Способ выравнивания нагрузки между телами качения подшипника

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях машин, механизмов и, в частности, в подшипниковых узлах. Способ выравнивания нагрузки между телами качения подшипника заключается в том, что на некоторой части посадочной поверхности, в пределах зоны нагружения, формируют микрорельеф посадочной поверхности. Изменяя линейные размеры, форму и/или плотность элементов микрорельефа на единицу длины посадочной поверхности в продольном или поперечном направлении, регулируют жесткость посадочной поверхности. Технический результат - демпфирование ударных нагрузок. 6 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях машин, механизмов и, в частности, в подшипниковых узлах (ПУ).

Известен ПУ для подшипника качения (ПК), имеющий опорные лапы для болтового крепления и наружные ребра жесткости, в котором для улучшения распределения нагрузки между телами качения ПК ребра жесткости имеют переменную высоту. При этом ее минимальный размер расположен по линии приложения рабочей нагрузки (а. с. 219338, кл. F 16 С 35/04).

Недостатком данного ПУ является невозможность применения данного способа выравнивания нагрузки между телами качения ПК для валов.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ выравнивания нагрузки между телами качения ПК, в котором одно из колец ПК снабжено средством разгрузки тел качения от рабочей нагрузки в виде локального изменения кривизны посадочной поверхности (ПП) (патент RU 1771253, кл. F 16 C 35/04, 1989).

Недостатком данного способа является необходимость в механической доработки ПК, предназначен для посадок с натягом.

Целью изобретения является упрощение и универсализация способа выравнивания нагрузки между телами качения ПК от рабочей нагрузки, демпфирование ударных нагрузок.

Применяемые способы формирования ПП ПК и/или ПП сопрягаемых с ПК деталей (вал, корпус, крышка и т.д.) для выравнивания нагрузки между телами качения предлагают изменение геометрии ПП ПК и/или ПП сопрягаемых с ПК деталей в виде локального изменения геометрии ПП (неглубокой выборки по некоторой части ПП в пределах зоны нагружения), влияние которой распространяется на всю или большую часть зоны нагрузки.

Предложенный способ выравнивания нагрузки между телами качения ПК от рабочей нагрузки заключается в том, что формируют ПП ПК и/или ПП сопрягаемых с ПК деталей, отличается тем, что на некоторой части ПП, в пределах зоны нагружения, формируют микрорельеф ПП.

Линейные размеры элементов микрорельефа ПП выбирают такими, чтобы не нарушался принцип Сен-Венана для дорожек качения (неравномерность напряжения на дорожке качения, возникающая от микрорельефа ПП, не превышала заданного значения), например соизмеримых с наименьшим линейным размером пятна контакта тел качения с дорожкой качения при максимальной рабочей нагрузке.

Жесткость ПП вдоль зоны нагружения определяют линейные размеры, форма и/или плотность микрорельефа на единицу длины ПП вдоль зоны нагружения. Изменяя линейные размеры, форму и/или плотность микрорельефа на единицу длины ПП в продольном и/или поперечном направлении в соответствии с распределением нагрузки по ПП, регулируют жесткость ПП в продольном и/или поперечном направлении.

В качестве элементов микрорельефа ПП могут использоваться, например, шероховатость, проточки, шлицы, резьба и т.д. В зависимости от посадки ПК в ПУ и нагрузки на ПК элементы микрорельефа подвергаются упругим и/или пластическим деформациям.

Предлагаемый способ выравнивания нагрузки между телами качения ПК от рабочей нагрузки позволяет более равномерно распределить нагрузку между телами качения ПК, демпфировать ударные нагрузки, что повышает нагрузочную способность и долговечность ПК, упрощает технологию изготовления ПП ПУ.

Для пояснения описываемого способа на чертеже показана ПП ПУ с использованием в качестве микролокальных изменений геометрии ПП резьбы.

Предложенный способ осуществляется следующим образом, описание работы ПК с местной нагрузкой на наружное кольцо приводится, когда в качестве микролокальных изменений геометрии ПП используют резьбу, в ПУ под ПП наружного кольца ПК нарезают резьбу О', внутренний диаметр которой равен диаметру наружного кольца ПК. Растачивают отверстие О под ПП наружного кольца ПК диаметром, равным диаметру наружного кольца ПК, с учетом посадки и эксцентриситетом ОО', равным рабочей высоте профиля резьбы, направленным в сторону приложения нагрузки Р на ПК. Вследствие расточки с эксцентриситетом относительно внутреннего диаметра резьбы профиль резьбы срезают от нуля - сечение С-С - до рабочей высоты профиля резьбы - сечение А-А, причем максимальная высота профиля резьбы - сечение С-С - находится по направлению действия нагрузки. Под действием сил, возникающих от посадки ПК в ПУ, и нагрузки происходит упругая и/или пластическая деформация резьбы, причем чем выше профиль резьбы, тем больше упругая и/или пластическая деформация, вследствие этого жесткость ПП изменяется от минимальной по направлению действия нагрузки до максимальной с противоположной стороны ПП. Формируя жесткость ПП обратно пропорционально распределению нагрузки на тела качения, мы выравниваем нагрузку на тела качения.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет более равномерно распределить нагрузку между телами качения ПК, демпфировать ударные нагрузки, упростить технологию изготовления ПП ПУ.

Формула изобретения

1. Способ выравнивания нагрузки между телами качения подшипника заключается в том, что формируют посадочные поверхности сопрягаемых с подшипником качения деталей и/или посадочные поверхности подшипника качения, отличающийся тем, что на некоторой части посадочной поверхности, в пределах зоны нагружения, формируют микрорельеф посадочной поверхности.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что линейные размеры элементов микрорельефа посадочной поверхности выбирают такими, чтобы не нарушался принцип Сен-Венана для дорожек качения от совместного действия нагрузки на подшипник качения и сил, возникающих при посадке подшипника качения в подшипниковый узел.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жесткость посадочной поверхности вдоль зоны нагружения формируют, изменяя линейные размеры, форма и/или плотность элементов микрорельефа на единицу длины посадочной поверхности вдоль зоны нагружения.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве элементов микрорельефа посадочной поверхности используют, например, шероховатость, проточки, шлицы, резьбу.

5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что размеры элементов микрорельефа посадочной поверхности соизмеримы с наименьшим линейным размером пятна контакта тел качения с дорожкой качения при максимальной рабочей нагрузке.

6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что формируют жесткость посадочной поверхности обратно пропорционально распределению нагрузки на тела качения.

7. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в зависимости от посадки подшипника качения в подшипниковый узел и нагрузки на подшипник качения элементы микрорельефа подвергают упругим и/или пластическим деформациям.

РИСУНКИ

Рисунок 1