Роликовый сферический подшипник

Изобретение относится к машиностроению, в частности к подшипникам качения. Роликовый сферический подшипник содержит наружное кольцо со сферической или тороидальной дорожкой качения, внутреннее кольцо с одной или несколькими тороидальными дорожками качения, один или несколько рядов бочкообразных роликов, по меньшей мере, один сепаратор с перемычками, образующими окна для размещения роликов. Стенка окна, образованная перемычкой, состоит из двух поверхностей, одна из которых цилиндрическая, а вторая вогнутая тороидальная, линия пересечения которых расположена выше оси ролика, радиус образующей вогнутой тороидальной поверхности выходит из центра образующей ролика и превышает его. Технический результат - улучшение надежности и долговечности подшипника за счет увеличения площади контакта между роликом и перемычкой сепаратора. 5 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подшипникам качения.

Известен роликовый сферический подшипник по авторскому свидетельству СССР №1109545, F 16 C 33/46, опубл. 1984 г. /1/.

Подшипник содержит наружное кольцо со сферической дорожкой качения, внутреннее кольцо с тороидальной дорожкой качения, бочкообразные ролики и сепаратор с окнами для их размещения, имеющими размер по их середине меньше диаметра ролика в среднем сечении, что служит своеобразным "замком" и удерживает ролики в радиальном направлении. Однако удержание ролика осуществляется четырьмя точками и при монтаже и сборке подшипника позволяет ролику перекашиваться в радиальном направлении. При работе подшипника с данным сепаратором ведение роликов осуществляется по четырем точкам, что приводит к неравномерному износу и смятию поверхности перемычки, и как следствие ухудшению характеристик подшипника - надежности и долговечности.

Известен сепаратор для роликового подшипника по патенту США US 2805108, 308-217, опубл 1957 г. /2/.

Сепаратор содержит ряд окон, разделенных перемычками, имеющими выступы и плоские рабочие поверхности, образующие стенки окна. Между плоскими поверхностями перемычек и роликами существует небольшой зазор, позволяющий роликам свободно вращаться. Выступы расположены в центре каждой перемычки и состоят из двух поверхностей, одна из которых параллельна плоскости оси перемычки, а вторая отходит от первой внутрь сепаратора. Выступы служат удерживающим участком и предотвращают движение ролика радиально наружу без приложения силы. Удерживающий участок перемычки сепаратора имеет незначительную длину, что может приводить к перекосу роликов в радиальном направлении при монтаже и сборке подшипника. Контакт перемычки и ролика происходит по линии, а значит, имеет небольшую площадь, что в свою очередь приводит к росту контактных напряжений и повышению износа сепаратора, что приводит к ухудшению характеристик подшипника - надежности и долговечности.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности и долговечности подшипника за счет увеличения длины охвата ролика перемычкой и площади их контакта

Поставленная задача решается тем, что в роликовом сферическом подшипнике, содержащем наружное кольцо со сферической или тороидальной дорожкой качения, внутреннее кольцо с одной или несколькими тороидальными дорожками качения, один или несколько рядов бочкообразных роликов, расположенных между дорожками качения колец, по меньшей мере один сепаратор с перемычками, образующими окна для размещения роликов, согласно изобретению, стенка окна, образованная перемычкой, состоит из двух поверхностей, одна из которых цилиндрическая, а вторая - вогнутая тороидальная, линия пересечения которых расположена выше оси ролика. Ось тороидальной поверхности совпадает с осью ролика, а радиус образующей вогнутой тороидальной поверхности выходит из центра образующей ролика и превышает его на величину, определяемую зависимостью;

где Δ - величина, на которую радиус образующей тороидальной поверхности перемычки сепаратора больше радиуса образующей ролика;

В - расстояние между линиями пересечения цилиндрической и тороидальной поверхностей перемычек в плоскости наибольшего диаметра ролика,

Dw - наибольший диаметр ролика,

Gr - радиальный зазор в подшипнике.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображено осевое сечение сферического роликового подшипника;

на фиг.2 изображена изометрическая проекция перемычеки сепаратора;

на фиг.3 изображено сечение подшипника по плоскости наибольшего диаметра ролика;

на фиг.4 изображено сечение сепаратора Б-Б на фиг.3;

на фиг.5 изображен фрагмент сепаратора с роликом.

Роликовый сферический подшипник с радиальным зазором Gr содержит наружное кольцо 1 со сферической дорожкой качения 2, внутреннее кольцо 3 с двумя тороидальными дорожками качения 4, два ряда бочкообразных роликов 5 с наибольшим диаметром Dw, два сепаратора 6 с окнами 7 и перемычками 8 между ними. Стенка окна 7, образованная перемычкой 8, состоит из двух поверхностей: цилиндрической 9 и вогнутой тороидальной 10. Вогнутая тороидальная поверхность 10 является рабочим участком перемычки 8. Ось O₁O₁ тороидальной поверхности 10 совпадает с осью О₂О₂ ролика 5, а радиус Rt образующей вогнутой тороидальной поверхности 10 выходит из центра O₃ образующей 12 ролика 5. Линия 13 пересечения цилиндрической поверхности 9 с тороидальной поверхностью 10 расположена выше оси О₂О₂ ролика 5 и являетcя удерживающим участком перемычки 8. Расстояние между линиями пересечения 13 поверхностей 9 и 10 соседних перемычек 8 в плоскости наибольшего диаметра Dw ролика 5 равно В. Радиус Rt образующей 11 тороидальной поверхности 10 рабочего участка 10 больше радиуса R образующей 12 ролика 5 на величину Δ. Величина Δ определяется следующим образом (см. фиг.3).

При работе подшипника ролик 5 под действием центробежных сил F перемещается из положения с центром О₄ в положение с центром O₅. При этом образующая 12 ролика 5 контактирует с линией 13 пересечения поверхностей 9 и 10. Расстояние O₄O₅ равно половине радиального зазора Gr/2. Из точки O₅ проведем линию в точку С, которая лежит на линии 13 пересечения поверхностей 9 и 10. Из точки С опустим перпендикуляр в точку Е на продолжение оси О₄О₅. Из центра O₄ проведем линию в точку С. Искомая величина Δ равна разности между радиусом Rt образующей 11 поверхности 10 и радиусом R образующей 13 ролика 5, то есть, как видно из фиг.3 - разности между отрезками О₄С и О₅С:

Δ=O₄C-O₅C, (1)

Из треугольника О₄СЕ находим О₄С:

где

О₄Е=О₄О₅+О₅Е (3)

Из треугольника О₅СЕ находим О₅Е:

тогда формула (3) примет вид:

Подставляя (5) в (2), получим:

Определим величину Δ по формуле (1):

Подставляя значения СЕ=В/2, О₄О₅=Gr/2, О₅C=Dw/2 в формулу (7), получим:

При сборке и монтаже подшипника внутренний блок (внутреннее кольцо 3, собранное с роликами 5 и сепараторами 6) выворачивается относительно наружного кольца 1. Ролик 5, охваченный сферической дорожкой качения 2 наружного кольца 1, под действием собственного веса опускается до линии 13 пересечения поверхностей 9 и 10 и контактирует с ней. За счет того, что линия 13 пересечения поверхностей расположена выше оси О₂О₂ ролика 5, она является удерживающим участком перемычки 8 и служит своеобразным «замком», препятствуя выпадению ролика 5 из блока. Охват ролика 5 «замком» происходит по всей длине перемычки 8 сепаратора 6 и не позволяет ролику 5 перекашиваться при монтаже.

При работе подшипника ведение ролика 5 осуществляется всей тороидальной поверхностью 10 перемычки 8 сепаратора 6.

За счет выполнения рабочего участка перемычки 8 сепаратора 6 с тороидальной поверхностью 10, форма перемычки 8 приближена к форме ролика 5. При этом их контакт происходит по поверхности, что позволяет значительно увеличить площадь контакта и, как следствие, снизить контактные напряжения и износ.

Все вышеперечисленные факторы позволяют улучшить характеристики подшипника - надежность и долговечность.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 1109545, F 16 C 33/46, опубл. 1984 г.

2. Патент США US 2805108, 308-217, опубл. 1957 г.

Роликовый сферический подшипник, содержащий наружное кольцо со сферической или тороидальной дорожкой качения, внутреннее кольцо с одной или несколькими тороидальными дорожками качения, один или несколько рядов бочкообразных роликов, расположенных между дорожками качения колец, по меньшей мере, один сепаратор с перемычками, образующими окна для размещения роликов, отличающийся тем, что стенка окна, образованная перемычкой, состоит из двух поверхностей, одна из которых цилиндрическая, а вторая вогнутая тороидальная, линия пересечения которых расположена выше оси ролика, радиус образующей вогнутой тороидальной поверхности выходит из центра образующей ролика и превышает его на величину, определяемую зависимостью

где Δ - величина, на которую радиус образующей тороидальной поверхности перемычки сепаратора больше радиуса образующей ролика;

В - расстояние между линиями пересечения цилиндрической и тороидальной поверхностей перемычек в плоскости наибольшего диаметра ролика;

Dw - наибольший диаметр ролика;

Gr - радиальный зазор в подшипнике.