RU2696541C1

RU2696541C1 - Spherical plain bearing

Info

Publication number: RU2696541C1
Application number: RU2018116937A
Authority: RU
Inventors: Леонард Шамсиевич Хаиров; Алексей Дмитриевич Лустин; Сергей Викторович Егоров; Георгий Анатольевич Докукин
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2018-05-07
Publication date: 2019-08-02

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine building, as well as to other industries, in which designs of friction bearings are used, in particular, can be used in machine building, in elements of friction assemblies of different machines, mechanisms and equipment. Spherical plain bearing includes inner ring (1) with external spherical surface, outer ring (2) with inner spherical surface and at least two flat resilient inserts (3) fixed in external ring. Inserts (3) are installed in equatorial plane perpendicular to axis of outer ring (2) with possibility of interaction with inner ring (1), in which annular groove (4) is made in equatorial plane perpendicular to ring axis. Groove of inner and outer ring is made equal to width of insert (3). Circular groove (4) of internal ring (1) has Y-shape in cross section and is made with expansion of section to periphery, and insert (3) is made in form of Belleville flat plate spring. Insert (3) is made in the form of Belleville flat plate spring, in Y-shaped cross-section it is made with expansion of section to center.

EFFECT: technical result is creation of spherical sliding bearing with high bearing capacity, operating under conditions of possible motions, perpendicular to bearing axis (inclinations).

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а также к другим отраслям промышленности, в которых применяют конструкции подшипников скольжения, в частности может быть использовано в машиностроении, в элементах узлов трения различных машин, механизмов и оборудования.The invention relates to the field of mechanical engineering, as well as to other industries in which designs of sliding bearings are used, in particular, it can be used in mechanical engineering, in the elements of friction units of various machines, mechanisms and equipment.

Сферический подшипник скольжения это подшипник, внутреннее и наружное кольца которых имеют поверхности скольжения сферической формы и поэтому могут выполнять круговые движения относительно оси подшипника (вращение) и движения перпендикулярные оси подшипника (наклон).A spherical plain bearing is a bearing whose inner and outer rings have spherical plain surfaces and therefore can perform circular motions about the bearing axis (rotation) and movements perpendicular to the bearing axis (inclination).

Нормальная эксплуатация сферических подшипников скольжения в тяжело нагруженных узлах трения-скольжения обеспечивается его несущей способностью. Анализ научно-технической информации показал, что, несмотря на имеющиеся конструкции сферических подшипников скольжения, отсутствуют конструкции этих подшипников, обладающие достаточной несущей способностью.Normal operation of spherical plain bearings in heavily loaded friction-sliding units is ensured by its bearing capacity. The analysis of scientific and technical information showed that, despite the existing designs of spherical plain bearings, there are no designs of these bearings that have sufficient bearing capacity.

Известен «Шарнирный сферический подшипник (патент №1314158, SU, МПК F16C 23/04, опубл. 30.05.1987 г.), содержащий внутреннее и наружное кольца и антифрикционный элемент, закрепленный на внутренней поверхности наружного кольца, внутренняя поверхность наружного кольца выполнена бочкообразной с радиусом образующей дуги, равным радиусу сферы внутреннего кольца, центр которого смещен относительно оси подшипника и расположен в плоскости симметрии перпендикулярно оси, а антифрикционный элемент выполнен на всех участках одинаковой толщины, причем наружное кольцо выполнено из двух полуколец.The well-known "spherical spherical bearing (patent No. 1314158, SU, IPC F16C 23/04, publ. 05/30/1987), containing the inner and outer rings and an antifriction element mounted on the inner surface of the outer ring, the inner surface of the outer ring is barrel-shaped with the radius of the arc, equal to the radius of the sphere of the inner ring, the center of which is offset from the axis of the bearing and located in the plane of symmetry perpendicular to the axis, and the antifriction element is made in all sections of the same thickness, and the outer the ring is made of two half rings.

Наличие зазора между наружной поверхностью внутреннего кольца и внутренней поверхностью антифрикционного элемента на центральном участке рабочих поверхностей позволяет при увеличении нагрузок материал антифрикционного элемента оттеснять в центральную часть зазора, что способствует увеличению несущей способности подшипника.The presence of a gap between the outer surface of the inner ring and the inner surface of the antifriction element in the central portion of the working surfaces allows the material of the antifriction element to be pushed into the central part of the gap with increasing loads, which increases the bearing capacity of the bearing.

Недостатком описанной конструкции сферического подшипника скольжения является то, что при движениях перпендикулярно оси подшипника (наклонах) размеры рабочих (контактных) поверхностей подшипника уменьшаются, что и снижает несущую способность подшипника.The disadvantage of the described design of a spherical plain bearing is that when moving perpendicular to the axis of the bearing (tilts), the dimensions of the working (contact) surfaces of the bearing decrease, which reduces the bearing capacity of the bearing.

Известен «Сферический подшипник скольжения», как наиболее близкий по технической сущности и взятый в качестве прототипа (патент №1612132, SU, МПК F16C 23/00, опубл. 07.12.1990 г.), содержащий корпус, внутреннее кольцо с наружной сферической поверхностью, разрезную втулку с внутренней сферической поверхностью и два закрепленных во втулке вкладыша, расположенных диаметрально противоположно, выполненных в виде упругих сферических пластин с равномерно увеличивающейся от полюса к периферии толщиной и установленных с натягом. Выполнение вкладыша в виде упругой сферической пластины предлагаемой формы, позволяет принимать его сферическим поверхностям кривизну, соответственно, изменениям внешней нагрузки, а, следовательно, само регулировать распределение нагрузки на трущиеся поверхности, автоматически выбирать их оптимальный режим работы, что приводит к повышению несущую способности подшипника.Known "Spherical plain bearing", as the closest in technical essence and taken as a prototype (patent No. 1612132, SU, IPC F16C 23/00, publ. 12/07/1990), containing a housing, an inner ring with an outer spherical surface, a split sleeve with an internal spherical surface and two liners fixed in the sleeve, located diametrically opposite, made in the form of elastic spherical plates with a thickness uniformly increasing from pole to periphery and installed with an interference fit. The implementation of the liner in the form of an elastic spherical plate of the proposed shape allows it to take the curvature of its spherical surfaces, respectively, changes in the external load, and, therefore, to regulate the load distribution on the friction surfaces, automatically select their optimal mode of operation, which leads to an increase in the bearing capacity of the bearing.

Недостатком описанной конструкции сферического подшипника скольжения является то, что при движениях перпендикулярно оси подшипника (наклонах) размеры рабочих (контактных) поверхностей подшипника уменьшаются, что снижает несущую способность подшипника.The disadvantage of the described design of a spherical plain bearing is that when moving perpendicular to the bearing axis (tilts), the dimensions of the working (contact) bearing surfaces decrease, which reduces the bearing capacity of the bearing.

Решаемой задачей изобретения является повышение несущей способности сферических подшипников скольжения, работающих в условиях возможных движений, перпендикулярно оси подшипника (наклонах).The object of the invention is to increase the bearing capacity of spherical plain bearings operating under conditions of possible movements, perpendicular to the axis of the bearing (tilts).

Техническим результатом изобретения является создание сферического подшипника скольжения с высокой несущей способностью, работающего в условиях возможных движений, перпендикулярно оси подшипника (наклонах).The technical result of the invention is the creation of a spherical plain bearing with high bearing capacity, operating under conditions of possible movements, perpendicular to the axis of the bearing (slopes).

Технический результат достигается тем, что в сферическом подшипнике скольжения, содержащем внутреннее кольцо с наружной сферической поверхностью, наружное кольцо с внутренней сферической поверхностью и, по меньшей мере, два закрепленных в наружном кольце плоских упругих вкладыша, согласно которому вкладыши установлены в экваториальной плоскости, перпендикулярной оси наружного кольца с возможностью взаимодействия с внутренним кольцом, в котором в экваториальной плоскости перпендикулярной оси кольца выполнена кольцевая канавка, при этом канавка внутреннего и наружного кольца выполнена равной ширине вкладыша.The technical result is achieved in that in a spherical plain bearing containing an inner ring with an outer spherical surface, an outer ring with an inner spherical surface and at least two flat elastic liners fixed in the outer ring, according to which the liners are mounted in the equatorial plane perpendicular to the axis outer ring with the possibility of interaction with the inner ring, in which in the equatorial plane of the perpendicular axis of the ring an annular groove is made, when this groove of the inner and outer rings is made equal to the width of the liner.

Технический результат достигается тем, что кольцевая канавка внутреннего кольца, имеет в поперечном сечении Y образную форму и выполнена с расширением сечения к периферии, а вкладыш выполнен в виде плоской тарельчатой пружины Бельвиля.The technical result is achieved by the fact that the annular groove of the inner ring has a Y-shaped cross section and is made with an expansion of the section to the periphery, and the liner is made in the form of a Belleville flat plate spring.

Технический результат достигается тем, что вкладыш, выполненный в виде тарельчатой пружины Бельвиля, в поперечном сечении Y-образной формы выполнен с расширением сечения к центру.The technical result is achieved by the fact that the liner, made in the form of a Belleville disc spring, in the cross section of a Y-shape is made with the expansion of the cross section to the center.

Такое исполнение сферического подшипника скольжения позволяет увеличить его несущую способность, за счет уменьшения времени работы подшипника в условиях, когда его внутреннее кольцо наклонено относительно оси подшипника путем принудительного разворота внутреннего кольца в результате силового взаимодействия его с упругими вкладышами.This embodiment of a spherical plain bearing allows to increase its bearing capacity, by reducing the operating time of the bearing under conditions when its inner ring is inclined relative to the axis of the bearing by forcing the inner ring to rotate as a result of its force interaction with elastic liners.

Для пояснения технической сущности рассмотрим прилагаемые чертежи, которые не обязательно выполнены в масштабе:To clarify the technical nature, consider the accompanying drawings, which are not necessarily made to scale:

фиг. 1 - сферический подшипника скольжения - в диаметрии, когда кольцевая канавка внутреннего кольца выполнена с расширением сечения к периферии;FIG. 1 - spherical plain bearing - in diameter, when the annular groove of the inner ring is made with the expansion of the cross section to the periphery;

фиг. 2 - сферический подшипника скольжения - в изометрии, когда вкладыш в виде тарельчатой пружины Бельвиля выполнен с расширением сечения к центру;FIG. 2 - spherical plain bearing - in isometry, when the insert in the form of a Belleville disc spring is made with the expansion of the cross section to the center;

На прилагаемых чертежах обозначено:The accompanying drawings indicate:

1 - внутреннее кольцо;1 - inner ring;

2 - наружное кольцо;2 - outer ring;

3 - вкладыш; 4- канавка.3 - insert; 4- groove.

Сферический подшипник скольжения, представленный на фиг. 1, состоит из, например, внутреннего кольца 1, наружного кольца 2, вкладыша 3, канавки 4. Внутреннее кольцо 1 и наружное кольцо 2 имеют поверхности скольжения сферической формы. Наружное кольцо 2 и вкладыш 3 выполнены с разрезом в двух местах для облегчения сборки подшипника. Вкладыш 3 выполнен в виде плоской тарельчатой пружины Бельвиля. Внутреннее кольцо 1 выполнено с кольцевой канавкой 4 и имеет в поперечном сечении Y образную форму, при этом оно выполнено с расширением сечения к периферии, а наружное кольцо 2 выполнено с канавкой по ширине вкладыша 3 в периферийной зоне. Внутреннее кольцо 1 и наружное кольцо 2 контактируют по сферическим поверхностям скольжения. Вкладыш 3 закреплен в канавке 4 наружного кольца 2 и контактирует с боковыми поверхностями канавки 4 внутреннего кольца 1. Вкладыш 3 выполнен из упругого материала, например из стали.The spherical plain bearing shown in FIG. 1 consists of, for example, an inner ring 1, an outer ring 2, an insert 3, a groove 4. The inner ring 1 and the outer ring 2 have spherical sliding surfaces. The outer ring 2 and the liner 3 are made with a cut in two places to facilitate assembly of the bearing. The liner 3 is made in the form of a Belleville flat plate spring. The inner ring 1 is made with an annular groove 4 and has a cross-sectional Y shape, while it is made with the expansion of the cross section to the periphery, and the outer ring 2 is made with a groove along the width of the liner 3 in the peripheral zone. The inner ring 1 and the outer ring 2 are contacted on spherical sliding surfaces. The liner 3 is fixed in the groove 4 of the outer ring 2 and is in contact with the side surfaces of the groove 4 of the inner ring 1. The liner 3 is made of an elastic material, such as steel.

Сферический подшипник скольжения, представленный на фиг. 2, состоит из, например, внутреннего кольца 1, наружного кольца 2, вкладыша 3. Внутреннее кольцо 1 и наружное кольцо 2 имеют поверхности скольжения сферической формы. Наружное кольцо 2 и вкладыш 3 выполнены с разрезом в двух местах для облегчения сборки подшипника. В отличие от сферического подшипника скольжения, представленного фиг. 1, вкладыш 3, выполненный в виде тарельчатой пружины Бельвиля и имеющий поперечное сечение Y образной формы выполнен с расширением сечения к центру. Внутреннее кольцо 1 и наружное кольцо 2 выполнены с канавками 4 по ширине вкладыша 3. Внутреннее кольцо 1 и наружное кольцо 2 контактируются по сферическим поверхностям скольжения. Вкладыш 3 закреплен в канавке 4 наружного кольцо 2 и контактирует с боковыми поверхностями канавки 4 внутреннего кольца 1. Вкладыш 3 выполнен из упругого материала, например, из стали.The spherical plain bearing shown in FIG. 2 consists of, for example, an inner ring 1, an outer ring 2, an insert 3. The inner ring 1 and the outer ring 2 have spherical sliding surfaces. The outer ring 2 and the liner 3 are made with a cut in two places to facilitate assembly of the bearing. Unlike the spherical plain bearing shown in FIG. 1, the liner 3, made in the form of a Belleville disc spring and having a cross-section Y of a shaped shape, is made with the expansion of the cross section to the center. The inner ring 1 and the outer ring 2 are made with grooves 4 along the width of the liner 3. The inner ring 1 and the outer ring 2 are in contact along the spherical sliding surfaces. The liner 3 is fixed in the groove 4 of the outer ring 2 and is in contact with the side surfaces of the groove 4 of the inner ring 1. The liner 3 is made of an elastic material, for example, steel.

Сферический подшипник скольжения, представленный на фиг. 1 и на фиг. 2, работают следующим образом:The spherical plain bearing shown in FIG. 1 and in FIG. 2, work as follows:

При вращении внутреннего кольца 2 наружное кольцо 1 и вкладыш 3 остаются неподвижными. При работе в условиях движений, перпендикулярно оси подшипника, когда внутреннее кольцо 1 наклонено, вкладыш 3 деформируется и возникает сила упругости вкладыша 3, направленное на устранение наклона внутреннего кольца 1. Возникающий принудительный разворот, (момент сил) внутреннего кольца 1, т.е. благодаря этому силовому взаимодействию вкладыш 3 восстанавливает работу подшипника, возвращая в свое нормальное положение внутреннее кольцо, при этом уменьшая время работы подшипника в условиях изрядного износа, (т.е. под нагрузкой), когда его внутреннее кольцо 1 наклонено относительно оси подшипника. В результате снижения рабочих нагрузок на внутреннее кольцо, позволяет повысить несущую способность сферических подшипников скольжения.When rotating the inner ring 2, the outer ring 1 and the liner 3 remain stationary. When working in conditions of movement, perpendicular to the axis of the bearing, when the inner ring 1 is tilted, the liner 3 is deformed and an elastic force of the liner 3 arises, aimed at eliminating the inclination of the inner ring 1. The resulting forced rotation (moment of force) of the inner ring 1, i.e. due to this force interaction, the liner 3 restores the operation of the bearing, restoring the inner ring to its normal position, while reducing the time of operation of the bearing under conditions of considerable wear (i.e., under load) when its inner ring 1 is inclined relative to the axis of the bearing. As a result of reducing the working loads on the inner ring, it allows to increase the bearing capacity of spherical bearings.

По своим технико-экономическом преимуществам, по сравнению с известными аналогами, заявляемое техническое решение подшипника скольжения, предложенная конструкция которого, обладая достаточно высокой несущей способностью, обеспечивает максимальную эксплуатацию сферических подшипников скольжения в тяжело нагруженных узлах трения-скольжения различных машин, механизмов и оборудования.According to its technical and economic advantages, in comparison with the known analogues, the claimed technical solution for a sliding bearing, the proposed design of which, having a sufficiently high bearing capacity, ensures maximum operation of spherical sliding bearings in heavily loaded friction-sliding units of various machines, mechanisms and equipment.

Claims

1. Сферический подшипник скольжения, содержащий внутреннее кольцо с наружной сферической поверхностью, наружное кольцо с внутренней сферической поверхностью и по меньшей мере два закрепленных в наружном кольце упругих вкладыша, отличающийся тем, что вкладыши установлены в экваториальной плоскости, перпендикулярной оси наружного кольца с возможностью взаимодействия с внутренним кольцом, в котором в экваториальной плоскости, перпендикулярной оси кольца, выполнена кольцевая канавка, при этом канавка внутреннего и наружного кольца выполнена равной ширине вкладыша.1. A spherical plain bearing comprising an inner ring with an outer spherical surface, an outer ring with an inner spherical surface and at least two elastic liners fixed in the outer ring, characterized in that the liners are mounted in an equatorial plane perpendicular to the axis of the outer ring with the possibility of interaction with an inner ring in which an annular groove is made in the equatorial plane perpendicular to the axis of the ring, wherein the groove of the inner and outer rings is made Nena equal to the width of the liner.

2. Сферический подшипник скольжения по п. 1, отличающийся тем, что кольцевая канавка внутреннего кольца имеет в поперечном сечении Y-образную форму и выполнена с расширением сечения к периферии, при этом вкладыш выполнен в виде плоской тарельчатой пружины Бельвиля.2. A spherical plain bearing according to claim 1, characterized in that the annular groove of the inner ring has a Y-shape in cross section and is made with an expansion of the cross section to the periphery, while the liner is made in the form of a Belleville flat disk spring.

3. Сферический подшипник скольжения по п. 1, отличающийся тем, что вкладыш, выполненный в виде тарельчатой пружины Бельвиля и имеющей в поперечном сечении Y-образную форму, выполнен с расширением сечения к центру.3. The spherical plain bearing according to claim 1, characterized in that the liner, made in the form of a Belleville disc spring and having a Y-shape in cross section, is made with the section expanding toward the center.