Система и способ для смазки подшипников скольжения
Изобретение относится в целом к вращающимся деталям и, в частности, к системе и способу для смазки подшипников скольжения в колебательном движении. Система для смазки узла подшипника скольжения содержит узел (110) подшипника скольжения, выполненный с возможностью обеспечения вращения вала (112) вокруг оси (22) вала (112). Узел (110) подшипника скольжения включает в себя вал 112, цилиндрический промежуточный подшипник (116), расположенный вокруг вала (112), и наружный подшипник (118), расположенный вокруг промежуточного подшипника (116). Узел (110) подшипника скольжения выполнен с возможностью содействия колебательному движению вала 112 относительно наружного подшипника (118), так что, когда вал вращается в первом направлении вокруг оси (22) устройства подшипника, промежуточный подшипник (116) вращается вокруг оси (22) устройства подшипника в первом направлении, а когда вал (112) вращается во втором направлении, противоположном первому направлению, вокруг оси (22) устройства подшипника, вращение промежуточного подшипника (116) вокруг оси устройства подшипника испытывает сопротивление или предотвращается. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил.
Настоящее изобретение относится в целом к вращающимся деталям и, в частности, к системе и способу для смазки подшипников скольжения в колебательном движении.
Механические подшипники используются для опоры вращающегося оборудования в разных областях промышленности, включая парки развлечений, обрабатывающую промышленность, автомобильную промышленность, аппаратные средства компьютера, промышленную автоматику и т.п. В устройствах подшипников обычно используется одна или более вращающихся деталей, на которые наносится смазка, чтобы уменьшить трение между вращающимися деталями (например, валом) и неподвижными деталями (деталь, которая в целом неподвижна относительно вращающейся детали). Например, узлы роликовых подшипников часто включают в себя многочисленные роликовые подшипники, посаженные между вращающимися и неподвижными деталями. Традиционно, в устройствах подшипников скольжения часто используется единственный смазываемый цилиндрический подшипник, расположенный между вращающейся деталью и внешней неподвижной деталью.
Устройства подшипников работают более эффективно, когда они надлежащим образом смазаны. Для смазывания подшипников применяют масло или жир, чтобы помочь предотвратить образование вмятин или других деформаций на подшипниках, неподвижных деталях и вращающихся деталях. Такие деформации могут приводить к неэффективной работе устройств подшипников и механических устройств большего размера, для которых они служат опорой. Как только смазочное вещество нанесено на устройство подшипников, подшипники внутри устройства механически применяют и распределяют смазочный материал по устройству. Однако, в подшипниковых устройствах, где вращающиеся детали испытывают колебательные и/или очень малые вращения, в настоящее время признано, что подшипники не способны надлежащим образом распределять смазочный материал. Таким образом, в настоящее время определено, что существует потребность в усовершенствованных способах смазки подшипниковых устройств, которые содействуют колебательному движению.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
Согласно одному аспекту настоящего изобретения система включает в себя узел подшипника скольжения, выполненный с возможностью обеспечения вращения вала вокруг оси устройства подшипников вала. Узел подшипника скольжения включает в себя вал, цилиндрический промежуточный подшипник, расположенный вокруг вала, и наружный подшипник, расположенный вокруг промежуточного подшипника. Узел подшипника скольжения выполнен с возможностью содействия колебательному движению вала относительно наружного подшипника, так что, когда вал вращается в первом направлении вокруг оси устройства подшипника, промежуточный подшипник вращается вокруг оси устройства подшипника в первом направлении, а когда вал вращается во втором направлении, противоположном первому направлению, вокруг оси устройства подшипника, вращение промежуточного подшипника вокруг оси устройства подшипника испытывает сопротивление или предотвращается.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения устройство подшипника включает в себя вал, аксиально центрированный с осью устройства подшипника, первую втулку, расположенную вокруг и соединенную с валом, цилиндрический промежуточный подшипник, расположенный вокруг вала, первый тормозной или блокирующий эксцентриковый ролик, включающий в себя первый конец, соединенный с возможностью вращения с первой втулкой, и второй конец, в контакте с контактной поверхностью промежуточного подшипника, и неподвижный наружный подшипник, расположенный вокруг промежуточного подшипника. Первый эксцентриковый ролик выполнен с возможностью вхождения в зацепление с контактной поверхностью промежуточного подшипника таким образом, что это способствует вращению промежуточного подшипника в первом направлении вокруг оси устройства подшипника, когда вал вращается в первом направлении. Первый эксцентриковый ролик выполнен с возможностью скольжения относительно контактной поверхности промежуточного подшипника, чтобы предотвращать или тормозить вращение промежуточного подшипника во втором направлении вокруг оси устройства подшипника, когда вал вращается во втором направлении, противоположном первому направлению.
В настоящих вариантах осуществления настоящего изобретения также предложен способ для смазки узла подшипника скольжения. Способ включает в себя содействие колебательному вращению вала вокруг оси устройства подшипника вала. Вал выполнен с возможностью вращения относительно неподвижного элемента посредством узла подшипника скольжения. Узел подшипника скольжения включает в себя втулку, расположенную на валу, цилиндрический промежуточный подшипник, расположенный вокруг вала, и наружный подшипник, расположенный вокруг промежуточного подшипника. Способ также включает в себя обеспечение вращения промежуточного подшипника вокруг оси устройства подшипника в первом направлении, когда вал вращается в первом направлении вокруг оси устройства подшипника. Кроме того, способ включает в себя предотвращение вращения промежуточного подшипника вокруг оси устройства подшипника во втором направлении, противоположном первому направлению, когда вал вращается во втором направлении вокруг оси устройства подшипников.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения будут более понятны при прочтении нижеследующего подробного описания устройства со ссылкой на сопровождающие чертежи, на который подобными символами обозначены подобные части на всех чертежах, и на которых:
Фигура 1 представляет собой вид спереди узла элемента подшипника качения, выполненного с возможностью выполнения смазки во время колебательного движения согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фигура 2 представляет собой вид в разрезе в перспективе узла элемента подшипника качения по фигуре 1 согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фигура 3 представляет собой вид радиального сечения элемента подшипника качения в сборе по фигуре 1 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фигура 4 представляет собой вид радиального сечения элемента подшипника качения с уплотнением в сборе согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фигура 5 представляет собой схематичный вид спереди элемента подшипника качения в сборе по фигуре 1 согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фигура 6 представляет собой блок-схему процессов способа для смазки элемента подшипника качения в сборе во время колебательного движения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фигура 7 представляет собой вид в перспективе с разнесенными в пространстве деталями цилиндрического подшипника скольжения в сборе, выполненного с возможностью выполнения смазки во время колебательного движения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фигура 8 представляет собой вид в перспективе с разнесенными в пространстве деталями цилиндрического подшипника скольжения в сборе, выполненного с возможностью выполнения смазки во время колебательного движения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фигура 9 представляет собой вид в перспективе с разнесенными в пространстве деталями цилиндрического подшипника скольжения в сборе, выполненного с возможностью выполнения смазки во время колебательного движения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фигура 10 представляет собой вид в перспективе с разнесенными в пространстве деталями сферического подшипника скольжения в сборе, выполненного с возможностью выполнения смазки во время колебательного движения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фигура 11 представляет собой блок-схему процессов способа для смазки подшипника скольжения в сборе во время колебательного движения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Описанные здесь варианты осуществления настоящего изобретения относятся к устройствам и способам для смазки подшипников внутри узла подшипника скольжения, выполненного с возможностью обеспечения опоры вращающемуся элементу (например, валу) в колебательном движении. Узел подшипника скольжения включает в себя вал, выполненный с возможностью вращения, наружный подшипник, выполненный с возможностью оставаться неподвижным, и цилиндрический промежуточный подшипник, расположенный между ними. Вал, промежуточный подшипник и наружный подшипник могут быть центрированы друг с другом вдоль оси устройства подшипника. Узел подшипника скольжения обычно выполнен таким образом, что, когда вал вращается в первом направлении вокруг оси устройства подшипника, промежуточный подшипник также вращается вокруг оси устройства подшипника в первом направлении. Однако, когда вал вращается во втором направлении, противоположном первому направлению, узел подшипника скольжения предотвращает вращение промежуточного подшипника вокруг оси устройства подшипника во втором направлении. Таким образом, когда вал колеблется, промежуточный подшипник, расположенный между валом и наружным подшипником, движется только вокруг оси устройства подшипника в единственном направлении.
Описанные здесь варианты осуществления настоящего изобретения могут обеспечивать относительно улучшенное распределение и повторное нанесение смазочного материала (например, масла, жира и т.п.) между валом, промежуточным подшипником и наружным подшипником, по сравнению с устройствами, которые позволяют промежуточному подшипнику колебаться вокруг оси устройства подшипника вместе с валом. Существующие устройства подшипника скольжения, которые позволяют промежуточному подшипнику колебаться назад и вперед вместе с валом, могут встречать определенные трудности, приводящие к неэффективной работе подшипников. Например, если угловой поворот вала вокруг оси устройства подшипника является маленьким, промежуточный подшипник не может двигаться достаточно далеко, чтобы захватить и заново распределить смазочный материал, расположенный между подшипниками. Это может приводить к не отвечающей требованиям смазке подшипников и неэффективной работе узла подшипников скольжения. Описанные здесь варианты осуществления настоящего изобретения полностью включают в себя механические детали, которые способствуют движению промежуточного подшипника только в одном направлении вращения вокруг оси устройства подшипника вместо описанного выше колебательного движения, увеличивая посредством этого механическое применение смазки в устройстве подшипника.
Фигура 1 представляет собой схематичную иллюстрацию одного такого узла 10 подшипника, который переводит колебательное движение присоединенного вращающегося оборудования в однонаправленное движение элементов 12 подшипников качения, расположенных в нем. Проиллюстрированный узел 10 подшипника включает в себя внутреннюю дорожку 14 качения, наружную дорожку 16 качения, множество элементов 12 подшипника качения, расположенных между внутренней и наружной дорожками 14 и 16 качения, сепаратор 18 подшипника и множество индексирующих элементов (например, эксцентриковых роликов 20). Весь узел 10 подшипника размещен концентрическим образом вокруг оси 22 устройства подшипника.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения внутренняя дорожка 14 качения соединена с вращающимся оборудованием, таким как вращающийся вал, во время работы узла 10 элемента подшипника качения, при этом наружная дорожка 16 качения соединена с неподвижным оборудованием, используемым для опоры вращающегося оборудования. Хотя нижеследующее описание в целом сфокусировано на узле 10 подшипника, который приводится в действие с помощью вращающегося оборудования, соединенного с внутренней дорожкой 14 качения, следует отметить, что в других вариантах осуществления настоящего изобретения элемент узла 10 подшипника качения может быть приведен в действие с помощью вращающегося оборудования, соединенного с наружной дорожкой 16 качения.
Элементы 12 подшипника качения, расположенные между дорожками 14 и 16 качения могут включать в себя шариковые подшипники (размещенные в один ряд или в два ряда), цилиндрические подшипники (например, ролики), конические роликовые подшипники, игольчатые роликовые подшипники, сферические роликовые подшипники и любой другой тип элемента роликового подшипника, выполненный с возможностью расположения между наружной и внутренней дорожками качения узла 10 элементов подшипника качения. Используемый тип элементов 12 подшипника качения может быть выбран на основе ожидаемых нагрузок на узел 10 элементов подшипника качения. Может быть использовано любое требуемое количество элементов 12 подшипника качения, расположенных в узле 10 элементов подшипника качения.
Наряду с этим могут быть использованы разные конфигурации узла 10 элементов подшипника качения в разных вариантах осуществления настоящего изобретения. Например, описанный узел 10 элементов подшипника качения может быть использован в конфигурации радиальной нагрузки (например, несущей ось вращения) или в конфигурации тяговой нагрузки (например, вертикально центрированная вращающееся оборудование). Узел 10 элементов подшипника качения может содействовать однонаправленному повороту элементов 12 подшипника качения между дорожками 14 и 16 качения во время колебательного движения, а также во время преднагрузки узла 10 элементов роликового подшипника.
Сепаратор 18 подшипника, проиллюстрированный как линия на фигуре 1, может включать в себя любую требуемую конструкцию, которая находится между элементами 12 подшипника качения и соединена со всеми элементами 12 подшипника качения. Сепаратор 18 подшипника может обеспечивать вращение элементов 12 подшипника качения относительно сепаратора 18 подшипника, сохраняя элементы 12 подшипника качения, расположенными по окружности вокруг оси 22 устройства подшипника. Это может способствовать сбалансированному распределению усилий в узле 10 подшипника по мере приведения его в действие с помощью вращающегося оборудования. В проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения многочисленные эксцентриковые ролики 20 соединены с сепаратором 18 подшипника. Следует отметить, что любое требуемое количество эксцентриковых роликов 20 может быть расположено по окружности вокруг узла подшипника 10. Каждый эксцентриковый ролик 20 может быть соединен с возможностью вращения с сепаратором 18 подшипника (например, через штифты 23) на первом конце 24 и быть выполнен с возможностью вхождения в зацепление с приводимой в действие дорожкой качения (например, внутренней дорожкой качения) на втором конце 26, противоположном первому концу 24. Эксцентриковые ролики 20 могут быть подпружиненными для вращения в конкретном направлении вокруг этого вращательного соединения. В проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения, например, эксцентриковые ролики 20 могут быть подпружинены, чтобы вращаться против часовой стрелки вокруг вращательного сочленения (например, штифта 23) для того, чтобы удерживать второй конец 26 в зацеплении с внутренней дорожкой 14 качения. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждый эксцентриковый ролик 20 может включать в себя интегральный пружинный механизм для подпружинивания эксцентрикового ролика вокруг вращательного сочленения. В других вариантах осуществления настоящего изобретения каждый из эксцентриковых роликов 20 может быть подпружинен посредством отдельной пружины, соединенной с эксцентриковым роликом 20.
Термин «эксцентриковый ролик» может относиться к индексирующему элементу с ассиметричной формой, который подпружинен и имеет форму для контакта по меньшей мере с одной контактной поверхностью другой детали узла 10 подшипника. Проиллюстрированный вариант осуществления настоящего изобретения включает в себя несколько эксцентриковых роликов 20 с ассиметричной формой (например, в виде слезы), каждый из которых имеет закругленную переднюю кромку на первом конце 24 и конусообразную заднюю кромку на втором конце 26. Задняя кромка может иметь специальную форму, чтобы входить в зацепление с зубьями или чтобы увеличить силу трения между эксцентриковым роликом 20 и контактной поверхностью эксцентрикового ролика. Хотя проиллюстрировано, что используется один или более эксцентриковых роликов 20 в качестве индексирующих деталей узла 10 элементов подшипника качения, следует отметить, что любой другой подпружиненный индексирующий элемент может быть использован в других вариантах осуществления настоящего изобретения.
Проиллюстрированный узел 10 подшипника может позволять элементам 12 роликового подшипника вертеться вокруг оси 22 устройства подшипника в одном направлении, несмотря на направление вращения приведенной в движение внутренней дорожки 14 качения. А именно, когда внутренняя дорожка 14 качения вращается в первом направлении, обозначенном стрелкой 28 (например, по часовой стрелке), эксцентриковые ролики 20 входят в зацепление с контактной поверхностью внутренней дорожки 14 качения. В раскрытых здесь вариантах осуществления настоящего изобретения эксцентриковый ролик 20 может быть подпружинен. А именно, пружина или другой подпирающий признак поджимает каждый эксцентриковый ролик 20 к контактной поверхности, при этом сила трения блокирует эксцентриковые ролики 20, закрепленный сепаратор 18 подшипника и элементы 12 подшипника качения также во вращении в первом направлении 28. Если внутренняя дорожка 14 качения вращается во втором направлении 30 (например, против часовой стрелки), противоположном первому направлению 28, вокруг оси 22 устройства подшипника, внутренняя дорожка 14 качения скользит мимо эксцентриковых роликов 20. Эксцентриковые ролики 20 могут иметь специальную форму, чтобы минимизировать трение между эксцентриковыми роликами 20 и внутренней дорожкой 14 качения, таким образом обеспечивая это скользящее движение между внутренней дорожкой 14 качения и эксцентриковыми роликами 20 в одном направлении и чтобы увеличить трение между эксцентриковыми роликами 20 и внутренней дорожкой 14 качения в противоположном направлении. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, как описано ниже, эксцентриковые ролики 20 и контактная поверхность, входящая в зацепление с эксцентриковыми роликами 20, могут включать в себя положительный механизм блокировки (например, храповый механизм), чтобы обеспечить это однонаправленное зацепление.
Фигура 2 представляет собой вид в перспективе выреза одного варианта осуществления узла 10 элементов подшипника качения по фигуре 1. В проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения показано размещение эксцентриковых роликов 20, соединенных с возможностью вращения с сепаратором 18 подшипника посредством штифтов 23. Сепаратор 18 подшипника может продолжаться вдоль всей окружности кольцевой области между внутренней дорожкой 14 качения и наружной дорожкой 16 качения. В проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения сепаратор 18 подшипника выполнен с возможностью окружения элементов 12 подшипника качения и заполнять пространство между каждой соседней парой элементов 12 подшипника качения, для того чтобы удерживать элементы 12 подшипника качения разнесенными в пространстве по окружности вокруг оси 22 устройства подшипника.
В проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения канавка 48, выполненная во внутренней дорожке 14 качения, обеспечивает контактную поверхность 50 для эксцентриковых роликов 20. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения канавка 48 не включена, при этом контактная поверхность 50 выполнена заподлицо с наружной границей внутренней дорожки 14 качения (или наружной дорожки 16 качения в других вариантах осуществления настоящего изобретения). Эксцентриковые ролики 20 могут быть смещены к контактной поверхности 50, так что сила трения между эксцентриковыми роликами 20 и контактной поверхностью 50 удерживает две детали в зацеплении друг с другом, как только внутренняя дорожка 14 качения поворачивается в первом направлении. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения контактная поверхность 50 может быть текстурирована для увеличения силы трения между контактной поверхностью 50 и эксцентриковыми роликами 20. Как описано выше, эксцентриковые ролики 20 имеют форму, которая позволяет внутренней дорожке 14 качения проскальзывать мимо эксцентриковых роликов 20, как только внутренняя дорожка 14 качения поворачивается в противоположном направлении.
Следует отметить, что и внутренняя дорожка 14 качения, и наружная дорожка 16 качения закреплены кольцом в проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения. Другими словами, каждая из внутренней дорожки 14 качения и наружной дорожки 16 качения включает в себя кольца, которые образуют канавки 48, с обеих сторон элементов 12 подшипника качения. Это может обеспечить относительно гибкие конструкции области контакта эксцентриковые ролики 20 /поверхность контакта 50, чтобы приспособить разные конфигурации узла 10 элементов подшипника качения. Например, в варианте осуществления настоящего изобретения, где наружная дорожка 16 качения приводится в действие вместо внутренней дорожки 14 качения, эксцентриковые ролики 20 могут быть соединены с возможностью вращения с сепаратором 18 подшипника в противоположном направлении, так что они продолжаются в канавку 48 наружной дорожки 16 качения, чтобы войти в зацепление с контактной поверхностью наружной дорожки 16 качения. В любой конфигурации (приведенная в действие внутренняя дорожка 14 качения или приведенная в действие наружная дорожка 16 качения), эксцентриковые ролики 20 могут быть расположены с обеих сторон сепаратора 18 подшипника между внутренней дорожкой 14 качения и наружной дорожкой 16 качения. Это может обеспечить дублирование и равновесие внутренних усилий внутри узла 10 элементов подшипника качения.
Другие варианты эксцентриковых роликов 20 и контактной поверхности 50 могут быть использованы в других вариантах осуществления настоящего изобретения. Например, на фигуре 3 проиллюстрирован вид радиального сечения варианта осуществления узла 10 элементов подшипника качения с эксцентриковыми роликами 20, соединенными с возможностью вращения с внутренней дорожкой 14 качения, и контактной поверхностью 50, расположенной на сепараторе 18 подшипника. Более конкретно, узел 10 элементов подшипника качения может включать в себя протяженный участок 56, соединенный с внутренней дорожкой 14 качения и продолжающийся по направлению к наружной дорожке 16 качения. Эксцентриковый ролик 20 соединен с протяженным участком 56 посредством пальца 58, или некоторых других вращаемых соединений. Кроме того, следует отметить, что эксцентриковый ролик 20 может быть прикреплен к наружной дорожке 16 качения в варианте осуществления настоящего изобретения, где наружная дорожка 16 качения является приводным участком узла 10 элементов подшипника качения.
Еще в других вариантах осуществления настоящего изобретения узел 10 элементов подшипника качения может быть уплотнен, как показано на фигуре 4, с помощью уплотнения 60, выполненного с возможностью вращения вместе с внутренней дорожкой 14 качения (или наружной дорожкой 16 качения, в зависимости от того какая из них приводится в действие), при этом эксцентриковые ролики 20 могут быть установлены на внутренней поверхности уплотнения 60 и выполнены с возможностью вхождения в зацепление с контактной поверхностью 50 сепаратора 18 подшипника. В проиллюстрированный вариант осуществления настоящего изобретения включены два уплотнения 60, по одному на каждой стороне узла 10 элементов подшипника качения. Однако, в других вариантах осуществления настоящего изобретения уплотнение 60 может быть расположено только на одной стороне узла 10 элементов подшипника качения. В проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения уплотнения 60 соединены с внутренней дорожкой 14 качения и продолжаются в направлении к наружной дорожке 16 качения. Однако это может быть выполнено наоборот в других вариантах осуществления настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения уплотнение 60 узла 10 элементов подшипника качения может быть выполнено из стали, проволоки, резины или некоторой их комбинации. Кроме того, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут включать в себя одно или более уплотнений 60, которые проходят от одной дорожки качения (например, внутренней дорожки 14 качения или наружной дорожки 16 качения) до соприкосновения с противоположной дорожкой качения (например, наружной дорожкой 16 качения или внутренней дорожкой 14 качения).
Как отмечено выше, в некоторых вариантах осуществления узла 10 элементов подшипника качения может быть использован механизм принудительной блокировки, чтобы поворачивать элементы 12 подшипника качения вокруг оси 22 устройства подшипника в одном направлении. На фигуре 5 проиллюстрирован один такой вариант осуществления узла 10 элементов подшипника качения. В этом варианте осуществления настоящего изобретения механизм принудительной блокировки представляет собой храповой узел, включающий в себя эксцентриковые ролики 20 и контактную поверхность 50, снабженную сцепляющими зубьями 70. Каждый эксцентриковый ролик 20 может быть подпружинен, чтобы удерживать второй конец 26 эксцентриковых роликов 20, в направлении зубьев 70, так что эксцентриковый ролик 20 сцепляется с зубьями 70, когда внутренняя дорожка 14 качения поворачивается в первом направлении 28, одновременно позволяя зубьям 70 проскальзывать мимо эксцентрикового ролика 20, когда внутренняя дорожка 14 качения поворачивается во втором направлении 30.
Как описано выше, другие сборки узла 10 элементов подшипника качения могут быть использованы в других вариантах осуществления настоящего изобретения. Например, в вариантах осуществления настоящего изобретения, где наружная дорожка 16 качения приводится в действие с помощью вращающегося оборудования, зубья 70 могут быть расположены на поверхности наружной дорожки 16 качения, при этом эксцентриковые ролики 20 могут быть перевернуты так, что второй конец 26 эксцентриковых роликов 20 сцепляется с зубьями 70. Кроме того, в других вариантах осуществления настоящего изобретения зубья 70 могут быть расположены на поверхности сепаратора 18 подшипника, в то время как эксцентриковые ролики 20 могут быть соединены с внутренней дорожкой 14 качения, наружной дорожкой 16 качения, или с уплотнениями 60, выполненными с возможностью вращения вместе с приведенной в действие дорожкой качения.
Зубья 70 могут быть подобраны по размеру и быть разнесенными вокруг контактной поверхности 50 внутренней дорожки 14 качения соответствующим образом для требуемого вращательного применения. Другими словами, зубья 70 могут быть размещены вокруг внутренней дорожки 14 качения на некотором количестве градусов вокруг оси 22 устройства подшипника относительно друг друга. Число градусов может быть варьируемым и относиться к относительному размеру деталей в узле 10 элементов подшипника качения, так как радиус внутренней дорожки 14 качения, радиус наружной дорожки 16 качения, радиус элементов 12 подшипника качения и форма эксцентриковых роликов 20.
На фигуре 6 проиллюстрирован способ 90 для смазки узла 10 элементов подшипника качения, используемый во вращательно- колебательных применениях. Способ 90 включает в себя содействие (блок 92) колебательному вращению вращающегося элемента (например, вала, соединенного с внутренней дорожкой 14 качения) вокруг оси 22 устройства подшипника. Способ 90 также включает в себя обеспечение (блок 94) поворота элементов 12 подшипника качения (через вращение относительно неподвижной дорожки качения) вокруг оси 22 устройства подшипника в первом направлении 28, когда вращающийся элемент поворачивается в первом направлении 28. Как описано выше, это может повлечь за собой зацепление подпружиненного эксцентрикового ролика 20, соединенного с сепаратором 18 подшипника (и элементов 12 подшипника качения) с контактной поверхностью 50 внутренней дорожки 14 качения, когда вращающийся элемент вращается в первом направлении 28. Кроме того, способ 90 включает в себя обеспечение сопротивления или предотвращения (блок 96) поворота элементов 12 подшипника качения вокруг оси 22 устройства подшипника во втором направлении 30, когда вращающийся элемент вращается во втором направлении 30. Это может вызвать скольжение контактной поверхности 50 внутренней дорожки 14 качения относительно эксцентриковых роликов 20, когда вращающийся элемент вращается во втором направлении 30.
Следует отметить, что в описанных выше вариантах осуществления настоящего изобретения элементы 12 подшипника качения могут слегка поворачиваться во втором направлении 30 в ответ на вращающийся элемент, поворачивающийся во втором направлении 30. Однако, протяженность этого поворота может быть ничтожно малой по сравнению с поворотом элементов 12 подшипника качения в первом направлении 28, как позволяют эксцентриковые ролики 20 и контактная поверхность 50. Кроме того элементы 12 подшипника качения сами по себе могут вращаться вокруг своей собственной оси, несмотря на то поворачиваются ли и в каком направлении сепаратор 18 подшипника и элементы 12 подшипника качения поворачиваются вокруг оси 22 устройства подшипника.
Подобные приемы могут быть применены к устройствам подшипника, которые включают в себя цилиндрические подшипники скольжения, расположенные непосредственно по валу или по другому вращающемуся элементу. В качестве примера на фигуре 7 представлен вид в перспективе с разнесенными в пространстве деталями узла 110 подшипника скольжения, в котором используется компоновка элементов цилиндрического подшипника скольжения, чтобы обеспечить вращение вала 112 относительно неподвижной детали, несущей вал 112. Узел 110 подшипника скольжения может быть использован для радиальной нагрузки, тяговой нагрузки или любой другой требуемой конфигурации подшипника. Проиллюстрированный узел 110 подшипника скольжения может включать в себя, среди прочего, вал 112, втулку 114, прикрепленную к валу 112, промежуточный цилиндрический подшипник 116 и наружный цилиндрический подшипник 118.
Втулка 114 расположена вокруг и соединена с валом 112, при этом втулка 114 выполнена с возможностью расположения прилегающей к промежуточному подшипнику 116, расположенному вокруг вала 112. Промежуточный подшипник 116 выполнен с возможностью свободного вращения между вращающимся валом 112 и неподвижным наружным подшипником 118, для того чтобы уменьшить трение между вращающимся валом 112 и неподвижным оборудованием. Жир или любой другой смазочный материал может быть закачен в пространство между промежуточным подшипником 116 и наружным подшипником 118, между промежуточным подшипником 116 и валом 112 или ими обоими. Поскольку вал 112 вращается в колебательном движении, узел 110 подшипника скольжения поддерживает однонаправленное вращение промежуточного подшипника 116 вокруг оси 22 устройства подшипника для того, чтобы сохранить смазочный материал равномерно распределенным между элементами подшипника.
Как описано выше, со ссылкой на вариант осуществления узла элементов подшипника качения, сочетание эксцентрикового ролика 20 и соответствующей контактной поверхности 50 может обеспечить перевод колебательного вращения вращающейся детали (например, вала 112) в однонаправленное вращение детали подшипника (например, элементов 12 подшипника качения или промежуточного подшипника 116). В проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения эксцентриковые ролики 20 расположены и соединены с возможностью вращения с втулкой 114 вала 112. Эксцентриковые ролики 20 выполнены с возможностью вхождения в зацепление с контактной поверхностью 50, которая является частью промежуточного подшипника 116. В проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения поверхность контакта 50 включает в себя зубья 70 для выполнения храпового зацепления (например, блокировки) между эксцентриковыми роликами 20 и контактной поверхностью 50. В других вариантах осуществления настоящего изобретения, таких как вариант осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированный на фигуре 8, контактная поверхность 50 может быть относительно плоской поверхностью 119, при этом сила трения между этой контактной поверхностью 50 и эксцентриковыми роликами 20 может обеспечивать однонаправленное вращение промежуточного подшипника 116.
На фигурах 7 и 8 узел 110 подшипника скольжения выполнен так, что, когда вал 112 поворачивается в первом направлении 28 (например, по часовой стрелке) вокруг оси 22 устройства подшипника, эксцентриковые ролики 20 входят в зацепление с контактной поверхностью 50 и побуждают промежуточный подшипник 116 или позволяют ему вращаться в первом направлении 28 вместе с вращающимся валом 112. Когда вал 112 поворачивается во втором направлении 30 (например, против часовой стрелки) вокруг оси 22 устройства подшипника, эксцентриковые ролики 20 скользят мимо контактной поверхности 50, предотвращая таким образом вращение промежуточного подшипника 116 или сопротивляясь этому вращению во втором направлении 30 вместе с вращающимся валом 112. Таким образом, проиллюстрированные варианты осуществления настоящего изобретения способствуют вращению промежуточного подшипника 116 сначала в первом направлении 28, даже когда вал 112 демонстрирует колебательное вращение вокруг оси 22 устройства подшипника.
Для содействия улучшенному распределению и механическому нанесению смазочного материала в узле 110 подшипника скольжения, промежуточный подшипник 116 может включать в себя признаки распределения, выполненные с возможностью распределения смазочного материала между 116 и наружным подшипником 118, между 116 и валом 112, или в обоих случаях. Например, в проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения 116 включает в себя выполненные в нем канавки 120 направленного потока, хотя другие типы признаков распределения могут быть использованы в других вариантах осуществления настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения канавки 120 могут проходить часть пути в промежуточном подшипнике 116. Подобные канавки 120 могут также проходить вдоль поверхности промежуточного подшипника 116, будучи обращенными в валу 112, для того чтобы обеспечить смазку между валом 112, промежуточным подшипником 116 и наружным подшипником 118. В вариантах осуществления настоящего изобретения с относительно слабыми нагрузками на узел 110 подшипника скольжения, канавки 120 могут полностью проходить через промежуточный подшипник 116, так что промежуточный подшипник 116 имеет ступеньки, расположенные в цилиндрической форме.
Канавки 120 направленного потока могут иметь специальную форму, чтобы содействовать нанесению смазочного материала, как только промежуточный подшипник 116 вращается в первом направлении 28. В проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения, например, канавки 120 повторяют криволинейный профиль, в котором вогнутая сторона криволинейного профиля обращена к первому направлению 28, с возможностью вращения в котором выполнен промежуточный подшипник 116. В других вариантах осуществления настоящего изобретения канавки 120 могут быть выполнены «крышеобразными», подобно V-образному рисунку. Другие формы и профили канавок 120 могут быть использованы в разных вариантах осуществления настоящего изобретения для содействия распределению смазочного материала в узле 110 подшипника скольжения.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может потребоваться обеспечить дублирование механизма эксцентрикового ролика 20 и контактной поверхности 50 между смонтированной на валу втулкой 114 и промежуточным подшипником 116. На фигуре 9 проиллюстрирован вариант осуществления узла 110 подшипника скольжения, который включает в себя дополнительный комплект эксцентриковых роликов 20, выполненных с возможностью вхождения в зацепление с другой контактной поверхностью 50. Более конкретно, сочленение первого эксцентрикового ролика 20 и контактной поверхностью 50 между валом 112 и промежуточным подшипником 116 может быть дополнено посредством второго сочленения эксцентрикового ролика 20 и контактной поверхностью 50 между промежуточным подшипником 116 и наружным подшипником 118. В проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения второй комплект эксцентриковых роликов 20 смонтирован на промежуточном подшипнике 116 с помощью втулки 122, расположенной на промежуточном подшипнике 116 и соединенной с ним, при этом вторая контактная поверхность 50 включает в себя относительно плоскую поверхность 124, расположенную на кромке наружного подшипника 118. Однако в других вариантах осуществления настоящего изобретения могут быть использованы разные компоновки этих деталей. Например, вторая контактная поверхность 50 наружного подшипника 118 может включать в себя зубья 70, подобно первой контактной поверхности промежуточного подшипника 116.
Второй комплект эксцентриковых роликов 20 и контактная поверхность 50, соединенные между промежуточным подшипником 116 и наружным подшипником 118, могут быть расположены таким образом, который предотвращает или оказывает сопротивление вращению промежуточного подшипника 116 во втором направлении 30 вокруг оси 22 устройства подшипника. Если первый комплект эксцентриковых роликов 20 не скользит мимо зубьев 70 первой контактной поверхности 50, как это требуется, когда вал 112 вращается во втором направлении 30, тогда второй комплект эксцентриковых роликов 20 может входить в зацепление с контактной поверхностью 50 наружного подшипника 118, чтобы предотвратить или оказать сопротивление вращению промежуточного подшипника 116 во втором направлении 30 вместе с валом 112. Когда вал 112 и промежуточный подшипник 116 вращаются вместе в первом направлении 28, второй комплект эксцентриковых роликов 20 может просто скользить по контактной поверхности 50 наружного подшипника 118. Таким образом, второй комплект эксцентриковых роликов 20 и контактная поверхность 50 могут обеспечивать дублирование первого комплекта эксцентриковых роликов 20 и соответствующей контактной поверхности 50 между валом 112 и промежуточным подшипником 116.
Подобные приемы могут быть применены к другим типам узлов 110 подшипника скольжения в дополнение к цилиндрическим подшипникам скольжения. Например, на фигуре 10 проиллюстрирован вариант осуществления узла 110 подшипника скольжения, который используется для обеспечения однонаправленного движения промежуточного подшипника 116 относительно сферического наружного подшипника 130. В этом варианте осуществления настоящего изобретения вал 112 может вращаться в любом направлении, но цилиндрический промежуточный подшипник 116 может вращаться главным образом в первом направлении 28 между сферическим наружным подшипником 130 и валом 112. Как описано выше со ссылкой на фигуру 9, внешний участок сферического подшипника 130 может включать в себя зубья 70, плоскую поверхность 124 трения или эксцентриковые ролики 20, выполненные с возможностью вхождения в зацепление с промежуточным участком сферического подшипника 130, для того чтобы удерживать этот промежуточный участок от вращения вокруг оси 22 устройства подшипника во втором направлении 30.
На фигуре 11 проиллюстрирован способ 150 для смазки узла 110 подшипника скольжения, используемого в вращательно-колебательных применениях. Способ 150 включает в себя содействие (блок 152) колебательному движению вала 112 вокруг оси 22 устройства подшипника. Способ 150 также включает в себя обеспечение (блок 154) вращения промежуточного подшипника 116 вокруг оси 22 устройства подшипника в первом направлении 28, когда вал 112 вращается в первом направлении 28. Кроме того, способ 150 может включать в себя забор и перераспределение (блок 156) смазочного материала между промежуточным подшипником 116 и наружным подшипником 118 посредством канавок 120, выполненных в промежуточном подшипнике 116, когда промежуточный подшипник 116 вращается в первом направлении 28. Кроме того, способ 150 включает в себя обеспечение сопротивления или предотвращение (блок 158) вращения промежуточного подшипника 116 вокруг оси 22 устройства подшипника во втором направлении 30, когда вал 112 вращается во втором направлении 30. Следует отметить, что в описанных выше вариантах осуществления настоящего изобретения промежуточный подшипник 116 может слегка поворачиваться во втором направлении 30 в ответ на вращение вала 112 во втором направлении 30. Однако протяженность этого поворота может быть ничтожно малой по сравнению с протяженностью поворота промежуточного подшипника 116 в первом направлении 28, как позволяют эксцентриковые ролики 20 и контактная поверхность 50.
Хотя только некоторые признаки представленных вариантов осуществления настоящего изобретения были здесь проиллюстрированы и описаны, многие модификации и изменения будут понятны специалистам в данной области техники. Поэтому понятно, что приложенная формула изобретения охватывает все эти модификации и изменения, поскольку они подпадают под весь объем настоящего изобретения.
1. Система для смазки узла подшипника скольжения, содержащая узел подшипника скольжения, выполненный с возможностью обеспечения вращения вала вокруг оси устройства подшипников вала, в котором узел подшипника скольжения содержит вал, цилиндрический промежуточный подшипник, расположенный вокруг вала, и наружный подшипник, расположенный вокруг цилиндрического промежуточного подшипника, при этом узел подшипника скольжения выполнен с возможностью содействия колебательному движению вала относительно наружного подшипника, так что, когда вал вращается в первом направлении вокруг оси устройства подшипника, цилиндрический промежуточный подшипник вращается вокруг оси устройства подшипника в первом направлении, а когда вал вращается во втором направлении, противоположном первому направлению, вокруг оси системы подшипника, вращение цилиндрического промежуточного подшипника вокруг оси системы подшипника испытывает сопротивление или предотвращается, при этом узел подшипника скольжения содержит первый эксцентриковый ролик, выполненный с возможностью вхождения в зацепление с первой контактной поверхностью, чтобы содействовать вращению цилиндрического промежуточного подшипника вокруг оси системы подшипника, когда вал вращается в первом направлении, и предотвращать вращение цилиндрического промежуточного подшипника вокруг оси системы подшипника во втором направлении, когда вал вращается во втором направлении, при этом первая контактная поверхность содержит стенку, поперечно ориентированную относительно оси системы подшипника.
2. Система по п.1, в которой первый эксцентриковый ролик соединен с валом через втулку, расположенную вокруг вала и соединенную с валом, при этом первая контактная поверхность расположена на цилиндрическом промежуточном подшипнике.
3. Система по п. 1, в которой первый эксцентриковый ролик соединен с цилиндрическим промежуточным подшипником.
4. Система по п. 1, в которой первый эксцентриковый ролик и первая контактная поверхность выполнены так, что смещающая сила между первым эксцентриковым роликом и первой контактной поверхностью удерживает первый эксцентриковый ролик и первую контактную поверхность в зацеплении.
5. Система по п. 1, в которой первая контактная поверхность содержит сцепляющие зубья вдоль стенки для сцепления с первым эксцентриковым роликом.
6. Система по п. 1, в которой узел подшипника скольжения содержит второй эксцентриковый ролик, выполненный с возможностью вхождения в зацепление со второй контактной поверхностью, для предотвращения вращения цилиндрического промежуточного цилиндрического подшипника вокруг оси системы подшипника во втором направлении, при этом второй эксцентриковый подшипник продолжается от цилиндрического промежуточного подшипника, и вторая контактная поверхность находится на наружном подшипнике, при этом вторая контактная поверхность содержит стенку, ориентированную поперечно оси системы подшипника.
7. Система по п. 6, в которой первый эксцентриковый ролик ориентирован в первом направлении, чтобы поворачиваться на определенный угол с первой контактной поверхностью, при этом второй эксцентриковый ролик ориентирован во втором направлении, противоположном первому направлению, чтобы поворачиваться на определенный угол со второй контактной поверхностью.
8. Система по п.1, в которой наружный подшипник содержит цилиндрический подшипник.
9. Система по п. 1, в которой наружный подшипник содержит сферический подшипник.
10. Система для смазки узла подшипника скольжения, содержащая:
вал, аксиально центрированный с осью устройства подшипника, первую втулку, расположенную вокруг вала и непосредственно соединенную с валом,
цилиндрический промежуточный подшипник, расположенный вокруг вала,
первый эксцентриковый ролик, содержащий первый конец, соединенный с первой втулкой, и второй конец, в контакте с контактной поверхностью цилиндрического промежуточного подшипника, причем контактная поверхность содержит стенку, поперечно ориентированную относительно оси системы подшипника;
и неподвижный наружный подшипник, расположенный вокруг цилиндрического промежуточного подшипника,
в котором первый эксцентриковый ролик выполнен с возможностью вхождения в зацепление с контактной поверхностью цилиндрического промежуточного подшипника таким образом, что это способствует вращению цилиндрического промежуточного подшипника в первом направлении вокруг оси системы подшипника, когда вал вращается в первом направлении, при этом первый эксцентриковый ролик выполнен с возможностью скольжения относительно контактной поверхности цилиндрического промежуточного подшипника, чтобы предотвращать или тормозить вращение цилиндрического промежуточного подшипника во втором направлении вокруг оси системы подшипника, когда вал вращается во втором направлении, противоположном первому направлению.
11. Система по п.10, в которой контактная поверхность цилиндрического промежуточного подшипника содержит сцепляющие зубья, при этом первый эксцентриковый ролик подпружинен с возможностью вхождения в сцепление с зубьями, когда вал вращается в первом направлении.
12. Система по п.10, содержащая вторую втулку, расположенную вокруг и соединенную с цилиндрическим промежуточным подшипником, и второй эксцентриковый ролик, содержащий первый конец, соединенный с возможностью вращения со второй втулкой, и второй конец, в контакте с контактной поверхностью наружного подшипника, при этом второй эксцентриковый ролик выполнен с возможностью вхождения в зацепление с контактной поверхностью наружного подшипника, чтобы предотвращать вращение цилиндрического промежуточного подшипника во втором направлении вокруг оси устройства подшипника, когда вал вращается во втором направлении.
13. Система по п.10, в которой цилиндрический промежуточный подшипник содержит элементы распределения, выполненные с возможностью содействия распределению смазочного материала между цилиндрическим промежуточным подшипником и наружным подшипником, между цилиндрическим промежуточным подшипником и валом или в обоих случаях.
14. Система по п.13, в которой элементы распределения содержат канавки, выполненные в цилиндрическом промежуточном подшипнике.
15. Система по п.14, в которой канавки проходят через цилиндрический промежуточный подшипник между валом и наружным подшипником.
16. Система по п.14, в которой каждая из канавок содержит криволинейный профиль, при этом вогнутая сторона криволинейного профиля обращена в первом направлении.
17. Система по п.10, в которой контактная поверхность цилиндрического промежуточного подшипника содержит поперечно оси системы подшипника и канавки или зубья.
18. Способ смазывания узла подшипника скольжения, включающий в себя
вращение вала, вокруг оси системы подшипника вала, при этом узел подшипника скольжения содержит втулку, расположенную на валу, цилиндрический промежуточный подшипник, расположенный вокруг вала, и наружный подшипник, расположенный вокруг цилиндрического промежуточного подшипника;
вращение цилиндрического промежуточного подшипника вокруг оси устройства подшипника в первом направлении, когда вал вращается в первом направлении вокруг оси системы подшипника; и
создание сопротивления вращению цилиндрического промежуточного подшипника вокруг оси системы подшипника во втором направлении, противоположном первому направлению, когда вал вращается во втором направлении вокруг оси системы подшипника, при этом вращение цилиндрического промежуточного подшипника вокруг оси системы подшипника в первом направлении включает в себя вхождение в зацепление эксцентрикового ролика, соединенного с втулкой, с контактной поверхностью, соединенной с цилиндрическим промежуточным подшипником, когда вал вращается в первом направлении, причем контактная поверхность проходит поперечно оси системы подшипника, при этом создание сопротивления вращению цилиндрического промежуточного подшипника включает в себя скольжение контактной поверхности цилиндрического промежуточного подшипника относительно эксцентрикового ролика, когда вал вращается во втором направлении.
19. Способ смазывания узла подшипника скольжения, включающий в себя
вращение вала, вокруг оси системы подшипника вала, при этом узел подшипника скольжения содержит втулку, расположенную на валу, цилиндрический промежуточный подшипник, расположенный вокруг вала, и наружный подшипник, расположенный вокруг цилиндрического промежуточного подшипника;
вращения цилиндрического промежуточного подшипника вокруг оси устройства подшипника в первом направлении, когда вал вращается в первом направлении вокруг оси системы подшипника;
создание сопротивления вращению цилиндрического промежуточного подшипника вокруг оси системы подшипника во втором направлении, противоположном первому направлению, когда вал вращается во втором направлении вокруг оси системы подшипника;
и перераспределение смазочного материала между цилиндрическим промежуточным подшипником и наружным подшипником посредством канавок, выполненных в цилиндрическом промежуточном подшипнике, когда цилиндрический промежуточный подшипник вращается в первом направлении.
