Конический роликоподшипник

 

Конический роликовый подшипник относится к области машиностроения и может быть использован в подшипниковых узлах. Подшипник содержит наружное безбортовое и внутреннее с бортами кольца с одной или несколькими коническими дорожками качения, конические ролики, массивный гребенчатый сепаратор в виде фланца и перемычек, расположенных на цилиндрической поверхности с диаметром, меньшим внутреннего диаметра фланца. Боковые стороны перемычек выполнены в виде элементов цилиндрической поверхности с диаметром, номинально равным диаметру большего торца ролика, ось которой расположена в одной плоскости с осями ролика и подшипника и наклонена к оси подшипника больше, чем ось ролика, на величину, равную углу ее пересечения с осью ролика в плоскости его большего торца, определяемому зависимостью: Δα = (D_w·β):(2E), где D_w - диаметр большего торца ролика; β - угол наклона образующей ролика к его оси; E - расстояние между наружной поверхностью перемычки сепаратора и центроидой осей роликов. Применение подшипника предлагаемой конструкции позволит снизить затраты на его производство и улучшить базирование и направление роликов сепаратором. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в подшипниковых узлах.

Известны конические роликоподшипники, состоящие из наружного кольца без бортов, внутреннего кольца с бортами, конических роликов и штампованных сепараторов из листового материала в виде чашки с окнами /1/. Для изготовления сепараторов таких подшипников требуется дорогостоящий комплект штампов для формирования чашки, пробивки окон, чеканки перемычек и обжимки собранного блока. При сборке подшипника необходимо спрессовать сепаратор в предварительно собранном блоке: внутреннее кольцо - ролики - сепаратор. Все это делает слишком дорогостоящим изготовление подшипников при ограниченных объемах производства в мелкосерийном и серийном производстве.

Известны конические подшипники с массивным точеным или литым сепаратором с закрытыми окнами для размещения роликов /2/. При изготовлении сепараторов таких подшипников необходима обработка протягиванием призматических окон и зачеканка перемычек сепаратора для предотвращения выпадания роликов. Это приводит к повышению стоимости изготовления подшипника. К недостаткам известной конструкции можно также отнести недостаточно точное базирование роликов в окнах сепаратора, имеющих только линейный контакт призматического окна с коническим роликом.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание конструкции подшипника, позволяющего снизить затраты на его производство и улучшить базирование и направление роликов сепаратором.

Указанная задача решается тем, что в коническом роликоподшипнике, содержащем наружное безбортовое и внутреннее с бортами кольца с одной или несколькими коническими дорожками качения, конические ролики, массивный гребенчатый сепаратор в виде фланца и перемычек, внутренние поверхности которых расположены на цилиндрической поверхности с диаметром, меньшим внутреннего диаметра фланца, согласно изобретения каждая из боковых сторон перемычек выполнен в виде элемента цилиндрической поверхности с диаметром, номинально равным диаметру большего торца ролика. Ось цилиндрической поверхности расположена в одной плоскости с осями ролика и подшипника и наклонена к оси подшипника больше, чем ось ролика, на величину, равную углу ее пересечения с осью ролика. Причем эти оси пересекаются в плоскости большего торца ролика.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен предлагаемый подшипник в осевом разрезе на примере подшипника с одним рядом роликов; на фиг. 2 - сепаратор подшипника; на фиг. 3 - сечение ролика в плоскости А-А, проходящей через торцы перемычек сепаратора на фиг. 1.

Конический роликоподшипник состоит из наружного кольца 1 с конической дорожкой качения 2, внутреннего кольца 3 с бортиками 4, 5 и конической дорожкой качения 6, конических роликов 7 и гребенчатого массивного сепаратора в виде фланца 8 с внутренним диаметром "d" и перемычек 9. Внутренние поверхности перемычек 9 расположены на цилиндрической поверхности 10 с диаметром "d₁", меньшим внутреннего диаметра "d" фланца 8, и взаимодействуют с рабочей торцевой поверхностью 11 опорного бортика 4 внутреннего кольца 3. Донышки 12 гнезд сепаратора и торцы 13 перемычек 9 сепаратора обеспечивают надежное его базирование в осевом направлении подшипника. Боковые стороны перемычек 9 выполнены как элементы цилиндрической поверхности 14, диаметр которой "D" номинально равен диаметру "D_w" большего торца ролика 7. Ось "а-а" цилиндрической поверхности 14 перемычки 9 расположена в одной плоскости с осью "б-б" ролика 7 и осью "в-в" подшипника и наклонена к оси "в-в" подшипника больше, чем ось "б-б" ролика 7 на величину, равную углу ее пересечения Δα с осью "б-б" ролика 7 в плоскости его большего торца. Угол Δα определяется зависимостью: где D_w- диаметр большего торца ролика 7; β - угол наклона образующей ролика 7 к его оси "б-б"; E - расстояние между наружной поверхностью перемычки 9 сепаратора и центроидой "г-г" осей.

Примерно половина длины перемычки 9 сепаратора со стороны открытого их торца 15 выполнена в виде наружной конической поверхности 16, образующая которых параллельна оси "а-а" гнезд сепаратора.

Диаметр ролика 7 в плоскости сечения А-А, проходящей через торцы 15 перемычек 9 (см. фиг. 3), равен: D₁ = D_w-2Hβ, где H - длина перемычки 9.

Если бы ось "а-а" цилиндрического гнезда 14 сепаратора была соосна с осью "б-б" ролика 7, то в сечении А-А между поверхностями перемычек 9 и роликом 7 по всей окружности расстояние в радиальном направлении ролика 7 равнялось бы (фиг. 3):
Чтобы лишить ролик 7 ненужного перемещения в гнезде сепаратора, образованном цилиндрическими поверхностями 14 перемычек 9, и предотвратить его выпадание, необходимо, чтобы боковые поверхности 14 перемычек 9 расположились на окружности с центром O, которая смещена от центроиды "г-г" роликов 7 на расстояние

где KK₁ - величина перемещения кромки перемычки 9 для обеспечения базирования ролика 7 по всей длине перемычки 9;
γ - угол охвата ролика 7 перемычкой 9 в окружном направлении над центроидой "г-г" роликов 7.

В свою очередь
Чтобы обеспечить перемещение цилиндрической поверхности гнезда 14 сепаратора в сечении А-А на величину OO₁, необходимо ее ось "а-а" повернуть относительно оси "б-б" ролика 7 на угол, определяемый:

В собранном подшипнике сепаратор базируется внутренней цилиндрической поверхностью фланца 8 на соответствующую цилиндрическую поверхность опорного бортика 4, а выступающими вовнутрь торцами 13 перемычек 9 - с рабочей торцевой поверхностью 11 опорного бортика 4 внутреннего кольца 3, которая направляет большие торцы роликов 7, а также донышками 12 гнезд - с торцами роликов 7, положение которых в подшипнике фиксируется конусами дорожек качения 2 и 6 наружного 1 и внутреннего 3 колец соответственно.

Сборка подшипника осуществляется следующим образом.

Внутреннее кольцо 3 укладывается широким торцом на горизонтальную плоскость. Под сепаратор подставляются подставки такой высоты, чтобы уложенные в гнезда ролики 7 свободно лежали на наружном диаметре 17 маленького бортика 5. Затем подставки из-под сепаратора убираются и вручную или кольцевой оправкой на прессе через узкие торцы роликов 18 они все одновременно проталкиваются через бортик. При этом свободу роликам 7 для перемещения вдоль оси "в-в" подшипника до их "защелкивания" между бортиками 4,5 внутреннего кольца 3 обеспечивает упругая деформация перемычек 9 на податливом их основании - кольцевом фланце 8 и зазоры между роликами 7 и перемычками 9 сепаратора.

Выполнение поверхностей перемычек сепаратора, образующих гнезда, в виде цилиндрической поверхности позволяет упростить их изготовление, например, на металлорежущем оборудовании цилиндрическим зенкером или пуансоном литейной формы при литье из пластмасс или алюминиевых сплавов.

Наклон оси цилиндрической поверхности перемычек к оси конического ролика позволяет обеспечить практически полный контакт перемычки с роликом по наружному контуру перемычек и обеспечить предотвращение выпадания роликов из собранного блока "внутреннее кольцо - сепаратор - ролики" в процессе сборки, транспортировки и хранения подшипников и сборки узла назначения.

Литература
1. Подшипник 2007114 ГОСТ 333-79 В.А. Анурьев "Справочник конструктора-машиностроителя". - М.: Машиностроение, 1982.

2. В. М. Кошель Подшипник качения. - Минск: Наука и техника, 1993, стр. 22.

Формула изобретения

Конический роликоподшипник, содержащий наружное безбортовое и внутреннее с бортами кольца с одной или несколькими коническими дорожками качения, конические ролики, массивный гребенчатый сепаратор с фланцем, выполненным с возможностью базирования на цилиндрической поверхности соответствующего борта внутреннего кольца, и перемычками, выступающими вовнутрь с возможностью взаимодействия с рабочей торцевой поверхностью указанного борта, отличающийся тем, что каждая из боковых сторон перемычек выполнена в виде элемента цилиндрической поверхности, диаметр которой номинально равен диаметру большего торца ролика, а ее ось расположена в одной плоскости с осями соответствующего ролика и подшипника, наклонена к оси подшипника больше, чем ось ролика, и пересекает последнюю в плоскости большего торца ролика, при этом угол пересечения этих двух осей определен зависимостью

где D_W - диаметр большего торца ролика;
β - угол наклона образующей ролика к его оси;
Е - расстояние между наружной поверхностью перемычки сепаратора и центроидой осей роликов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3