Многоярусный подшипник с четным количеством ярусов и способ его сборки

 

Многоярусный подшипник с четным количеством ярусов и способ его сборки. Сущность изобретения: многоярусный подшипник с четным количеством ярусов содержит наружное, внутреннее и промежуточные кольца. Между кольцами помещены радиальные тела качения. Элементы стабилизации вращения промежуточных колец выполнены в виде упорных тел качения. Упорные тела качения установлены в два ряда с двух сторон от радиальных, расположенных по меньшей мере в один ряд. Каждое нечетное промежуточное кольцо выполнено в виде двутавра в сечении. Каждое четное промежуточное кольцо выполнено монолитным. В другом варианте выполнения подшипника каждое нечетное промежуточное кольцо выполнено монолитным. Каждое четное - в виде двутавра в сечении. При этом наружное и внутреннее кольца выполнены швеллерообразного сечения. Сборка многоярусного подшипника с четным количеством ярусов включает установку половин двутавровых и швеллерных в сечении колец на плоскость. На них устанавливают упорные тела качения первого ряда всех ярусов. Затем устанавливают монолитные кольца в сборе с предварительно установленным в них радиальными телами качения всех ярусов и рядов. На них устанавливают упорные тела качения второго ряда всех ярусов. Затем устанавливают вторые половины двутавровых и швеллерных колец и скрепляют их с первыми половинами. 3 с и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к системам подшипников с плавающим кольцом.

Наиболее близким по технической сущности является устройство двухярусного подшипника, содержащее наружное, внутреннее и промежуточное кольца, между которыми помещены тела качения, расположенные в два яруса [1] Описанное устройство имеет тот недостаток, что не обеспечивает повышение предельной скорости вращения и надежности при аксиальных нагрузках, упрощение и сокращение времени сборки.

Технический результат, получаемый от использования изобретения заключается в повышении предельной скорости вращения, увеличения надежности при аксиальных нагрузках, упрощении сборки и сокращении времени сборки.

На фиг. 1, 2 показаны два варианта исполнения многоярусного подшипника.

Устройство многоярусного подшипника с четным количеством ярусов, например, двух, четырех, шести, восьми, десяти, двенадцати и т.д. содержит наружное 1 и внутреннее 2 кольца, между которыми помещены тела качения и промежуточные кольца. Тела качении 3, 4, 5, 6, 7, 8 выполнены в виде шариков или в виде роликов, установленных в ярусах. А промежуточные кольца 9, 10, 11, 12, 13 выполнены в количестве, на одно меньше количества ярусов, n-1. Каждое нечетное промежуточное кольцо 9, 11, 13, выполнено в виде двутавра, в желобах которого выполнены радиальные дорожки катания, в которые помещены радиальные тела качения 3, 4, 5, 6, 7, 8, а также выполнены упорные дорожки катания, в которые помещены упорные тела качения 14, 15, 16, 17, 18, 19 одного ряда всех ярусов с одной стороны и второго ряда 20, 21, 22, 23, 24, 25 всех ярусов со второй стороны. Наружное кольцо 1 с внутренней стороны снабжено радиальными дорожками катания, в которые помещены тела качения 3 первого яруса, а с торцов наружное кольцо снабжено упорными дорожками катания, в которые помещены упорные тела качения 14 и 20 первого и второго ряда первого яруса. Внутреннее кольцо 2 с наружной стороны снабжено радиальными дорожками катания, в которые помещены радиальные тела качения последнего яруса, в данном случае шестого яруса 8. А с торцов внутреннее кольцо 2 снабжено упорными дорожками катания, в которые помещены упорные тела качения последнего яруса, в данном случае тела качения 19 и 25. Промежуточные четные кольца 10 и 12 с наружной и внутренней стороны снабжены радиальными дорожками катания 4 и 5, 6 и 7, а с торцов каждое четное промежуточное кольцо 10 и 12 снабжены дорожками катания для упорных тел качения 15 и 21, 16 и 22, 17 и 23, 18 и 24 одного и второго ряда. Многоярусный подшипник с четным количеством ярусов выполняют набором наружного 1 и внутреннего 2 колец и промежуточными кольцами нечетного и четного в количестве на одно меньше количества ярусов тел качения между которыми они помещены. Например, для двухъярусного подшипника берут наружное 1, внутреннее 2 и одно промежуточное кольцо 9 и между ними помещают радиальные тела качения 3 первого яруса, вращающегося с наименьшей скоростью по отношению к скорости вала 26, и второго яруса 4, вращающиеся со скоростью большей, чем тела качения первого яруса 3, но меньше чем вал 25. Между наружным 1 и внутренним 2 кольцами и промежуточным кольцом 9 помещены также упорные тела качения 14 и 20 первого яруса и 15 и 21 второго яруса для четырехъярусного подшипника кроме наружного 1 и внутреннего 2 колец и три промежуточных кольца: два нечетных 9 и 11 и выполненных в виде двутавра в сечении и одно четное кольцо 10, помещенное между ними, а количество радиальных тел качения выполнено в количестве четырех 3 первого, 4 второго, 5 третьего, 6 четвертого ярусов и, соответственно, упорных подшипников тела качения 14, 15, 16, 17 одного ряда и 20, 21, 22, 23 второго ряда всех ярусов. Для шестиярусного подшипника кроме наружного 1 и внутреннего 2 колец берут пять промежуточных колец, т.е. на одно меньше, на которых нечетные 9, 11, 13 выполнены в виде двутавра, и четные 10 и 12, помещенные между ними, а количество радиальных тел качения выполнено в количестве, равном шести: 3 первого, 4 второго, 5 третьего, 6 - четвертого, 7 пятого, 8 шестого ярусов, и упорные тела качения 14, 15, 16, 17, 18, 19 одного ряда и 20, 21, 22, 23, 24, 25 второго ряда всех шести ярусов. Для восьмиярусового подшипника кроме наружного 1 и внутреннего 2 колец берут промежуточные кольца в количестве на одно меньше чем количество ярусов, т.е. семь промежуточных колец четыре нечетных промежуточных кольца, выполненных в виде двутавра в сечении, и трех четных промежуточных кольца, помещенных между ними, а количество радиальных тел качения выполнено в количестве, равном восьми ярусам и восемь ярусов в два ряда упорных тел качения. Для десятиярусного подшипника кроме наружного 1, внутреннего 2 колец берут девять, на одно меньше, промежуточных колец, из которых пять нечетных колец, выполненных в виде двутавра в сечении, а четыре четных кольца помещены между ними, а количество радиальных тел качения выполнено в количестве, равном десяти и десять ярусов упорных тел качения, расположенных в два ряда с двух сторон от радиальных тел качения, которых может быть один, два, три и т.д. количество рядов. Для упрощения сборки нечетные промежуточные кольца 9, 11, 13 выполняют из двух колец, разделенных линией раздела 27 и соединенных элементами крепления 28, а радиальные дорожки катания выполнены общими для всех рядов радиальных тел качения, т.е. между радиальными соседними рядами тел качения нет буртиков. Линия раздела 27 находится между соседними рядами радиальных тел качения и разделяет кольцо 9, 11, 13 на две зеркально симметричные части. Симметричные части колец 9, 11 и 13 позволяют автоматизировать изготовление составных колец, т.к. для их изготовления можно использовать одинаковые технологические циклы. Для повышения прочности на одной половине кольца 9, 11, 13 выполняют все дорожки для радиальных тел качения, а линию раздела устанавливают на одном из краев общей дорожки катания, например 29, т.к. элементы крепления 28, винты, болты или шпильки ввинчивают в отверстия, выполненные между дорожками катания, а пропускают болты, винты 28 через второе кольцо, которое не имеет дорожек катания. Для крепления подшипника на валу 26, внутреннее кольцо 2 снабжено дополнительным кольцом 20 крепления, выполненным заодно с внутренним кольцом 2 и в котором выполнены отверстия, в которые пропущены элементы крепления 31 винты, болты и т.п. В корпусе 32 подшипник крепят за дополнительное кольцо 33, выполненное заодно с наружным кольцом 1, и в котором выполнены отверстия, в которые пропущены элементы крепления 31.

Устанавливают подшипник на вал 26 внутренним кольцом 2 на посадке без натяга и крепят элементами крепления 31, пропущенными через отверстия, выполненные в крепежном кольце 30. В корпусе 32 подшипник устанавливают без натяга наружным кольцом 1 и крепят элементами крепления 31, пропущенными через отверстия, выполненные в дополнительном кольце 33.

Способ сборки многоярусного подшипника с четным количеством ярусов заключается в установке тел качения между кольцами и состоит в следующей последовательности: сначала на полость сборочного стола устанавливают одни половины нечетных промежуточных колец 9, 11, 13, на которые устанавливают затем упорные тела качения 14, 15, 16, 17, 18, 19 одного ряда всех ярусов. Затем на внутреннее 1, наружное 2 и все четные кольца промежуточные 10, 12 устанавливают ряды радиальных тел качения 3, 4, 5, 6, 7, 8 всех ярусов, преимущественно собранных в сепараторы невыпадающими. Затем внутреннее 1, наружное 2 и четные промежуточные кольца 10, 12 с установленными на них радиальными телами качения 3, 4, 5, 6, 7 и 8 устанавливают на тела качения 15, 14, 16, 17, 18, 19 упорных подшипников первого ряда. Затем в дорожки катания наружного 1, внутреннего 2 и четных промежуточных колец устанавливают тела качения 20, 21, 22, 23, 24, 25 упорных подшипников второго ряда всех ярусов, на которые устанавливают затем вторые половины нечетных промежуточных колец 9, 11, 13 и скрепляют с первыми половинами элементами крепления 28.

Работает многоярусный подшипник с четным количеством ярусов следующим образом. При вращении вала 26 одновременно с ним вращается внутреннее кольцо 2 с наибольшей скоростью, которое передает вращение радиальным телам качения шестого 8, восьмого, десятого и т.д. яруса, которые в свою очередь передают вращение следующему промежуточному кольцу 13 и т.д. по цепи тела качения 7, кольцо 12, тела качения 6, кольцо 11, тела качения 5, кольцо 10, тела качения 4, кольцо 9 и тела качения 3, вращающиеся с наименьшей скоростью и неподвижное наружное кольцо 1. При наличии осевой нагрузки слева направо со стороны вала 26 восприятие ее будет проведено по цепи: кольцо 2, тела качения 19, кольцо 13, тела качения 24, кольцо 12, тела качения 17, кольцо 11, тела качения 22, кольцо 10, тела качения 15, кольцо 9, тела качения 20, кольцо 1 и корпус. При наличии противоположной осевой нагрузки ее восприятие будет проведено по вторым упорным телам качения: кольцо 2-25-13-18-12-23-11-16-10-21-9-14 и наружное кольцо 1 и корпус 32, обеспечивая стабилизацию вращения вала 26.

Второй вариант шестиярусного, восьми-, десяти-, двенадцати и т.д. ярусного подшипника с четным количеством ярусов отличается от первого варианта выполнением наружного 1-2 и внутреннего 2-2 колец, выполненных в виде швеллеров в сечении, обращенных желобами друг к другу и составленными из двух колец каждое разделенных линией раздела 27-2 или 29-2 и на уголки скрепленных элементами крепления 28-2. А нечетные кольца 9-2, 11-2, 13-2 выполнены монолитными, снабженными радиальными дорожками катания с наружной и с внутренней сторон, а с торцов двумя концентрическими дорожками катания для упорных тел качения. А все четные 10-2, 12-2 промежуточные кольца выполнены в виде двутавра в сечении, в желобах которых выполнены радиальные и упорные дорожки катания, и выполнены из двух частей, разделенных по линии 27-2 или 29-2 и соединенных элементами крепления 28-2. Установку подшипника устанавливают в корпус 32 и на вал 26 без натяга и крепят элементами крепления 31 за дополнительные кольца 33-2 и 30-2, выполненные заодно с наружным 1-2 и внутренним 2-2 кольцами. Подшипник так же имеет шесть ярусов радиальных тел качения 3-2, 4-2, 5-2, 6-2, 7-2, 8-2, расположенных в два ряда в шесть ярусов, тела качения упорных подшипников 14-2, 15-2, 16-2, 17-2, 18-2, 19-2 и 20-2, 21-2, 22-2, 23-2, 24-2, 25-2 второго ряда.

Работает шестиярусный подшипник второго варианта аналогично первому варианту, т. е. вращение передается от вала 26, например, к телам качения 8-2, 7-2, 6-2, 5-2, 4-2, 6-2 радиальным, каждый ярус которых вращается почти в два раза меньше предыдущего. При наличии осевой нагрузки она воспринимается упорными телами качения независимо от радиальной нагрузки по цепи 2-2: 25-2, 13-2, 18-2, 12-2, 23-2, 11-2, 16-2, 10-2, 21-2, 14-2, 1-2 и корпус 32 слева направо и справа налево по цепи кольцо 2-2, 19-2, 24-2, 12-2, 17-2, 11-2, 22-2, 10-2, 15-2, 9-2, 20-2, 1-2 и корпус 32.

Сборку производят аналогично первому варианту. Установку на вал 26 и в корпус производят на посадке без натяга.

Устройство найдет применение в высокоскоростных механизмах и машинах.

Формула изобретения

1. Многоярусный подшипник с четным количеством ярусов, содержащий крайние и промежуточные радиальные кольца, между которыми установлены радиальные тела качения и элементы стабилизации вращения промежуточного кольца, выполненные в виде упорных тел качения, связанных с радиальными кольцами, отличающийся тем, что подшипник снабжен дополнительными радиальными кольцами и радиальными телами качения до образования четного количества ярусов и соответственным количеством элементов стабилизации, выполненных в виде дополнительно введенных упорных тел качения и упорных колец, жестко связанных с четными радиальными кольцами и выполненных заодно с ними в виде двутаврового сечения, радиальные тела качения установлены в четное количество ярусов, а упорные тела качения установлены в два ряда в равное с радиальными четное количество ярусов, связь которых с радиальными кольцами выполнена в виде расположения упорных тел качения между упорными кольцами двутавровых в сечении колец и торцами крайних и нечетных радиальных колец.

2. Многоярусный подшипник с четным количеством ярусов, содержащий крайние и промежуточные кольца, между которыми установлены радиальные узлы качения и элементы стабилизации вращения промежуточного кольца, выполненные в виде упорных тел качения, связанных с радиальными кольцами, отличающийся тем, что подшипник снабжен дополнительными радиальными кольцами и радиальными телами качения до образования четного количества ярусов и соответственным количеством элементов стабилизации, выполненных в виде дополнительных упорных тел качения и упорных колец, жестко связанных с нечетными радиальными кольцами, выполненных заодно с крайними радиальными кольцами с сечением в виде швеллеров, боковые полки которых обращены в сторону радиальных тел качения, и заодно с нечетными радиальными кольцами, выполненными с сечением в виде двутавра, а упорные тела качения установлены в два ряда в равное с радиальными четное количество ярусов, связь которых с радиальными кольцами выполнена в виде расположения упорных тел качения между упорными кольцами двутавровых и швеллерных в сечении колец и торцами четных радиальных колец.

3. Подшипник по пп.1 и 2, отличающийся тем, что кольца двутаврового и швеллерного сечения выполнены составными из двух частей, соединенных посредством элементов крепления по плоскости стыка, расположенной перпендикулярно аксиальной оси колец.

4. Подшипник по п.3, отличающийся тем, что каждая часть составного двутаврового в сечении кольца выполнена в сечении в виде тавра.

5. Подшипник по п.3, отличающийся тем, что каждая часть составного швеллерного в сечении кольца выполнена в сечении в виде уголка.

6. Подшипник по пп.1 3, отличающийся тем, что плоскость стыка составных двутавровых и швеллерных в сечении колец совпадает с одной из двух плоскостей, расположенных рядом с упорными кольцами, например на краю радиальных дорожек качения.

7. Подшипник по пп.1 6, отличающийся тем, что многорядные радиальные дорожки качения двутавровых и швеллерных в сечении колец выполнены общими для всех рядов.

8. Способ сборки многоярусного подшипника с четным количеством ярусов, заключающийся в установке тел качения между кольцами, отличающийся тем, что на упорные кольца первых частей двутавровых и швеллерных в сечении составных колец устанавливают упорные тела качения первого ряда всех ярусов, на которые затем устанавливают остальные радиальные кольца с установленными на них предварительно радиальными телами качения всех ярусов и всех рядов, на торцевые поверхности которых затем устанавливают второй ряд упорных тел качения всех ярусов, на которые затем устанавливают вторые части двутавровых и швеллерных в сечении колец, которые скрепляют с первыми частями элементами крепления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2