольжения содержит корпус и размещенную в нем втулку из биметаллического материала. При  этом в слое антифрикционного материла втулки расположен изолированный провод. Корпус снабжен элементом электрического питания, соединенным с изолированным проводом и сигнальным устройством. Изолированная часть провода выступает в слое антифрикционного материала втулки на величину, равную предельному износу. При достижении износа антифрикционного слоя втулки предельной величины происходит интенсивный износ изоляции провода, после нарушении сплошности которой произойдет уменьшение силы тока в цепи и, соответственно, произойдет уменьшение силы света в световом диоде. Уменьшение силы света на контрольном устройстве свидетельствует о том, что необходимо произвести замену втулки подшипника скольжения. Технический результат: повышение надежности системы "ротор - опоры" и уменьшение затрат в процессе эксплуатации путем контроля величины износа рабочей поверхности втулки подшипника скольжения. 1 ил.

Изобретение относится к  области машиностроения и может  быть использовано в роторных машинах, к которым предъявляются повышенные требования по надежности опорного узла.

Известен подшипник скольжения [1], который является наиболее близким  по технической сущности к предлагаемому  изобретению, содержащий корпус и размещенную  в нем втулку из биметаллического материала. В таком подшипнике повышение  работоспособности достигается  за счет того, что прочность и  жесткость втулки подшипника скольжения определяется свойствами стали, а параметры  трения за счет тонкого слоя антифрикционного материала.

Недостатком данной опоры  является то, что в процессе работы слой антифрикционного материала неизбежно  изнашивается под действием сил  сухого трения в моменты пуска  и останова ротора и переменных гидродинамических  сил на основном режиме работы. После  изнашивания антифрикционного слоя поверхность вала начинает изнашиваться из-за контакта с более твердой, чем  антифрикционный материал, поверхностью основы биметаллической втулки, выполняемой, как правило, из стали. При несвоевременном  контроле данного процесса случается  ситуация, когда цапфа вала не подлежит восстановлению и приходится вместе с втулкой подшипника скольжения заменять вал, что приводит к существенному  увеличению затрат на эксплуатацию всей машины в целом.

Задача, на решение которой  направлено изобретение, состоит в  повышении надежности системы "ротор - опоры" и уменьшении затрат в  процессе эксплуатации путем контроля величины износа рабочей поверхности втулки подшипника скольжения.

Поставленная задача достигается  тем, что в подшипнике скольжения, содержащем корпус и размещенную  в нем втулку из биметаллического материала, в отличие от прототипа  в слое антифрикционного материла втулки расположен изолированный провод, а корпус снабжен элементом электрического питания, соединенным с изолированным проводом и сигнальным устройством.

Сущность изобретения  поясняется чертежом, на котором изображен  мехатронный подшипник скольжения.

Мехатронный подшипник скольжения состоит из корпуса 1, в котором установлена втулка из биметаллического материала 2, в которой закреплен изолированный провод 3, причем его изолированная часть выступает в слое антифрикционного материала втулки на величину, равную предельному износу. В корпусе располагается элемент электрического питания 4, который соединен с проводом и сигнальным устройством 5, например светодиодом. В подшипнике скольжения вращается вал 6.

Устройство работает следующим  образом: элемент электрического питания 4, установленный в корпусе 1, пропускает ток через заизолированный провод 3 и питает светодиод 5; при достижении износа антифрикционного слоя биметаллической  втулки 2 предельной величины происходит интенсивный износ изоляции провода 3, после нарушения сплошности которой произойдет уменьшение силы тока в цепи и, соответственно, произойдет реакция в сигнальном устройстве, например уменьшение силы света в световом диоде. Уменьшение силы света на сигнальном устройстве свидетельствует о том, что необходимо произвести замену втулки подшипника скольжения.

Предельная величина износа устанавливается на основании теоретических  расчетов и результатов экспериментальных  исследований, что, в свою очередь, определяет глубину залегания заизолированного провода в стальной части биметаллической  втулки подшипника скольжения.

Данное изобретение позволяет  значительно уменьшить риск возникновения  внезапного отказа системы «ротор - опоры», тем самым повышая ее надежность за счет контроля параметров износа, и  снизить затраты на эксплуатацию всей машины в целом.

Источники информации

1. ГОСТ 24832-81 Втулки биметаллические  и вкладыши толстостенные биметаллические  подшипников скольжения. Типы и  основные размеры. (Прототип)

2. ГОСТ 28813-90 Подшипники скольжения. Металлические многослойные материалы  для тонкостенных подшипников  скольжения.

 
Формула изобретения

Подшипник скольжения, содержащий корпус и размещенную в нем  втулку из биметаллического материала, отличающийся тем, что в слое антифрикционного материала расположен изолированный  провод, а корпус снабжен элементом  электрического питания, соединенным  с изолированным проводом и сигнальным устройством, причем изолированная  часть провода выступает в  слое антифрикционного материала втулки на величину, равную предельному износу.

 

(54) ГАЗОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК

(57) Реферат:

Изобретение относится к  области машиностроения и преимущественно  может использоваться в машинах  и аппаратах с движущимися  деталями, работающими в условиях газовой смазки. Газостатический  подшипник состоит из корпуса (4), камеры (1), сообщающейся с подводящей магистралью (3), с установленным  внутри корпуса (4) вкладышем, закрывающим  камеру (1). Вкладыш состоит из газонепроницаемой  втулки (5), в отверстиях которой установлены  пористые вставки (2), по крайней мере, более двух, имеющие форму шпонки. Вставки (2) имеют разную длину и  расположены с чередованием размеров по длине, при этом длина одной  вставки (2) равна 0,67 длины подшипника, а другой - 0,5 длины подшипника. Технический  результат: улучшение распределения  давления газа в зазоре подшипника в области, примыкающей к торцам подшипника, за счет усиления эффекта  смазочного клина, образующегося различными размерами длины вставок. 2 ил.

Изобретение относится к  области машиностроения и преимущественно  может использоваться в машинах  и аппаратах с движущимися  деталями, работающими в условиях газовой смазки.

Уровень изобретения известен из устройства, заявленного в патенте  РФ  2171924. Известный газостатический подшипник состоит из камеры, сообщающейся с подводящей магистралью, с установленными внутри корпуса вкладышем подшипника, закрывающим камеру, причем вкладыш состоит из втулки, выполненной из газонепроницаемого материала, в отверстиях которой установлены пористые вставки, по крайней мере, более двух, имеющие форму шпонки, расстояние от торца подшипника до края каждой вставки равно 0,1-0,3 длины подшипника, ширина вставки равна 0,15-0,25 диаметра подшипника.