Опора качения вала

 

Использование: в машиностроении, в частности в подшипниковых узлах, состоящих из роликовых подшипников качения и служащих опорами валов. Сущность: опора качения вала содержит цапфу вала, два радиально - упорных подшипника качения, установленных по схеме "тандем", и устройство распределения осевой нагрузки. Опора снабжена ступенчатой втулкой. В одной из пар одноименных колец подшипников кольца со стороны своих широких торцов выполнены с кольцевыми пазами. Одно из пары одноименных колец подшипников на его посадочной поверхности выполнено с по меньшей мере одной осевой канавкой и со стороны узкого торца с направленным внутрь подшипника кольцевым выступом, входящим в кольцевой паз второго одноименного кольца. Устройство распределения осевой нагрузки выполнено в виде замкнутой заполненной гидропластом камеры, образованной поверхностями кольцевых пазов соответствующих одноименных колец подшипников, торца ступени ступенчатой втулки и осевой канавки. Это обеспечивает повышение надежности и долговечности за счет распределения нагрузки между подшипниками и взаимозаменяемости и унификации. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к подшипниковым узлам, состоящим из роликовых подшипников качения и служащим опорами валов.

Широко известна схема установки двух радиально-упорных подшипников в опоре, при этом в зависимости от характера внешней нагрузки подшипники в паре могут устанавливаться либо широкими торцами внутренних колец, либо широкими торцами наружных колец друг к другу. Для обеспечения натяга и нужного распределения нагрузки в таких узлах применяется подшлифовка торцов подшипников, установка набора металлических прокладок либо регулирующей гайки (крышки), осуществляющей осевое смещение колец подшипников гайки (крышки), осуществляющей осевое смещение колец подшипников при монтаже узла и его регулировке в процессе эксплуатации [1] Недостатком известного обеспечения требуемого распределения нагрузки является уменьшение натяга в процессе эксплуатации по мере изнашивания тел и дорожек качения и связанная с этим необходимость периодического регулирования узла.

Известен также подпятник качения вала, содержащий упорные шариковые подшипники и устройство распределения осевой нагрузки между ними, включающее замкнутую заполненную вязкоупругим элементом полость и гильзы, взаимодействующие с одной стороны со свободными кольцами подшипников, а с другой стороны с указанной полостью [2] Недостаток данного решения связан со значительными габаритами (элементы устройства распределения осевой нагрузки расположены с внешних сторон подшипников) и низким уровнем унификации.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является опора качения вала, содержащая цапфу вала, два радиально-упорных подшипника качения, установленных по схеме "тандем", и устройство распределения осевой нагрузки с упорной и нажимной втулками, расположенными между внутренними кольцами подшипников и образующими камеру, соединенную с линией нагнетания гидромашины [3] Недостаток последней опоры связан с необходимостью источника давления, что ограничивает область применения устройства гидромашины.

Цель изобретения заключается в повышении надежности и долговечности за счет обеспечения требуемого распределения нагрузки между подшипниками и повышение уровня унификации.

Цель достигается тем, что опора качения вала, содержащая цапфу вала, два радиально-упорных подшипника качения, установленных по схеме "тандем", и устройство распределения осевой нагрузки, снабжена ступенчатой втулкой, в одной из пар одноименных колец подшипников кольца со стороны своих широких торцов выполнены с кольцевыми пазами, одно из пары одноименных колец подшипников на его посадочной поверхности выполнено с по меньшей мере одной осевой канавкой и со стороны узкого торца с направленным внутрь подшипника кольцевым выступом, входящим в кольцевой паз второго одноименного кольца, при этом устройство распределения осевой нагрузки выполнено в виде замкнутой заполненной гидропластом камеры, образованной поверхностями кольцевых пазов соответствующих одноименных колец подшипников, торца ступени ступенчатой втулки и осевой канавки.

Кроме того, ступенчатая втулка может быть смонтирована во внутренних кольцах подшипников, при этом внутренние кольца со стороны своих широких торцов выполнены с кольцевыми пазами, одно из внутренних колец на его посадочной поверхности выполнено с по меньшей мере одной осевой канавкой и со стороны узкого торца с направленным внутрь подшипника кольцевым выступом, входящим в кольцевой паз второго внутреннего кольца, а устройство распределения выполнено в виде замкнутой заполненной гидропластом камеры, образованной поверхностями кольцевых пазов внутренних колец, торца ступени ступенчатой втулки и осевой канавки внутреннего кольца.

Ступенчатая втулка может быть смонтирована на наружных кольцах подшипников, при этом наружные кольца со стороны своих широких торцов выполнены с кольцевыми пазами, одно из наружных колец на его посадочной поверхности выполнено с по меньшей мере одной осевой канавкой и со стороны узкого торца с направленным внутрь подшипника кольцевым выступом, входящим в кольцевой паз, второго наружного кольца, а устройство распределения выполнено в виде замкнутой заполненной гидропластом камеры, торца ступени ступенчатой втулки и осевой канавки наружного кольца.

На фиг.1 представлена опора качения вала при монтаже ступенчатой втулки во внутренних кольцах подшипников; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 опора качения вала при монтаже ступенчатой втулки в наружных кольцах подшипников; на фиг.4 сечение Б-Б на фиг.3.

Конструкция опоры для варианта монтажа ступенчатой втулки во внутренних кольцах подшипников (фиг.1,2) содержит цапфу вала 1, радиально-упорные подшипники 2, 3, установленные по схеме "тандем", и устройство распределения осевой нагрузки. На цапфе вала 1 и во внутренних кольцах подшипников 2, 3 смонтирована ступенчатая втулка 4. Внутренние кольца подшипников 2,3 выполнены со стороны своих широких торцов с кольцевыми пазами 5, 6, а на внутренней поверхности внутреннего кольца подшипника 2 выполнены осевые канавки 7. Внутреннее кольцо подшипника 2 со стороны своего узкого торца имеет кольцевой выступ, входящий в кольцевой паз 6 подшипника 3.

Устройство распределения осевой нагрузки выполнено в виде замкнутой заполненной гидропластом камеры 8, образованной поверхностями кольцевых пазов 5, 6 подшипников 2, 3, торца ступени ступенчатой втулки 4 и осевых канавок 7 и взаимодействующей с внутренними кольцами подшипников 2, 3. Наружные кольца подшипников 1, 2 разделены дистанционной втулкой 9, заполнение камеры 8 гидропластом осуществляется через отверстие в ступенчатой втулке 4, заглушаемое пробкой 10.

В процессе работы внешнее осевое усилие F_а, действующее на вал 1, посредством камеры 8 с гидропластом передается через подшипник 2, нагружая его на корпус. При этом за счет поршневого действия и разности рабочих площадей пазов 5, 6, сообщенных осевыми канавками-каналами 7, в замкнутой камере 8 создается давление рабочей среды, нагружающее также подшипник 3 осевой силой. Величина последней определяется рабочей площадью паза 6 и выбирается в зависимости от требуемого распределения нагрузки между подшипниками 2, 3.

При наличии существенного износа тел и дорожек качения подшипников 2, 3 также обеспечивается выбранное распределение нагрузки между ними, поскольку внутренние кольца подшипников 2, 3 имеют возможность осевого смещения относительно ступенчатой втулки 4, что позволяет существенно повысить надежность и долговечность опоры. Автономность опоры (не требует внешних источников давления и имеет внутреннюю изолированную камеру 8) позволяет осуществлять ее изготовление независимо от возможных вариантов применения и обеспечить взаимозаменяемость и заданный уровень унификации.

Аналогично выполняется требуемое распределение усилий при установке в ступенчатую втулку 11 наружных колец подшипников 12, 13 (фиг.3,4). В этом случае пазы 14, 15 в наружных кольцах подшипников 12, 13 посредством канавок 16, выполненных на наружной поверхности наружного кольца подшипника 13, образуют замкнутую камеру 17. Заполнение гидропластом последней осуществляется через отверстие 18 в ступенчатой втулке 11. Опора монтируется на вал 19. Внутренние кольца подшипников 12, 13 опоры разделены дистанционной втулкой 20.

Тип выбираемой опоры зависит от уровня и характера действующих внешних нагрузок и условий работы подшипников.

Формула изобретения

1. ОПОРА КАЧЕНИЯ ВАЛА, содержащая цапфу вала, два радиально-упорных подшипника качения, установленных по схеме тандем, и устройство распределения осевой нагрузки, отличающаяся тем, что она снабжена ступенчатой втулкой, в одной из пар одноименных колец подшипников кольца со стороны своих широких торцов выполнены с кольцевыми пазами, одно из пары одноименных колец подшипников на его посадочной поверхности выполнено с по меньшей мере одной осевой канавкой и со стороны узкого торца с направленными внутрь подшипника кольцевым выступом, входящим в кольцевой паз второго одноименного кольца, при этом устройство распределения осевой нагрузки выполнено в виде замкнутой заполненной гидропластом камеры, образованной поверхностями кольцевых пазов соответствующих одноименных колец подшипников, торца ступени ступенчатой втулки и осевой канавки.

2. Опора по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутая ступенчатая втулка смонтирована во внутренних кольцах подшипников, при этом внутренние кольца со стороны своих широких торцов выполнены с кольцевыми пазами, одно из внутренних колец на его посадочной поверхности выполнено с по меньшей мере одной осевой канавкой и со стороны узкого торца с направленным внутрь подшипника кольцевым выступом, входящим в кольцевой паз второго внутреннего кольца, а упомянутое устройство распределения выполнено в виде замкнутой заполненной гидропластом камеры, образованной поверхностями кольцевых пазов внутренних колец, торца ступени ступенчатой втулки и осевой канавки внутреннего кольца.

3. Опора по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутая ступенчатая втулка смонтирована на наружных кольцах подшипников, при этом наружные кольца со стороны своих широких торцов выполнены с кольцевыми пазами, одно из наружных колец на его посадочной поверхности выполнено с по меньшей мере одной осевой канавкой и со стороны узкого торца с направленной внутрь подшипника кольцевым выступом, входящим в кольцевой паз второго наружного кольца, а упомянутое устройство распределения выполнено в виде замкнутой заполненной гидропластом камеры, образованной поверхностями кольцевых пазов наружных колец, торца ступени ступенчатой втулки и осевой канавки наружного кольца.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4