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

Условием нормального  функционирования газового подшипника является обеспечение его устойчивой работы как можно в более широкой  области изменения режимных параметров.

Недостатком известного устройства является неравномерность распределения  давления газа в зазоре подшипника в области, примыкающей к торцам подшипника.

Задача, на решение которой  направлено заявляемое решение, заключается  в оптимизации режима работы подшипника.

Технический результат, достигаемый  в процессе решения поставленной задачи, заключается в улучшении  распределения давления газа в зазоре подшипника в области, примыкающей  к торцам подшипника, за счет усиления эффекта смазочного клина, образующегося  различными размерами длины вставок.

Указанный технический результата обеспечивается газостатическим подшипник, состоящим из корпуса, камеры, сообщающейся с магистралью, с установленными внутри корпуса вкладышем, закрывающим  камеру и состоящим из газонепроницаемой  втулки, в отверстиях которой установлены  пористые выставки, по крайней мере, более двух, имеющие форму шпонки, при этом вставки имеют разную длину и расположены с чередованием размеров по длине, при этом длина  одной вставки равна 0,67 длины подшипника, а другой - 0,5 длины подшипника

Увеличение области устойчивой работы заявляемого подшипника подтверждается экспериментально.

Серия экспериментов проведена  на подшипниках, один из которых имел одинаковую длину пористых шпоночных  вставок, а у другого длина  шпоночных вставок чередовалась.

На фиг.1 показана конструкция газостатического подшипника с пористыми вставками: 1 - камера, сообщающаяся с подводящей магистралью; 2 - пористая вставка; 3 - подводящая магистраль; 4 - корпус; 5 - газонепроницаемая втулка.

На фиг.2 показана зависимость безразмерного параметра

который характеризует появление неустойчивости от числа сжимаемости

заявляемого подшипника и  подшипника-прототипа (  - угловая скорость вращения вала, M - вес вала, c - средний радиальный зазор между валом и втулкой, Q - несущая способность подшипника, D - диаметр подшипника, p_s - давление наддува газа, µ - коэффициент динамической вязкости газа).

Заявляемый подшипник  и подшипник-прототип имели следующие  размеры конструктивных элементов: длина L=60 мм, диаметр D=50 мм, ширина каждой вставки a=6 мм, количество вставок в  одном ряду наддува газа n=8. Подшипник-прототип имел длину каждой вставки t=40 мм. Заявляемый подшипник имел длину «коротких» вставок t₁=30 мм и длину «длинных» вставок t=40 мм.

Из представленных графиков видно, что во всем диапазоне изменения  числа сжимаемости заявляемый подшипник  имеет более широкую область  устойчивой работы.

 
Формула изобретения

Газостатический подшипник, состоящий из корпуса, камеры, сообщающейся с магистралью, с установленным  внутри корпуса вкладышем, закрывающим  камеру, и состоящим из газонепроницаемой  втулки, в отверстиях которой установлены  пористые вставки, по крайней мере, более двух, имеющие форму шпонки, отличающийся тем, что вставки имеют  разную длину и расположены с  чередованием размеров по длине, при  этом длина одной вставки равна 0,67 длины подшипника, а другой - 0,5 длины подшипника.

 

 

 

 

 

 

(54) УПРУГОДЕМПФЕРНЫЙ СЕГМЕНТНЫЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к  области компрессоростроения и может быть использовано в воздушных центробежных компрессорных машинах, где отсутствуют концевые гидродинамические уплотнения, выполняющие роль демпфера. Упругодемпферный сегментный подшипник скольжения содержит корпус, имеющий торцевые стенки (1; 2), и цилиндрическую стенку (4) с отверстием (5) для подвода масла, установленную в нем с зазором   для смазки обойму (6), связанную с корпусом посредством упругих элементов (8), самоустанавливающиеся сегменты (9), взаимодействующие с внутренней стороной обоймы (6). Упругие элементы (8) выполнены в виде штифтов, каждый из которых установлен в соответствующем отверстии (7) обоймы (6) и в соосных им отверстиях (3) торцевых стенок (1; 2). Каждый самоустанавливающийся сегмент (9) выполнен с отверстием (10), в котором размещен штифт (11), проходящий через соосные ему отверстия в торцевых стенках (3). Технический результат: повышение надежности подшипника, его долговечности, технологичности в изготовлении, а также обеспечение простой и быстрой сборки подшипника. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к  области компрессоростроения и может быть использовано в воздушных центробежных компрессорных машинах, где отсутствуют концевые гидродинамические уплотнения, выполняющие роль демпфера.

Известна конструкция  упруго-демпферного сегментного  подшипника скольжения, который содержит корпус с установленной в нем  с зазором для смазки обоймой, упругие элементы, размещенные между  корпусом и обоймой, и смонтированные в обойме самоустанавливающиеся сегменты, при этом обойма оснащена пазами для упругих элементов, выполненных в виде пластинчатых пружин (см. SU 1548544, опубликовано 07.03.1990).

К недостаткам конструкции  следует отнести возможность  усталостного разрушения упругих элементов  под воздействием циклических нагрузок, воспринимаемых подшипником из-за несовершенства геометрической формы упругих элементов, технологическую сложность изготовления упругих элементов, пазов в корпусе  обоймы и сборку подшипника.

Техническим результатом  изобретения является повышение  надежности подшипника, его долговечности, технологичности в изготовлении, а также обеспечение простой  и быстрой сборки подшипника.

Технический результат изобретения  достигается благодаря тому, что  упругодемпферный сегментный подшипник скольжения содержит корпус с отверстием для подвода масла, установленную в нем с зазором для смазки обойму, связанную с корпусом посредством упругих элементов, самоустанавливающиеся сегменты, взаимодействующие с внутренней стороной обоймы, при этом упругие элементы выполнены в виде штифтов, каждый из которых установлен в соответствующем отверстии обоймы и в соосных им отверстиях торцевых стенок корпуса, а каждый самоустанавливающийся сегмент выполнен с отверстием, в котором размещен штифт, проходящий через соосные ему отверстия в торцевых стенках корпуса.

Кроме того, каждый штифт, размещенный  в отверстии самоустанавливающегося сегмента, может быть выполнен жестким  и размещен в этом отверстии с  зазором, размер которого больше размера  зазора между корпусом и обоймой.

Кроме того, каждый штифт, размещенный  в отверстии самоустанавливающегося сегмента, может быть выполнен упругим.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен поперечный разрез подшипника; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Упругодемпферный сегментный подшипник скольжения содержит корпус, имеющий уплотнительные кольца, две торцевые стенки 1 и 2 с соосными отверстиями 3, одна из которых выполнена преимущественно зацело с цилиндрической стенкой 4 корпуса, а другая стенка 2 представляет собой закрепленное на цилиндрической стенке 4 уплотнительное кольцо. В цилиндрической стенке 4 выполнено отверстие 5 для подвода масла. В корпусе 1 установлена с гарантированным радиальным кольцевым зазором   неподвижная обойма 6 (вибратор), имеющая сквозные отверстия 7, предназначенные для установки в них соответствующих упругих элементов 8, выполненных в виде штифтов и связывающих обойму 6 с корпусом путем размещения концов упругих элементов 8 в соответствующих соосных отверстиях 3 торцевых стенок 1 и 2 корпуса, при этом упругие элементы 8 выполнены таким образом, что в них отсутствуют концентраторы напряжений.

С внутренней стороны обоймы 6 равномерно расположены взаимодействующие  с ней самоустанавливающиеся  сегменты 9, имеющие сквозные отверстия 10, предназначенные для размещения в них с зазором, размер которого больше размера зазора между корпусом и обоймой 6, жестких штифтов 11, которые  связывают сегменты 9 с корпусом путем размещения соответствующих  концов штифтов 11 в соосных отверстиях 3 торцевых стенок 1 и 2 корпуса. В другом варианте исполнения штифты 11 могут быть выполнены упругими, при этом они могут размещаться в отверстиях 10 сегментов 9 как с зазором, так и без него.

Зазор   представляет собой демпфирующую часть подшипника, в который по отверстию 5 для подвода масла подается смазка, движущаяся далее по образованным внутри подшипника между торцевыми стенками 1 и 2 корпуса и обоймой 6 с сегментами 9 каналам 12 и 13 к ротору компрессора и к рабочим поверхностям сегментов 9.

Подшипник работает следующим  образом. Смазочная жидкость под давлением подается через отверстие 5 цилиндрической стенки 4 корпуса в кольцевой зазор  . Под действием сил, возникающих от динамического воздействия цапф ротора, на рабочие поверхности сегментов 9 подшипника благодаря упругой податливости упругих элементов 8 сегменты 9 перемещают обойму 6 в корпусе подшипника, вытесняя тем самым смазочную жидкость из зоны повышенного давления в зону с меньшим давлением, при этом часть смазки через каналы 12 и 13 попадает в зону расположения сегментов 9. Таким образом осуществляется демпфирование в подшипнике. Количество устанавливаемых упругих элементов 8 может регулироваться в зависимости от требуемой упругости.

Таким образом, выполнение такого подшипника позволяет значительно  упростить его конструкцию, обеспечить технологичность при изготовлении, облегчить сборку, а также обеспечить возможность изменения упругости  подшипника в зависимости от требуемой  рабочей нагрузки, что придает  ему большую надежность и долговечность.

 
Формула изобретения

1. Упругодемпферный сегментный подшипник скольжения, содержащий корпус с отверстием для подвода масла, установленную в нем с зазором для смазки обойму, связанную с корпусом посредством упругих элементов, самоустанавливающиеся сегменты, взаимодействующие с внутренней стороной обоймы, отличающийся тем, что упругие элементы выполнены в виде штифтов, каждый из которых установлен в соответствующем отверстии обоймы и в соосных им отверстиях торцевых стенок корпуса, а каждый самоустанавливающийся сегмент выполнен с отверстием, в котором размещен штифт, проходящий через соосные ему отверстия в торцевых стенках корпуса.

2. Подшипник по п.1, отличающийся  тем, что каждый штифт, размещенный  в отверстии самоустанавливающегося  сегмента, выполнен жестким и  размещен в этом отверстии  с зазором, размер которого  больше размера зазора между  корпусом и обоймой.

3. Подшипник по п.1, отличающийся  тем, что каждый штифт, размещенный  в отверстии самоустанавливающегося  сегмента, выполнен упругим.

 

 

 

 

 

 

 

 

(54) ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ, СМАЗЫВАЕМЫЙ СОБСТВЕННЫМ РАСПЛАВОМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к  области машиностроения. Подшипник  скольжения содержит систему с ползуном из материала с высокой температурой плавления и с расплавляющейся  направляющей. Причем на одной из контактирующих поверхностей нанесен пористый слой. Технический результат: повышение  несущей способности, которая сочетается с достаточно низким коэффициентом трения. 1 ил.

Изобретение относится к  области машиностроения.

Замечательная особенность  смазки плавлением состоит в том, что смазочное вещество образуется в области контакта поверхностей двух твердых тел именно там, где  оно требуется. Поэтому если физические и рабочие условия таковы, что  плавлением доставляется достаточное  количество смазки, то механические и  конструктивные способности, связанные  с подачей смазки в обычных  системах, здесь отсутствуют. Причинами  спонтанного образования смазки путем плавления считается «фрикционный»  нагрев.

Известно, что при скольжении одного тела по поверхности другого  с большой скоростью на поверхности  контакта возникает макроскопическая неустойчивость давления и температуры. Это, в свою очередь, приводит к тому, что в определенных точках возникает  высокое контактное давление, а в  прилегающих зонах - низкое давление. В зонах повышенного давления происходит фрикционный нагрев, что  приводит к оплавлению контактирующих поверхностей, имеющих низкую температуру  плавления. Имеется множество систем, в которых жидкая пленка, возникающая  в результате плавления одной  из поверхностей, обеспечивает режим  гидродинамической смазки. Одними из таких систем являются известные  системы, исследованные в работе [1]. Одна из них - система с ползуном из материала с высокой температурой плавления и с расплавляющейся  направляющей (см. чертеж). В этом случае ползун оставляет за собой расплавленную выемку в направляющей. Вторая - направляющая из материала с высокой температурой плавления и ползун, который плавится и опускается относительно направляющей.

Представляет значительный интерес случай, когда в рассматриваемых  системах процесс смазки является самоподдерживающимся. Такой режим может быть достигнут при создании дополнительной смазывающей пленки на одной из контактирующих поверхностей. Дополнительная пленка в заявляемом подшипнике может быть создана нанесением на одной из этих поверхностей пористого слоя.

Анализ этих систем по методике, предложенной в работе [1], представляет, что в этих системах повышенная несущая  способность либо с плавлением ползуна, либо с плавлением направляющей сочетается с достаточно низкими трением  и процесс смазки в этих системах является самоподдерживающим.

Источники информации

1. Уилсон. Р. Смазка с  расплавом // Проблемы трения и  смазки: Труды американского общества  инженеров-механиков. - 1998,  1, 19-24.

 
Формула изобретения

Подшипник скольжения, содержащий систему с ползуном из материала  с высокой температурой плавления  и с расплавляющейся направляющей, отличающийся тем, что на одной из контактирующих поверхностей нанесен  пористый слой.