RU2432508C2 - Friction bearing - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: friction bearing consists of bearing sleeve (2) and insertion (2) made of antifriction composite material consisting of wood constituent (3) and heat removing elements of various diametre distributed along thickness of insertion (2) with radial layers of variable concentration. Heat removing elements are made in form of capsules (4) corresponding to casing (6) filled with fusible eutectic alloy (5). Wood constituent (3) of insertion (2) and heat removing elements interact with shaft neck (7). Fusion temperature of fusible material of heat removing elements is chosen below temperature of destruction of a wood matrix and is set within the ranges from 100 to 140°C. Casing (6) is made of material of high heat conductivity and is applied by a chemical or electric-spark method. Thickness of casing (6) is 0.1-03 mm.

EFFECT: reduced consumption of high heat conducting metal at simultaneous rise of heat removal capacity.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в опорах валов различных машин, в частности в деревообрабатывающих станках и оборудовании, станках текстильной промышленности и т.п.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in shaft bearings of various machines, in particular in woodworking machines and equipment, machine tools in the textile industry, etc.

Известен подшипник скольжения, который содержит опорную втулку и установленный в ней вкладыш, выполненный в виде древесно-металлической комбинации. Теплопередающие элементы выполнены из антифрикционного металлического материала. Древесно-металлическая комбинация выполнена прессованной с содержанием металлической составляющей от 5 до 25 процентов общего объема материала вкладыша и равномерно распределенной по его толщине и длине. Теплопередающие элементы металлической составляющей имеют сферическую форму диаметром 0,2-6,5 мм /RU 2286489, кл. F16C 33/18, 2006/.Known sliding bearing, which contains a support sleeve and a liner installed in it, made in the form of a wood-metal combination. The heat transfer elements are made of antifriction metal material. The wood-metal combination is extruded with a metal component content of 5 to 25 percent of the total material of the liner and evenly distributed over its thickness and length. The heat transfer elements of the metal component have a spherical shape with a diameter of 0.2-6.5 mm / RU 2286489, class. F16C 33/18, 2006 /.

Недостатками этого подшипника являются повышенный расход металлической составляющей при изготовлении подшипника скольжения и недостаточный отвод тепла с рабочей поверхности, что приводит к температурной деструкции древесной составляющей.The disadvantages of this bearing are the increased consumption of the metal component in the manufacture of a sliding bearing and insufficient heat removal from the working surface, which leads to temperature destruction of the wood component.

Наиболее близким к заявляемому выбран подшипник скольжения, выполненный с вкладышем из антифрикционного композитного материала с металлическими теплоотводящими элементами. Теплоотводящие элементы выполнены в виде металлических включений различного диаметра в материал и распределены по толщине вкладыша радиальными слоями с переменной концентрацией в каждом. При этом включения максимального диаметра расположены во внутреннем слое вкладыша, который содержит 3 последовательных слоя включений диаметром от 4 мм до 0,5 мм с содержанием от 5 до 25 процентов объема материала в соответствующем слое вкладыша, срединный из которых вдвое тоньше двух одинаковых других /RU 2289732, кл. F16C 33/24, 2006/.Closest to the claimed one is a plain bearing made with a liner of an antifriction composite material with metal heat-releasing elements. The heat-removing elements are made in the form of metal inclusions of various diameters in the material and are distributed over the thickness of the liner with radial layers with a variable concentration in each. In this case, inclusions of maximum diameter are located in the inner layer of the liner, which contains 3 successive layers of inclusions with a diameter of 4 mm to 0.5 mm with a content of 5 to 25 percent of the volume of material in the corresponding layer of the liner, the middle of which is twice thinner than two identical others / RU 2289732, cl. F16C 33/24, 2006 /.

Недостатком такой конструкции является неудовлетворительная стойкость к повышенным температурам, что приводит к значительному износу подшипника. Кроме того, такая конструкция имеет повышенный расход высокотеплопроводных металлов.The disadvantage of this design is the poor resistance to elevated temperatures, which leads to significant bearing wear. In addition, this design has an increased consumption of highly heat-conducting metals.

Задача изобретения - повышение эффективности теплоотвода подшипника скольжения с поверхности трения.The objective of the invention is to increase the efficiency of heat removal of the sliding bearing from the friction surface.

Технический результат - снижение расхода высокотеплопроводного металла при одновременном повышении теплоотводящей способности.The technical result is a reduction in the consumption of highly conductive metal while increasing heat dissipation.

Указанная цель достигается тем, что в подшипнике скольжения с вкладышем из антифрикционного композитного материала с металлическими теплоотводящими элементами различного диаметра, распределенными по толщине вкладыша радиальными слоями с переменной концентрацией, теплоотводящие элементы выполнены в виде капсул, представляющих собой оболочку, заполненную легкоплавким эвтектическим сплавом. Температура плавления легкоплавкого материала теплоотводящих элементов выбирается ниже температуры деструкции древесной матрицы и задается в пределах от 100 до 140°С. Оболочка капсулы выполнена из материалов высокой теплопроводности, например из меди. Кроме того, оболочка капсулы наносится химическим или электроискровым методом. Толщина оболочки капсулы составляет 0,1-0,3 мм. Объем наполнителя и толщина оболочки капсулы определяется тепловыделением в контакте подшипника и вала.This goal is achieved by the fact that in a sliding bearing with a liner made of an antifriction composite material with metal heat sink elements of various diameters distributed over the thickness of the liner with radial layers of variable concentration, the heat sink elements are made in the form of capsules, which are a shell filled with a fusible eutectic alloy. The melting temperature of the fusible material of the heat-removing elements is chosen below the temperature of the destruction of the wood matrix and is set in the range from 100 to 140 ° C. The capsule shell is made of materials with high thermal conductivity, for example, copper. In addition, the capsule shell is applied by chemical or electrospark method. The thickness of the capsule shell is 0.1-0.3 mm. The volume of the filler and the thickness of the capsule shell is determined by the heat release in the contact between the bearing and the shaft.

Древесная составляющая подшипника скольжения при температуре выше 140°С подвергается термическому разложению. Избежать этого можно, если вкладыш будет работать в режиме, при котором тепловыделение не превысит установленный температурный предел. Основное тепло, выделяемое при трении стального вала о поверхность вкладыша, выходит через теплоотводящие элементы. Эффективность отвода тепла можно повысить применением в составе теплоотводящих элементов эвтектический сплав. Из диаграммы его плавления, показанного на фиг.1, видно, что температура нагрева сплава повышается до определенного момента времени. Затем повышение температуры не происходит, так как энергия затрачивается на плавление металла. Это свойство эвтектического сплава, как и чистых металлов, можно применить к данному изобретению для дополнительного отвода тепла из зоны трения. Температура плавления материала теплоотводящих элементов должна быть ниже температурной деструкции древесной матрицы и находится в пределах от 100 до 140°С. Это связано с тем, что температуру плавления ниже 100°С выбирать нецелесообразно, так как чем она выше, тем больше требуется теплоты для ее плавления и тем больше увеличивается стойкость подшипника к повышенным температурам.The wood component of the sliding bearing at temperatures above 140 ° C is subjected to thermal decomposition. This can be avoided if the liner operates in a mode in which the heat release does not exceed the set temperature limit. The main heat generated by the friction of the steel shaft on the surface of the liner leaves through the heat-removing elements. The efficiency of heat removal can be improved by the use of a eutectic alloy in the composition of the heat-removing elements. From the diagram of its melting, shown in figure 1, it is seen that the heating temperature of the alloy rises to a certain point in time. Then, an increase in temperature does not occur, since energy is expended in melting the metal. This property of the eutectic alloy, as well as pure metals, can be applied to this invention for additional heat removal from the friction zone. The melting temperature of the material of the heat-removing elements must be lower than the temperature degradation of the wood matrix and is in the range from 100 to 140 ° C. This is due to the fact that it is impractical to choose a melting temperature below 100 ° C, since the higher it is, the more heat is required for its melting and the more the bearing resistance to elevated temperatures increases.

Теплоотводящие элементы необходимо изготавливать в виде капсул с оболочкой, заполненной эвтектическим сплавом, во избежание вытекания расплавленного металла. Материал оболочки капсулы для увеличения отвода тепла целесообразно изготавливать из материалов высокой теплопроводности, например меди, алюминия, бронзы, антифрикционного чугуна.The heat-removing elements must be made in the form of capsules with a shell filled with a eutectic alloy, in order to prevent the flow of molten metal. It is advisable to make the material of the capsule shell to increase heat removal from materials of high thermal conductivity, for example, copper, aluminum, bronze, and antifriction cast iron.

Изобретение иллюстрируется схемами. На фиг.1 показана диаграммы плавления эвтектического сплава, на фиг.2 - поперечный разрез подшипника скольжения.The invention is illustrated by diagrams. Figure 1 shows the melting diagram of the eutectic alloy, figure 2 is a cross section of a plain bearing.

Подшипник скольжения содержит опорную втулку 1 (фиг.2) и вкладыш 2, выполненный в виде композита, состоящего из древесной составляющей 3 и теплоотводящих элементов в виде капсулы 4, которая содержит эвтектический сплав 5 и оболочку 6 и взаимодействует с шейкой вала 7.The sliding bearing comprises a support sleeve 1 (Fig. 2) and an insert 2 made in the form of a composite consisting of a wood component 3 and heat-removing elements in the form of a capsule 4, which contains a eutectic alloy 5 and a sheath 6 and interacts with the shaft neck 7.

Подшипник скольжения работает следующим образом. Подшипник устанавливают на его рабочее место в машине так, что древесная составляющая 3 вкладыша 2 и теплоотводящие элементы в виде капсул 4, расположенные в ней, взаимодействуют с шейкой вала 7. При работе машины нагрузка, вследствие наличия теплоотводящих элементов, перераспределяется между древесной составляющей и теплоотводящими элементами. Вследствие работы сил трения в зоне контакта на рабочих поверхностях выделяется тепло, распределяемое за счет вращательного движения по всей внутренней поверхности подшипника. Тепло отводится на вал и через вкладыш - на опорную втулку 1 и далее - в корпус механизма (не показан). Наличие теплоотводящих элементов способствует увеличению теплоотдачи на опорную втулку. В результате выполнения теплоотводящих элементов в виде капсул, представляющую собой оболочку, заполненную эвтектическим сплавом, температура работы подшипника дополнительно понижается.The sliding bearing operates as follows. The bearing is installed at its working place in the machine so that the wood component 3 of the liner 2 and the heat-removing elements in the form of capsules 4 located in it interact with the neck of the shaft 7. When the machine is operating, the load, due to the presence of heat-removing elements, is redistributed between the wood component and the heat-releasing elements. Due to the work of the friction forces in the contact zone on the working surfaces, heat is generated, distributed due to the rotational movement over the entire inner surface of the bearing. Heat is transferred to the shaft and through the liner to the support sleeve 1 and then to the mechanism body (not shown). The presence of heat-removing elements increases the heat transfer to the support sleeve. As a result of the execution of heat-removing elements in the form of capsules, which is a shell filled with a eutectic alloy, the bearing operating temperature is further reduced.

Claims (3)

1. Подшипник скольжения с вкладышем из антифрикционного композитного материала с металлическими теплоотводящими элементами различного диаметра, распределенными по толщине вкладыша радиальными слоями с переменной концентрацией, отличающийся тем, что теплоотводящие элементы выполнены в виде капсул, представляющих собой оболочку, заполненную легкоплавким эвтектическим сплавом.1. A sliding bearing with an insert made of an antifriction composite material with metal heat sink elements of various diameters distributed over the thickness of the liner with variable concentration radial layers, characterized in that the heat sink elements are made in the form of capsules, which are a shell filled with a low-melting eutectic alloy. 2. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что температура плавления легкоплавкого материала теплоотводящих элементов ниже температурной деструкции древесной матрицы и задается в пределах от 100 до 140°С.2. The bearing according to claim 1, characterized in that the melting temperature of the fusible material of the heat-removing elements is lower than the temperature degradation of the wood matrix and is set in the range from 100 to 140 ° C. 3. Подшипник по п.1 или 2, отличающийся тем, что оболочка капсулы выполнена из материала с высокой теплопроводностью, например из меди, наносится химическим или электроискровым методом, и толщина ее составляет 0,1-0,3 мм, а объем наполнителя и толщина оболочки капсулы определяется тепловыделением в контакте подшипника и вала. 3. The bearing according to claim 1 or 2, characterized in that the capsule shell is made of a material with high thermal conductivity, for example, copper, is applied by chemical or spark method, and its thickness is 0.1-0.3 mm, and the volume of the filler and the thickness of the capsule shell is determined by the heat release in the contact between the bearing and the shaft.

Images