Подшипник качения

 

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения и может быть использовано во всех отраслях промышленности. Подшипник качения содержит тела качения – ролики, которые выполнены двухступенчатыми. Больший диаметр ступени обкатывается только по дорожке качения наружного кольца подшипника, а меньший диаметр ступени ролика, выполненный, по меньшей мере, с двумя участками, обкатывается только по дорожке качения внутреннего кольца подшипника с постоянной и одинаковой частотой вращения. Тела качения – ролики - могут быть выполнены двухступенчатыми конического типа. Тела качения могут быть снабжены кольцами, взаимодействующими с дорожками качения подшипника и обкатывающимися по диаметрам ступенчатого ролика, кольца могут быть выполнены упругими трехопорными. Технический результат заключается в повышении частоты вращения подшипников, снижении величины упругого гистерезиса в зоне контакта тел качения с дорожками качения подшипника, обеспечении демпфирования колебаний нагрузки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения и может быть использовано во всех отраслях промышленности. Изобретение относится к важнейшим структурным элементам машин и приборов и составляет основную часть узлов трения.

Известны подшипники качения, содержащие внутреннее и наружное кольца с дорожками качения, размещенные между ними тела качения, выполненные в виде роликов, установленных в гнездах сепаратора.

Одним из недостатков известных стандартных подшипников качения при их эксплуатации является наличие трения качения с проскальзыванием тел качения.

Для примера, возьмем подшипник качения однорядный радиальный роликовый №2113 по ГОСТ 8328-75 (d65×D100×B18; d_p=9 мм, Z=20, d_1m=73,5 мм, D_1m=91,5 мм). За один оборот вала ролик d_p делает по дорожке качения внутреннего кольца d_1m

Nоборотов=π 73,5/π 9=8,166,

а по дорожке качения наружного кольца D_1m

Nоборотов=π 91,5/π 9=10,166.

Таким образом, ролик делает на два оборота больше, чем по дорожке внутреннего кольца - это и есть величина проскальзывания ролика. Таким образом, имеем трение качения с проскальзыванием.

Известен подшипник качения - прототип - по патенту FR 2699238, А кл. F 16 C 19/22, содержащий внутреннее и наружное кольца с дорожками качения, размещенные между ними тела качения, выполненные в виде роликов, установленных в гнездах сепаратора, у которого тела качения - ролики - выполнены двухступенчатыми, больший диаметр ступени, имеющий один участок контактирования только с дорожкой качения наружного кольца подшипника, а меньший диаметр ступени, выполненный с двумя участками, взаимодействующими только с дорожкой качения его внутреннего кольца с постоянной и одинаковой частотой вращения, при этом должно выполняться условие сборки подшипника:

d_1m/Dwm₁=D_1m/Dwm₂,

где d_1m - диаметр дорожки качения внутреннего кольца подшипника;

Dwm₁ - диаметр меньшей ступени ролика;

D_1m - диаметр дорожки качения наружного кольца подшипника;

Dwm₂ - диаметр большей ступени ролика,

а дорожка качения внутреннего кольца подшипника выполнена с одной проточкой для образования зазора с большим диаметром ступени ролика.

По новому варианту ролик должен быть двухступенчатым и должно выполняться условие сборки для подшипника №2113:

d_1m/Dwm₁=D_1m/Dwm₂=Const, 75,112/7,388=10,166(оборота)

91,5/9=10,166(оборота).

Условие сборки выполняется, и в результате мы имеем чистое качение тел качения как по наружной, так и по внутренней дорожкам качения колец подшипника.

Цель изобретения:

- обеспечение более высокой частоты вращения подшипника;

- снизить влияние упругого гистерезиса в зоне контакта тел качения с дорожками качения подшипника;

- обеспечить демпфирование колебаний нагрузки;

- обеспечить чистое качение без проскальзывания и радиально упорному подшипнику.

Поставленные цели и технический эффект предлагаемого изобретения достигается за счет того,

что ступень тела качения - ролика - с большим диаметром выполнена сферической или бочкообразной, а дорожка качения наружного кольца подшипника выполнена сферической;

что ступень тела качения - ролика - с меньшим диаметром выполнена конической;

что больший диаметр ступени ролика и его два участка с меньшим диаметром ступени выполнены коническими;

что тела качения - ролики - снабжены промежуточными кольцами, которые выполнены с увеличенным наружным диаметром по отношению к расчетному по условию сборки подшипника, последние контактируют и обкатываются своими наружными диаметрами с дорожками качения наружного и внутреннего колец подшипника, а внутренними диаметрами кольца контактируют и обкатываются по наружным диаметрам ступеней ролика;

что тела качения - ролики - снабжены кольцами, выполненными упругими трехопорными, например, с точечным контактом с дорожками качения подшипника;

что кольца, установленные на витом ролике, с внутренней стороны содержат сферическую поверхность;

что тело качения - ролик - состоит из одноступенчатого цилиндрического ролика, выполненного по диаметру меньшей ступени ролика, а больший диаметр ступени ролика выполнен в виде кольца.

На фиг.1 изображен подшипник качения радиальный однорядный роликовый с кольцевой проточкой на дорожке качения внутреннего кольца. Направление воспринимаемых нагрузок радиальное.

Подшипник качения состоит из наружного кольца 1, тел качения 2, сепаратора 3 внутреннего кольца 4. Отличается данный подшипник качения исполнением тел качения 2. Большая ступень качения по диаметру Dwm₂ выполнена со сферической поверхностью или бочкообразной. Данное исполнение обеспечивает точечный контакт большей ступени ролика с дорожкой качения наружного кольца 1.

Тела качения 2 выполнены с центральным отверстием.

Условие сборки подшипника качения на фиг.1:

d_1m/Dwm₁=D_1m/Dwm₂=Const,

Const, например, равна 7.

Как пример, 210/30=280/40=7, где Const - постоянное число, которое может быть как целым, так и дробным.

Данное условие сборки позволяет телам качения 2 обкатываться по дорожкам качения подшипника с одинаковой окружной скоростью, чем и достигается чистое качение тел качения 2 без проскальзывания.

На фиг.2 изображен подшипник качения радиальный роликовый сферический однорядный с выступающим внутренним кольцом и двумя защитными шайбами. Направление воспринимаемых нагрузок радиальное.

Подшипник качения состоит из тех же деталей, что на фиг.1, сепаратор не показан. Отличается данный подшипник исполнением кольца 1, в котором дорожка качения выполнена сферической.

Внутреннее кольцо 4 выполнено с кольцевой проточкой и содержит два участка - дорожки качения, с которыми контактируют цилиндрические поверхности тел качения 2 с меньшим диаметром ступени Dwm₁. Выступающие участки внутреннего кольца 4 выполнены сферическими.

Радиусы сферы кольца 1 и 4 проходят через ось подшипника в точке оси симметрии подшипника (вертикальная ось симметрии). Сферические участки кольца 4 контактируют с защитными шайбами 6, последние защемлены в проточках наружного кольца 1.

Больший диаметр ступени ролика Dwm₂ по внешней поверхности может быть выполнен со сферической или бочкообразной поверхностью. В первом случае, ролик будет иметь точечный контакт с дорожкой качения, а во втором случае - линейный, когда радиус сферы кольца 1 совпадает с радиусом бочкообразной поверхности ролика 2.

На внешних поверхностях (диаметрах Dwm₁ Dwm₂) выполнена накатка 7 типа пчелиных сот (глубина и ширина контура накатки выбирается в пределах от 0,05 до 0,15 мм и более в зависимости от габаритов тел качения и условий эксплуатации). Условие сборки подшипника качения на фиг.2 аналогично фиг.1.

На фиг.3 изображен подшипник качения радиальный роликовый однорядный закрытого типа с двумя защитными шайбами и замковыми упорными кольцами. Направление воспринимаемых нагрузок радиальное.

Подшипник качения данного типа предназначен для работы в экстремальных условиях (в космосе, в условиях крайнего севера, при температурах до -80°С).

Подшипник качения фиг.3 состоит из тех же деталей, что и на фиг.1. Отличается данный подшипник исполнением тел качения 2. Они содержат внутреннюю полость 8, выполненную, например, из пористой металлокерамики, а также кольцевые канавки 9, проточенные на цилиндрических участках ступенчатого ролика 2 и сообщающиеся каналами с внутренней полостью 8. Кольцевая канавка 9 и каналы также выполнены из пористой металлокерамики, которая содержит в себе смазку, например, ВНИИП-274Н.

На внешней поверхности тел качения по Dwm₁ и Dwm₂ выполнена накатка (как показано на фиг.2 поз.7). Подшипник содержит две защитные шайбы 6 и два замковых кольца 10, расположенных в кольцевых канавках кольца 4. Условие сборки подшипника качения аналогично подшипнику на фиг.1.

На фиг.4 изображен подшипник качения радиальный роликовый с игольчатыми роликами однорядный комплектный с сепаратором. Направление воспринимаемых нагрузок радиальное.

Подшипник качения данного типа состоит из наружного кольца 1, тел качения 2, сепаратора 3, внутреннего кольца 4.

Отличается тем, что тела качения выполнены с тремя ступенями большего диаметрами Dwm₁ и четырьмя ступенями меньшего диаметра Dwm₁. Дорожка качения с диаметром d_1m кольца 4 выполнена с тремя кольцевыми проточками для образования зазора для ступеней большего диаметра ролика 2. Условие сборки подшипника аналогично фиг.1.

На фиг.5 изображен подшипник качения радиальный роликовый сферический двухрядный с сепаратором и цилиндрическим отверстием. Направление воспринимаемых нагрузок радиальное и осевое в обе стороны.

Подшипник качения состоит из наружного кольца 1 с дорожкой качения сферического типа, тел качения 2, внутреннего кольца 4, сепаратор не показан.

Отличается данный подшипник исполнением внутреннего кольца 4, в котором выполнены две кольцевые проточки под углом для расположения с зазором большего диаметра ступени ролика Dwm₃. На внутреннем кольце 4 выполнены две наклонные дорожки качения, контактирующие с коническими участками меньшей ступени ролика 2 с диаметрами Dwm₁ и Dwm₂. Контакт данных поверхностей осуществляется по линии с наклонными дорожками качения (как и в конических подшипниках). Диаметр большей ступени ролика Dwm₃ контактирует по линии с дорожкой качения наружного кольца 1 сферического типа.

На фиг.6 изображен подшипник качения радиально-упорный роликовый однорядный с коническими роликами, например, с углом контакта (α до 30°). Направление воспринимаемых нагрузок радиальное и осевое только в одну сторону.

Подшипник качения состоит из наружного кольца 1, содержащего дорожку качения сферического типа, тел качения 2, сепаратора 3, внутреннего кольца 4 с кольцевой проточкой (как на фиг.5) и содержащего широкий торец (как у конического подшипника). Наклонная дорожка качения кольца 4 контактирует по линии с конической поверхностью, диаметрами меньшей ступени ролика Dwm₁ и Dwm₂.

Диаметр большей ступени ролика Dwm₃ контактирует по точке только с дорожкой качения сферического типа наружного кольца 1. Широкий торец кольца 4 осуществляет радиальный натяг и воспринимает осевое усилие.

На фиг.7 изображен подшипник качения радиально-упорный роликовый однорядный с коническими роликами ступенчатого типа. Подшипник качения данного типа состоит из тех же деталей, что и подшипник на фиг.6.

Отличается исполнением дорожки качения наружного кольца 1 - наклонная (коническая), а тела качения 2 выполнены коническими ступенчатого типа. Диаметры меньшей ступени ролика Dwm₁ и Dwm₂ контактируют по линии только с дорожкой качения внутреннего кольца 4. Диаметры большей ступени ролика (конического типа) Dwm₃ и Dwm₄ контактируют по линии только с дорожкой качения наружного кольца 1. Широкий торец в подшипнике качения осуществляет радиальный натяг и воспринимает осевое усилие.

На фиг.8 изображен подшипник качения радиально-упорный роликовый двухрядный с коническими роликами ступенчатого типа и двумя внутренними кольцами. Направление воспринимаемых нагрузок радиальное и осевое в обе стороны.

Подшипник допускает регулировку радиального и осевого зазора за счет компенсаторного кольца 11, сепаратор не показан.

На фиг.9 изображен подшипник качения радиальный роликовый однорядный с однобортовым внутренним кольцом и плоским упорным кольцом. Направление воспринимаемых нагрузок радиальное.

Подшипник качения данного типа состоит из наружного кольца 1, выполненного с двумя бортиками, тел качения 2, сепаратора 3, однобортового внутреннего кольца 4, выполненного с кольцевой проточкой, плоского упорного кольца 12.

На фиг.10 изображено сечение Б-Б фиг.9. На фиг.10 показано стрелками направление вращения тел качения 2 (условно показано два участка ступенчатого ролика с диаметром Dwm₂ и Dwm₁), когда два его участка (ролика) обкатываются по дорожкам качения с наружным кольцом 1 и внутренним кольцом 4. Сепаратор на фиг.10 условно не показан.

Тело качения 2 состоит из ступенчатого ролика и содержит с внешней стороны кольцо 13 с диаметром Dwm₂ (диаметр большей ступени ролика) и два кольца 14 с диаметром Dwm₁ (диаметр меньшей ступени ролика). Наружные диаметры колец 13 и 14 увеличены на величину оптимального относительного зазора (как в подшипниках скольжения). Условие сборки данного подшипника аналогично фиг.1:

d_1m/Dwm₁=D_1m/Dwm₁=Const (Const, например, равна 7).

По данной формуле рассчитывают жесткий ролик, как на фиг.1. После чего намечают толщину колец 13 и 14 (например, равную 5 мм) и устанавливают средний ступенчатый ролик.

Диаметры Dwm₁ и Dwm₂ являются расчетными, а истинные размеры колец увеличены на величину оптимального относительного зазора. Зазор необходим для обеспечения прохода смазки и для замены колец на кольца другого профиля.

На фиг.11 показан вид В фиг.9, где кольца 13 и 14 выполнены упругими трехопорными с контактом в точке с дорожками качения колец 1 и 4 и ступенчатым роликом. Данное исполнение колец 13 и 14 позволяет подшипнику качения демпфировать и воспринимать ударные нагрузки, возможность демпфирования колебаний нагрузки (наличие промежуточного элемента и позволило обеспечить демпфирование колебаний нагрузки в подшипнике).

Средний ролик по фиг.9 может быть ступенчатым, но может быть и цилиндрическим, изменится только толщина колец 13 и 14, а в зоне контакта кольца и среднего ролика они обкатываются без скольжения, с постоянной и одинаковой частотой вращения.

На фиг.12 изображен подшипник качения, аналогичный подшипнику качения на фиг.9. Данное исполнение отличается тем, что средний ступенчатый ролик 2 выполнен с накаткой (как и на фиг.2 для лучшего удержания смазки на внешней поверхности роликов в канавках накатки). Для лучшей циркуляции смазки на внутренней поверхности колец 13 и 14 выполнены, например, кольцевые канавки. Внешний диаметр колец 13 и 14 увеличен по сравнению с кольцами на фиг.9. Накатка типа пчелиных сот выполнена и на внешней поверхности колец 13 и 14. На торцах роликов 2 выполнены бортики для удержания смазки, а кольца 14 свободно проходят через наружный диаметр бортика.

Условие сборки аналогично подшипнику качения на фиг.9.

На фиг.13 изображен подшипник качения радиально-упорный роликовый однорядный с коническими роликами. Подшипник качения данного типа состоит из тех же деталей, что и на фиг.7.

Отличается от фиг.7 наличием кольца 13, которое свободно надето с зазором через диаметр Dwm₁. Кольцо 13 установлено в средней части ролика 2 в его проточке с зазором.

На фиг.14 показан вид Г фиг.13, где кольцо 13 выполнено упругим трехопорным с контактом в точке с дорожкой качения наружного кольца 1. Такое исполнение кольца 13 позволяет обеспечить демпфирование колебаний нагрузки в подшипнике качения.

На фиг.15 изображен подшипник качения радиальный однорядный с витыми цилиндрическими роликами. Направление воспринимаемых нагрузок радиальное.

Подшипник качения данного типа состоит из наружного кольца 1, тел качения 2, сепаратора 3, внутреннего кольца 4, выполненного с кольцевой проточкой и дополнительно несущего два замковых упорных кольца 10, расположенных в кольцевых канавках кольца 4.

Отличается тем, что тела качения 2 содержат в себе средний витой цилиндрический ролик 15, на котором с внешней стороны установлены с зазором два кольца 16 и среднее увеличенное кольцо 17, как на фиг.9 и 12.

Внутренние поверхности колец 16 и 17 выполнены со сферической или бочкообразной поверхностью и контактируют с витым роликом 15 по точке. Условие сборки аналогично фиг.9.

Следует отметить, что кольцо 17 установлено на витом ролике 15 с возможностью значительного демпфирования колебаний нагрузки в подшипнике качения.

Подшипники качения на фиг.1-4 работают следующим образом: при вращении вала получает вращение кольцо 4 подшипника, ролик 2 своим меньшим диаметром Dwm₁ ступени обкатывается только по дорожке качения с диаметром _1m внутреннего кольца 4. Больший диаметр Dwm₂ ступени ролика 2 обкатывается только по дорожке качения D_1m наружного кольца 1. Вращение тел качения 2 происходит в условиях качения без проскальзывания относительно дорожек качения колец подшипника.

Подшипник на фиг.2 отличается наличием накатки на внешних поверхностях тел качения 2, что позволяет сохранить масляную пленку при работе подшипника в зоне контакта роликов с дорожками качения колец. Данное условие позволяет использовать подшипник с его работоспособностью и в экстремальных условиях. Например, при посадке тяжелых лайнеров и ударах колес о бетонное покрытие посадочной полосы (известные подшипники так разогреваются, что свариваются тела качения с дорожками качения), однако колеса шасси должны уже вращаться до касания с "бетонкой" с приводом, например, от сжатого воздуха, так как здесь трение покоя нежелательно.

Подшипник качения на фиг.3 отличается возможностью выделять смазку на внешнюю поверхность роликов и переносить ее на дорожки качения. Часть смазки содержат постоянно и лабиринты канавок накатанного рисунка шестигранника (типа пчелиных сот).

Смазка выделяется от нагрева ролика при его работе из внутренней полости 8. При охлаждении подшипника (когда он не работает) смазка собирается в полости 8. Предварительный нагрев подшипника может быть осуществлен, например, при помощи нагрева диодов, расположенных в зоне подшипника.

Подшипник на фиг.4 отличается от известных подшипников с игольчатыми роликами с возможностью тел качения 2 обкатываться по дорожкам качения с постоянной и одинаковой частотой вращения без проскальзывания. Сборка подшипника обеспечивается, например, с радиальным зазором, равным рабочей температуре наружного кольца (например, от +90 до +120°С) в расчете от номинала размера дорожки качения наружного кольца. Условие сборки подшипника аналогично фиг.1.

Подшипник качения на фиг.5 отличается условием сборки от условия сборки подшипников на фиг.1-4, наличием конических роликов с диаметрами Dwm₁ и Dwm₂ (конические участки ролика).

Условие сборки для данного подшипника:

d_1m/Dwm₁=d_2m/Dwm₂=D_1m/Dwm₃=Const.

Следует отметить, что чистое качение большей ступени роликов с диаметром Dwm₃ (диаметр в "Полюсе") может осуществляться только в "Полюсе" данных роликов, а на консолях этого участка ролика (справа и слева от "Полюса") качение проходит со скольжением.

Чтобы устранить этот недостаток, будет лучше, если Dwm₃ будет касаться по точке с дорожкой качения сферического типа наружного кольца 1.

Необходимо, чтобы радиус сферы ролика 2 на диаметре Dwm₃ был выполнен меньше радиуса сферы дорожки качения кольца 1. Этим будет достигнуто чистое качение роликов 2 по дорожке качения кольца 1. Образующая конического участка ролика с диаметрами Dwm₁ и Dwm₂ также обкатывается без скольжения по дорожкам качения (наклонной дорожке) внутреннего кольца 4.

Подшипник на фиг.6 имеет условие сборки аналогичное фиг.5, и работает, так же как и предыдущий подшипник (см. фиг.5). Разница в том, что подшипник этот однорядный и широкий торец внутреннего кольца 4 обеспечивает радиальный натяг и воспринимает осевую нагрузку при работе подшипника.

Условие сборки обеспечивает данному подшипнику качения (радиально-упорному однорядному с коническими роликами) его телам качения 2 обкатываться по дорожкам качения колец 1 и 4 с постоянной и одинаковой частотой вращения (с постоянной окружной скоростью) без проскальзывания, чем и достигается чистое качение. Условие чистого качения по широкому торцу отсутствует.

Подшипник качения на фиг.7 работает аналогично фиг.5 и 6.

Отличается условием сборки и наличием линейного контакта ступенчатого конического ролика 2 с дорожками качения колец 1 и 4.

Условие сборки:

d_1m/Dwm₁=d_2m/Dwm₂=D_1m/Dwm₃=D_2m/Dwm₄=Const,

где d_1m - диаметр дорожки качения (min) внутреннего кольца подшипника;

Dwm₁ - (min) диаметр меньшей ступени конического ролика;

d_2m - диметр дорожки качения (mах) внутреннего кольца подшипника;

D_1m - диаметр дорожки качения (min) наружного кольца подшипника;

Dwm₃ - диаметр большей ступени (min) конического ролика;

D_2m - диаметр дорожки качения (mах) наружного кольца подшипника;

Dwm₄ - (mах) диаметр большей ступени конического ролика.

Значения mах и min относятся к местам сопряжения (касания) диаметров конического ролика и дорожек качения колец подшипника.

Данный подшипник качения по сравнению с фиг.5 и 6 способен передавать большие радиальные и осевые нагрузки, так как имеет линейный контакт с дорожками качения.

Подшипник качения на фиг.8 работает, как и подшипник на фиг.7. Отличие его в том, что он способен допускать регулировку радиального и осевого зазора за счет компенсаторного кольца 11. Условие сборки фиг.8 аналогично фиг.7.

Подшипник качения на фиг.9 работает несколько своеобразно по отношению к подшипникам на фиг.1-4, при работе подшипника данного исполнения внешние диаметры ступенчатого ролика 2 обкатываются без скольжения по внутренним диаметрам колец 13 и 14 с постоянной и одинаковой частотой вращения. Наружные поверхности колец 13 и 14 в контакте с дорожками качения колец 1 и 4 также обкатываются без скольжения с постоянной и одинаковой частотой вращения (см. фиг.10).

Наличие радиальных каналов для смазки в кольце 1 и ролике 2 (на фиг.9 показано пунктирной линией) и наличие относительного зазора между роликом 2 и кольцами 13 и 14 способствует устойчивой работе подшипника. При определенных условиях и высоких частотах вращения в подшипнике возможно создание условий для гидродинамической смазки (в зазоре между кольцами и роликом 2, а также в зазоре кольцевой канавки кольца 4, если данный зазор достаточно мал). Увеличенный диаметр колец 13 и 14 в контакте с дорожками качения колец 1 и 4 несколько снижает величину упругого гистерезиса.

Наличие промежуточного элемента (см. фиг.11), а это конструкции колец 13 и 14, которые выполнены упругими, позволяет обеспечить демпфирование колебаний нагрузки в подшипнике и даже воспринимать ударные нагрузки, например, при посадке тяжелых лайнеров или участие в автогонках. Однако кольца 13 и 14 должны быть выполнены из соответствующего материала.

Подшипник качения на фиг.12 работает аналогично подшипнику фиг.9. Отличается от подшипника фиг.9 увеличенным радиальным зазором между кольцами 13 и 14 и внешней поверхности ступенчатого ролика 2. Это исполнение снижает в большую сторону величину упругого гистерезиса в зоне контакта колец 13 и 14 с дорожками качения колец 1 и 4. Наличие накатки типа сотовой на внешней поверхности ступенчатого ролика 2 и на внешней поверхности колец 13 и 14 служит целям удержания смазки в канавках накатки и переноса ее на поверхности контакта при работе подшипника.

Данный подшипник способен работать и в условиях ограниченной смазки (например, когда пробит трубопровод подачи смазки или редуктор вертолета). В данном случае критерием будет служить длительность работы зубчатого зацепления, а не работоспособность подшипника.

Подшипник качения на фиг.13 работает аналогично подшипнику фиг.7. Условие сборки подшипника (его расчет) разобьем на два этапа.

Определим размеры конического ролика - меньшей ступени ролика 2:

d_1m/Dwm₁=d_2m/Dwm₂=Const (например, равно 9).

Затем рассчитаем условие сборки для большей ступени конического ролика (диаметр кольца 13 - жесткого беззазорного кольца):

D_1m/Dwm₃=D_2m/Dwm₄=Const (и тоже равно 9).

Практически по расчету кольцо 13 является жесткой ступенью конического ролика (как и на фиг.7).

Искусственно увеличиваем наружный диаметр кольца 13 до размеров сборки кольца со стороны диаметра Dwm₁. Меньшая ступень конического ролика 2 делает, например, девять оборотов за один оборот вала. Большая ступень ролика 13 обкатывается без скольжения в кольцевой проточке меньшей ступени ролика 2.

В целях обеспечения демпфирования колебаний нагрузки кольцо 13 выполняют гибким трехопорным (см. фиг.14), с точечным контактом по дорожке качения кольца 1.

Известно, что подшипники качения с коническими роликами склонны к перетяжке, что приводит к излишнему нагреву колец подшипника, заклиниванию узла, выходу из строя целого агрегата станка, прибора, машины. Предложенные подшипники данного типа также склонны к перетяжке. Эксплуатацию данных подшипников можно проводить, например, по оптимальной температуре нагрева (например, t=90°С - стабильно, эксплуатация возможна, так как температура не растет). Однако срок эксплуатации будет снижен, если температура эксплуатации (t=+150°С).

Подшипник качения на фиг.15 аналогичен по условию сборки с фиг.1, 9, 12. Кольца 16 и 17 установлены на витом ролике 15 с зазором.

Данный подшипник способен передавать значительные ударные нагрузки благодаря наличию витого ролика 15, это и позволяет как наружному 1, так и внутреннему кольцу 4 демпфировать. Подшипник данного типа работает без проскальзывания, в нормальных условиях его кольца 16 и 17 обкатываются по дорожкам качения колец 1 и 4 с постоянной и одинаковой частотой вращения. И только в экстремальных случаях, в момент удара, резкого повышения нагрузки, кольцо 17 обкатывается со скольжением, так как проседает витой ролик 15 и нарушается положение оси ролика относительно оси подшипника.

Предложенный подшипник может найти применение, например, в катках гусеничных машин, эксплуатация которых проходит на пересеченной местности.

На фиг.16 изображен подшипник качения радиальный однорядный роликовый с кольцевой проточкой на дорожке качения внутреннего кольца.

Направление воспринимаемых нагрузок радиальное.

Подшипник качения состоит из наружного кольца 1, тел качения 2, сепаратора 3, внутреннего кольца 4. Ролик 2 выполнен с диаметром Dwm₁ - диаметром меньшей ступени ролика, на котором установлено кольцо 13 с расчетным диаметром Dwm₂ - диаметром большей ступени ролика. Истинный диаметр большей ступени ролика 13 увеличен на величину оптимального относительного зазора.

На фиг.16 дан пример более технологичного подшипника по исполнению для массового производства на заводах подшипниковой промышленности. Однако следует отметить некоторую особенность данных радиальных роликовых подшипников.

При радиальном зазоре Gr в телах качения, при их обкатывании по дорожкам качения колец 1 и 4, возникает качение с проскальзыванием. При значительном радиальном зазоре в подшипнике величина проскальзывания возрастает в пределах от 0,2 до 1% для всех роликов, однако подшипник остается работоспособным.

В известном подшипнике №2113 величина проскальзывания одного ролика составляет от 13 до 20%. Предложенный подшипник качения имеет следующие преимущества по сравнению со стандартными подшипниками:

- возможность работы на высоких частотах вращения;

- стабильность зазоров и повышенная центровка вала;

- способность работы в широком диапазоне температур, в экстремальных условиях эксплуатации;

- снижение упругого гистерезиса в зоне контакта тел качения;

- возможность демпфирования колебаний нагрузки;

- повышенный ресурс подшипника.

- обеспечить чистое качение без скольжения и радиально-упорным подшипникам качения с коническими роликами ступенчатого типа.

Формула изобретения

1. Подшипник качения, содержащий внутреннее и наружное кольца с дорожками качения, размещенные между ними тела качения, выполненные в виде роликов, установленных в гнездах сепаратора, тела качения - ролики выполнены двуступенчатыми, больший диаметр ступени, имеющий один участок, контактирует только с дорожкой качения наружного кольца подшипника, а меньший диаметр ступени, выполненный с двумя участками, контактирует только с дорожками качения его внутреннего кольца с постоянной и одинаковой частотой вращения, при этом должно выполняться условие сборки подшипника

d_1m/Dwm₁=D_1m/Dwm₂=Const,

где d_1m - диаметр дорожки качения внутреннего кольца подшипника;

Dwm₁ - диаметр меньшей ступени ролика;

D_1m - диаметр дорожки качения наружного кольца подшипника;

Dwm₂ - диаметр большей ступени ролика,

а по меньшей мере одна дорожка качения внутреннего кольца подшипника выполнена с по меньшей мере одной проточкой для образования зазора с большим диаметром ступени ролика, отличающийся тем, что ступень тела качения - ролика с большим диаметром выполнена сферической или бочкообразной, а дорожка качения наружного кольца подшипника выполнена сферической.

2. Подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что ступень тела качения - ролика с меньшим диаметром выполнена конической.

3. Подшипник качения по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он выполнен радиально–упорного типа, а больший диаметр ступени ролика и его два участка с меньшим диаметром ступени выполнены коническими.

4. Подшипник качения, в котором тела качения - ролики выполнены двуступенчатыми, отличающийся тем, что тела качения - ролики снабжены промежуточными кольцами, которые выполнены с увеличенным наружным диаметром по отношению к расчетному по условию сборки подшипника, последние контактируют и обкатываются своими наружными диаметрами с дорожками качения наружного и внутреннего колец подшипника, а внутренними диаметрами кольца контактируют и обкатываются по наружным диаметрам ступеней ролика.

5. Подшипник качения по п.4, отличающийся тем, что тела качения - ролики снабжены кольцами, выполненными упругими трехопорными, например, с точечным контактом с дорожками качения подшипника.

6. Подшипник качения по п.4, содержащий витые цилиндрические ролики, отличающийся тем, что кольца, установленные на витом ролике, с внутренней стороны содержат сферическую поверхность.

7. Подшипник качения, по пп.4 и 5, отличающийся тем, что тело качения - ролик состоит из одноступенчатого цилиндрического ролика, выполненного по диаметру меньшей ступени ролика, а больший диаметр ступени ролика выполнен в виде кольца.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16