Подшипник качения
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подшипникам качения. Подшипник качения содержит кольца с пустотелыми телами качения между ними, расположенными, по меньшей мере, в один ряд в сепараторе, состоящем из двух сепараторных шайб, соединенных распорками, установленными в пустотелые тела качения. Внутренняя поверхность пустотелых тел качения выполнена состоящей, по меньшей мере, из трех неразрывно связанных участков и, по меньшей мере, один из которых предназначен для базирования по распорке и плавно сопряжен с другими участками, по меньшей мере, прилегающими к нему со стороны торцов пустотелого тела качения. Наружная поверхность распорки, расположенная между поверхностями сепараторных шайб, обращенных к пустотелым телам качения, выполнена состоящей, по меньшей мере, из двух взаимосвязанных частей и, по меньшей мере, одна из которых назначена для базирования пустотелого тела качения. Участки внутренней поверхности пустотелого тела качения и части наружной поверхности распорки сформированы любыми технически выполнимыми поверхностями и расположены соответственно друг к другу. Торец сепараторной шайбы, обращенный в сторону, противоположную от пустотелых тел качения, расположен от пустотелых тел качения не далее положения торца распорки с обеспечением невыступания распорки за указанный торец сепараторной шайбы, а профиль сечения сепараторной шайбы образован любой технически выполнимой формы. Технический результат - увеличение долговечности подшипника качения за счет обеспечения надежного базирования пустотелого тела качения по распорке. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, а в частности к подшипникам качения (ПК), работающим в узлах машин и механизмов.
Известен роликовый конический двухрядный подшипник, содержащий между наружными и внутренними кольцами ролики - пустотелые тела качения (ПТК), расположенные в двух сепараторах, каждый из которых состоит из двух сепараторных шайб соединенных распорками, установленными в ПТК [1].
ПТК своей внутренней поверхностью базируется по наружной поверхности распорки, что способствует направлению ПТК при работе ПК. Недостатком такого ПК является его невысокая надежность работы, связанная с тем что, внутренняя поверхность ПТК постоянно находится в контакте с наружной поверхностью распорки. При возможных перекосах осей ПТК и распорок этот контакт может происходить по кромкам, имеющимся у торцов ПТК на их внутренней поверхности, что приводит к относительно быстрому истиранию поверхности распорки и увеличению люфта ПТК на распорках и тем самым к потере базирования и снижению точности вращения ПК. Все это, в конечном счете, снижает надежность работы ПК и его долговечность.
Известен ряд технических решений, направленных на повышение долговечности работы ПК. Например, такое как роликовый подшипник, содержащий наружное и внутреннее кольца и размещенные между ними тела качения в виде роликов со сквозной центральной полостью, в теле которого выполнены равномерно расположенные дополнительные сквозные цилиндрические полости, сумма объемов которых равна 25...35% от объема тела качения [2].
Недостатком такого ПК является относительно высокая трудоемкость изготовления таких тел качения - ПТК из за большого количества сквозных цилиндрических полостей.
Известен также упругий роликоподшипник, содержащий между наружной и внутренней обоймами полые ролики и снабженный ограничителем деформации, установленным с радиальным зазором в полости ролика и выполненным в виде диска, зафиксированного от перемещений в осевом направлении, в центральной части которого выполнено осевое отверстие [3].
Недостатки такого ПК заключаются в сложности установки ограничителя деформации в полость ролика - ПТК. Относительно небольшая радиальная жесткость ограничителя деформации и необходимость фиксации его в осевом направлении снижает жесткость и прочность ПТК. Наиболее близким техническим решением, направленным на увеличение долговечности ПК, принятым в качестве прототипа, является ПК, содержащий наружное и внутреннее кольца с пустотелыми роликами между ними, внутренняя поверхность которых выполнена в виде однополостного гиперболоида с мнимой осью, совпадающей с осью ролика [4].
Недостатки такого ПК заключаются в следующем:
а) Сложность изготовления и контроля размеров гиперболической полости пустотелого ролика - ПТК.
б) Ненадежность базирования ПТК по распорке в процессе работы ПК. Это связано с тем, что поверхность гиперболической полости ПТК криволинейная, а наружная поверхность распорки цилиндрическая. Поэтому при работе перекос осей ПТК и распорок может достигать значительных величин, что снижает надежность базирования ПТК по распорке и, в конечном счете, уменьшает долговечность ПК.
Целью изобретения является увеличение долговечности ПК за счет обеспечения надежного базирования ПТК по распорке.
Указанная цель достигается следующим.
1. ПК, содержащий кольца с ПТК между ними, расположенными, по меньшей мере, в один ряд в сепараторе, состоящем из двух сепараторных шайб, соединенных распорками, установленными в ПТК, отличающийся тем, что:
1.1. внутреннюю поверхность ПТК выполняют состоящей, по меньшей мере, из трех неразрывно связанных участков,
1.2. по меньшей мере, один из участков внутренней поверхности ПТК предназначают для базирования по распорке,
1.3. участок внутренней поверхности ПТК, предназначаемый для базирования по распорке, плавно сопрягают с участками внутренней поверхности ПТК, по меньшей мере, прилегающими к нему со стороны торцов ПТК,
1.4. наружную поверхность распорки, расположенную между поверхностями сепараторных шайб, обращенных к ПТК, выполняют состоящей, по меньшей мере, из двух взаимосвязанных частей,
1.5. по меньшей мере, одну часть наружной поверхности распорки назначают для базирования ПТК,
1.6. части наружной поверхности распорки располагают соответственно участкам внутренней поверхности ПТК,
1.7. участки внутренней поверхности ПТК и части наружной поверхности распорки формируют цилиндрами или сферами, или конусами, или торами, или любыми другими технически выполнимыми поверхностями, или их комбинациями, так как сама форма не влияет на увеличение долговечности ПК, а важно, что внутренняя поверхность ПТК имеет несколько участков, а наружная поверхность распорки имеет несколько частей, пусть даже эти участки и части имеют однообразную форму. В конструкции конкретного ПК поставленная цель достигается при любой комбинации форм участков внутренней поверхности ПТК с формами частей наружной поверхности распорки. Само сочетание этих форм между собой не влияет на долговечность ПК и может быть выполнено каким угодно образом - важно лишь наличие участков и частей на ПТК и распорке соответственно,
1.8. торец сепараторной шайбы, обращаемый в сторону, противоположную от ПТК, располагают от ПТК не далее положения торца распорки с обеспечением невыступания распорки за указанный торец сепараторной шайбы,
1.9. профиль сечения сепараторной шайбы образуют прямыми, ломаными или кривыми линиями, или их комбинациями, например, в виде прямоугольника, или трапеции, или овала, или любой другой технически выполнимой формы, так как сама форма профиля не влияет на увеличение долговечности ПК, а важно, чтобы этот профиль вписывался в конструкцию. Конкретную форму профиля выбирает конструктор при разработке ПК исходя из технического задания на проектирования, опыта работы и других объективных и субъективных факторов. В конкретном ПК поставленная цель может быть достигнута сочетанием любого из возможных профилей сечения сепараторной шайбы с любыми другими возможными исполнениями деталей, входящих в его конструкцию.
2. ПК по п.1, отличающийся тем, что:
участок внутренней поверхности ПТК, предназначаемый для базирования по распорке, располагают по средине внутренней поверхности ПТК.
3. ПК по п.1, отличающийся тем, что:
два участка внутренней поверхности ПТК, предназначаемые для базирования по распорке, располагают по краям внутренней поверхности ПТК у разных торцов ПТК.
4. ПК по п.1, п.2 и п.3, отличающийся тем, что:
4.1. участки внутренней поверхности ПТК, и(или) части наружной поверхности распорки выполняют кольцевыми, или винтовыми, или продольными для того, чтобы обеспечить технологичность конструкции. Например, участки внутренней поверхности ПТК выполняют кольцевыми, а части наружной поверхности распорки продольными, или участки внутренней поверхности ПТК выполняют винтовыми, а части наружной поверхности распорки кольцевыми и так далее. В конструкции конкретного ПК поставленная цель будет достигнута при любой комбинации форм участков внутренней поверхности ПТК и частей наружной поверхности распорки, а также с любым их сочетанием с возможными исполнениями деталей, входящих в его конструкцию.
4.2. участкам внутренней поверхности ПТК, предназначаемым для базирования по распорке, устанавливают поперечный (диаметральный) размер, меньше чем остальным участкам внутренней поверхности ПТК,
4.3. частям наружной поверхности распорки, назначаемым для базирования ПТК, устанавливают поперечный (диаметральный) размер не менее чем другим частям распорки.
5. ПК по п.1, п.2 и п.3, отличающийся тем, что:
5.1. участки внутренней поверхности ПТК, и(или) части наружной поверхности распорки выполняют кольцевыми, или винтовыми, или продольными,
5.2. участкам внутренней поверхности ПТК, предназначаемым для базирования по распорке, устанавливают поперечный (диаметральный) размер меньше, чем остальным участкам внутренней поверхности ПТК, при этом участки внутренней поверхности ПТК, прилегающие к торцам ПТК, выполняют коническими, расширяющимися наружу ПТК, с углом наклона больше, чем возможный угол перекоса осей ПТК, и расперли.
5.3. частям наружной поверхности распорки, назначаемым для базирования ПТК, устанавливают поперечный (диаметральный) размер не менее чем другим частям распорки.
Указанные выше отличия заявленного устройства от конструкции прототипа необходимы для достижения поставленной цели и объясняются следующим:
1.1) Внутреннюю поверхность ПТК выполняют, состоящей, по меньшей мере, из трех неразрывно связанных участков, для того чтобы, по меньшей мере, одному из участков придать более точную геометрическую форму, необходимую для базирования по распорке.
1.2) По меньшей мере, один из участков внутренней поверхности ПТК предназначают для базирования по распорке, для того чтобы обеспечить наиболее точное вращение ПТК при работе ПК.
1.3) Участок внутренней поверхности ПТК, предназначаемый для базирования по распорке, плавно сопрягают с участками внутренней поверхности ПТК, по меньшей мере, прилегающими к нему со стороны торцов ПТК, для того чтобы исключить образование острых кромок при изготовлении ПТК. Отсутствие острых кромок на внутренней поверхности ПТК позволяет уменьшить трение и улучшить условия работы ПК.
1.4) Наружную поверхность распорки, расположенную между поверхностями сепараторных шайб, обращенных к ПТК, выполняют состоящей, по меньшей мере, из двух взаимосвязанных частей, для того чтобы, по меньшей мере, одной из частей придать более точную геометрическую форму, необходимую для базирования ПТК.
1.5) По меньшей мере, одну часть наружной поверхности распорки назначают для базирования ПТК для того чтобы обеспечить наиболее точное вращение ПТК при работе ПК.
1.6) Части наружной поверхности распорки располагают соответственно участкам внутренней поверхности ПТК, для того чтобы обеспечить требуемое и надежное базирование ПТК по распоркам при работе ПК.
1.7) Участки внутренней поверхности ПТК и части наружной поверхности распорки формируют цилиндрами или сферами, или конусами, или торами, или любыми другими технически выполнимыми поверхностями, или их комбинациями, так как сама форма не влияет на увеличение долговечности ПК, а важно, что внутренняя поверхность ПТК имеет несколько участков, а наружная поверхность распорки имеет несколько частей, пусть даже эти участки и части имеют однообразную форму. В конструкции конкретного ПК поставленная цель достигается при любой комбинации форм участков внутренней поверхности ПТК с формами частей наружной поверхности распорки. Само сочетание этих форм между собой не влияет на долговечность ПК и может быть выполнено каким угодно образом - важно лишь наличие участков и частей на ПТК и распорке соответственно.
1.8) Торец сепараторной шайбы, обращаемый в сторону, противоположную от ПТК, располагают от ПТК не далее положения торца распорки с обеспечением невыступания распорки за указанный торец сепараторной шайбы, для того, чтобы детали не выступали в осевом направлении далее чем это необходимо по расчету конструкции ПК и тем самым не увеличивали габаритных размеров.
1.9) Профиль сечения сепараторной шайбы образуют прямыми, ломаными или кривыми линиями, или их комбинациями, например, в виде прямоугольника, или трапеции, или овала, или любой другой технически выполнимой формы, так как сама форма профиля не влияет на увеличение долговечности ПК, а важно, чтобы этот профиль вписывался в конструкцию. Конкретную форму профиля выбирает конструктор, при разработке ПК исходя из технического задания на проектирования, опыта работы и других объективных и субъективных факторов. В конкретном ПК поставленная цель может быть достигнута сочетанием любого из возможных профилей сечения сепараторной шайбы с любыми другими возможными исполнениями деталей, входящих в его конструкцию.
2) Участок внутренней поверхности ПТК, предназначаемый для базирования по распорке, располагают по средине внутренней поверхности ПТК для того, чтобы обеспечить оптимальные условия базирования ПТК по распоркам.
3) Два участка внутренней поверхности ПТК, предназначаемые для базирования по распорке, располагают по краям внутренней поверхности ПТК у разных торцов ПТК для того, чтобы уменьшить до минимума перекосы осей ПТК и распорки при работе ПК.
4.1) Участки внутренней поверхности ПТК, и(или) части наружной поверхности распорки выполняют кольцевыми, или винтовыми, или продольными для того, чтобы обеспечить технологичность конструкции. Например, участки внутренней поверхности ПТК выполняют кольцевыми, а части наружной поверхности распорки продольными, или участки внутренней поверхности ПТК выполняют винтовыми, а части наружной поверхности распорки кольцевыми и так далее. В конструкции конкретного ПК поставленная цель будет достигнута при любой комбинации форм участков внутренней поверхности ПТК и частей наружной поверхности распорки, а также с любым их сочетанием с возможными исполнениями деталей входящих в его конструкцию.
4.2) Участкам внутренней поверхности ПТК, предназначаемым для базирования по распорке, устанавливают поперечный (диаметральный) размер меньше, чем остальным участкам внутренней поверхности ПТК для того, чтобы обеспечить подвод смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) к поверхностям трения.
4.3) Частям наружной поверхности распорки, назначаемым для базирования ПТК, устанавливают поперечный (диаметральный) размер не менее чем другим частям распорки для того, чтобы обеспечить подвод СОЖ к поверхностям трения и создать требуемые условия базирования ПТК.
5) Участки внутренней поверхности ПТК, прилегающие к торцам ПТК выполняют, коническими расширяющимися наружу ПТК с углом наклона больше, чем возможный угол перекоса осей ПТК и распорки для того, чтобы еще в большей степени улучшить подвод СОЖ к поверхностям трения и условия базирования ПТК.
Таким образом, предлагаемая конструкция ПК позволяет обеспечить более надежное базирование ПТК по распорке и тем самым увеличить долговечность ПК.
На чертеже представлен ПК с элементами.
ПК содержит кольца 1 и 2 с ПТК 3 между ними, расположенными в сепараторе 4, состоящем из двух сепараторных шайб 5 и 6, соединенных распорками 7, установленными в ПТК 3, внутреннюю поверхность которых выполняют состоящей из неразрывно связанных участков 8 и 9, плавно сопряженных по линии 10. Участок 9 предназначают для базирования по распорке 7. Наружную поверхность распорки 7, расположенную между поверхностями сепараторных шайб 5 и 6, обращенных к ПТК 3, выполняют состоящей из взаимосвязанных частей 11 и 12. Часть 11 назначают для базирования ПТК 3. При этом части 11 и 12 наружной поверхности распорки 7 располагают соответственно участкам 8 и 9 внутренней поверхности ПТК 3. Участки 8 и 9 внутренней поверхности ПТК 3 и части 11 и 12 наружной поверхности распорки 7 формируют цилиндрами и конусами как наиболее простыми и технически выполнимыми поверхностями. Торец сепараторной шайбы 5 и 6, обращаемый в сторону, противоположную от ПТК 3, располагают от ПТК 3 не далее положения торца распорки 7 с обеспечением невыступания распорки 7 за указанный торец сепараторной шайбы 5 и 6. Профиль сечения сепараторной шайбы 5 и 6 образуют прямыми как наиболее простой и технически выполнимой формы. Участок 9 внутренней поверхности ПТК 3, предназначаемый для базирования по распорке 7, располагают по средине внутренней поверхности ПТК 3. Участки 8 и 9 внутренней поверхности ПТК 3 и части 11 и 12 наружной поверхности распорки 7 выполняют кольцевыми. Участкам 9 внутренней поверхности ПТК 3, предназначаемым для базирования по распорке 7, устанавливают поперечный (диаметральный) размер меньше, чем остальным участкам 8 внутренней поверхности ПТК 3, а частям 11 наружной поверхности распорки 7, назначаемым для базирования ПТК 3, устанавливают поперечный (диаметральный) размер не менее чем другим частям 12 распорки 7. При этом участки 8 внутренней поверхности ПТК 3, прилегающие к торцам ПТК 3, выполняют коническими расширяющимися наружу ПТК 3 с углом наклона больше, чем возможный угол перекоса осей ПТК 3 к распорке 7.
Работа ПК заключается в обеспечении восприятия нагрузок и передачи вращения и может происходить только в составе машины, узла, агрегата, устройства. ПК работает следующим образом. При вращении хотя бы одного из колец 1 и 2 рабочая нагрузка передается между кольцами 1 и 2 через ПТК 3, которые благодаря этому так же приходят в движение. Каждое ПТК 3 вращается вокруг своей оси и совершает перемещение по окружности вместе с сепаратором 4, состоящим из двух сепараторных шайб 5 и 6, соединенных распорками 7. СОЖ обычно подается в ПК с одного из торцов и попадает на поверхности колец 1 и 2, ПТК 3, сепаратора 4, а также в полости ПТК 3. Взаимодействуя с вращающимися деталями, СОЖ разбрызгивается по внутренней полости ПК, смазывая поверхности всех деталей и проходя через ПК различными путями, выходит со стороны другого его торца. Часть СОЖ, попавшая во внутреннюю полость ПТК 3, свободно проходит между наружной поверхностью распорки 7 и внутренней полостью ПТК благодаря имеющимся зазорам и наличию участков 8 и 9 и частей 11 и 12, смазывая трущиеся поверхности. СОЖ, постоянно циркулируя вокруг ПТК 3 и в его полости, обеспечивает снижение трения и уменьшение сопротивления вращению и тем самым увеличивает долговечность ПК.
Источники информации
1. ГОСТ 6364-78. "Подшипники роликовые конические двухрядные. Основные размеры." - М.: Издательство стандартов, 1989.
2. А.с. СССР №1710882. Г.М.Горелов и др. "Роликовый подшипник". МКИ5 F 16 С 19/22, БИ №5, 1992.
3. А.с. СССР №681249. В.А.Пиковский и др. "Упругий роликоподшипник". М.Кл5 F 16 С 19/24, БИ №31, 1979.
4. А.с. СССР №706594. В.В.Шашкин и др. "Подшипник качения". М.Кл.2 F 16 С 33/34, БИ №48, 1979. Прототип.
1. Подшипник качения, содержащий кольца с пустотелыми телами качения между ними, расположенными, по меньшей мере, в один ряд в сепараторе, состоящем из двух сепараторных шайб, соединенных распорками, установленными в пустотелые тела качения, отличающийся тем, что внутренняя поверхность пустотелых тел качения выполнена состоящей, по меньшей мере, из трех неразрывно связанных участков и, по меньшей мере, один из которых предназначен для базирования по распорке и плавно сопряжен с другими участками, по меньшей мере, прилегающими к нему со стороны торцов пустотелого тела качения, наружная поверхность распорки, расположенная между поверхностями сепараторных шайб, обращенных к пустотелым телам качения, выполнена состоящей, по меньшей мере, из двух взаимосвязанных частей и, по меньшей мере, одна из которых назначена для базирования пустотелого тела качения, участки внутренней поверхности пустотелого тела качения и части наружной поверхности распорки сформированы любыми технически выполнимыми поверхностями и расположены соответственно друг к другу, торец сепараторной шайбы, обращенный в сторону, противоположную от пустотелых тел качения, расположен от пустотелых тел качения не далее положения торца распорки с обеспечением невыступания распорки за указанный торец сепараторной шайбы, а профиль сечения сепараторной шайбы образован любой технически выполнимой формы.
2. Подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что участок внутренней поверхности пустотелого тела качения, предназначенный для базирования по распорке, расположен посередине внутренней поверхности пустотелого тела качения.
3. Подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что два участка внутренней поверхности пустотелого тела качения, предназначенные для базирования по распорке, расположены по краям внутренней поверхности пустотелого тела качения у разных торцов пустотелого тела качения.
4. Подшипник качения по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что участки внутренней поверхности пустотелого тела качения и/или части наружной поверхности распорки выполнены кольцевыми, или винтовыми, или продольными, участкам внутренней поверхности пустотелого тела качения, предназначенным для базирования по распорке, установлен поперечный размер меньше чем остальным участкам внутренней поверхности пустотелого тела качения, а частям наружной поверхности распорки, предназначенным для базирования пустотелого тела качения, установлен поперечный размер не менее чем другим частям распорки.
5. Подшипник качения по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что участки внутренней поверхности пустотелого тела качения и/или части наружной поверхности распорки выполнены кольцевыми, или винтовыми, или продольными, участкам внутренней поверхности пустотелого тела качения, предназначенным для базирования по распорке, установлен поперечный размер меньше чем остальным участкам внутренней поверхности пустотелого тела качения, при этом участки внутренней поверхности пустотелого тела качения, прилегающие к его торцам, выполнены коническими, расширяющимися наружу пустотелого тела качения с углом наклона больше чем возможный угол перекоса осей пустотелого тела качения и распорки, а частям наружной поверхности распорки, предназначенным для базирования пустотелого тела качения, установлен поперечный размер не менее, чем другим частям распорки.
