Сферический роликовый подшипник

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подшипникам качения. В сферическом роликовом подшипнике, содержащем наружное кольцо со сферической дорожкой качения, внутреннее кольцо с тремя тороидальными дорожками качения, три ряда бочкообразных роликов, установленных так, что ось роликов среднего ряда параллельна оси подшипника, а оси роликов крайних рядов наклонены под углом к ней, диаметр средней дорожки качения меньше диагонального размера между серединами крайних дорожек качения, а на внутреннем кольце между средней и крайними дорожками качения выполнены цилиндрические пояски. Подшипник содержит два сепаратора на три ряда роликов. Технический результат заключается в повышении грузоподъемности и частоты вращения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подшипникам качения.

Известен сферический роликовый двухрядный подшипник нормальной серии ширин из Каталога SKF "Gro e Lager Katalog 4003Т", стр. 396, например подшипник 22228 CC/W33. Подшипник содержит наружное кольцо со сферической дорожкой качения, внутреннее кольцо с двумя тороидальными дорожками качения, два ряда бочкообразных роликов, установленных в сепараторе /1/.

Соотношение длины ролика Lw к его диаметру Dw у таких подшипников составляет 0,8...1,0, за счет чего они обладают низким трением и высокой быстроходностью, но не способны воспринимать большую нагрузку.

Известен сферический роликовый двухрядный подшипник особо широкой серии ширин из Каталога SKF "Gro e Lager Katalog 4003T", стр. 398, например подшипник 24130 CC/W33. Подшипник содержит наружное кольцо со сферической дорожкой качения, внутреннее кольцо с двумя тороидальными дорожками качения, два ряда бочкообразных роликов, установленных в сепараторе /1/.

Соотношение длины ролика Lw к его диаметру Dw у таких подшипников составляет 1,4...1,6, за счет чего они обладают повышенной грузоподъемностью, однако это же влечет за собой увеличение трения и невысокую частоту вращения.

Известен сферический роликовый подшипник по АС СССР №199575. Подшипник содержит наружное и внутреннее кольца с дорожками качения, два ряда бочкообразных роликов, оси которых расположены под углом к оси подшипника. С целью повышения грузоподъемности подшипник имеет третий ряд роликов, оси которых параллельны оси подшипника. Каждый ряд роликов размещен в отдельном сепараторе, а на внутреннем кольце имеется два средних бортика с галтелями, разделяющих среднюю и крайние дорожки качения /2/.

За счет введения третьего ряда роликов соотношение длины ролика Lw к его диаметру Dw у таких подшипников составляет 0,8...1,0, за счет чего они обладают низким трением и высокой быстроходностью, при этом способны воспринимать большие нагрузки.

В данном подшипнике диаметр средней дорожки качения равен диагональному размеру между серединами крайних дорожек качения. Из чего следует, что усредненный радиальный зазор Gr одинаков во всех рядах роликов. Это приводит к тому, что из-за технологически неизбежных случайных погрешностей в размерах дорожек качения при работе подшипника дорожки качения нагружаются неравномерно (один или оба крайних ряда остаются ненагруженными), что влечет за собой перегрузку работающих роликов и, следовательно, снижает надежность работы и долговечность подшипника.

Кроме того, наличие двух средних бортиков с галтелями на внутреннем кольце усложняет изготовление подшипника, а галтели уменьшают рабочую длину роликов, что приводит к уменьшению грузоподъемности до 25% по сравнению с двухрядным подшипником особоширокой серии ширин.

Установка каждого ряда роликов в отдельный сепаратор также усложняет конструкцию подшипника.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание подшипника с большой грузоподъемностью и высокой частотой вращения, в котором исключается перегрузка роликов и имеющего более простую конструкцию.

Указанная задача решается тем, что в сферическом роликовом подшипнике, содержащем наружное кольцо со сферической дорожкой качения, внутреннее кольцо с тремя тороидальными дорожками качения, три ряда бочкообразных роликов, установленных так, что ось роликов среднего ряда параллельна оси подшипника, а оси роликов крайних рядов наклонены под углом к ней, диаметр средней дорожки качения внутреннего кольца меньше диагонального размера между серединами его крайних дорожек качения. На внутреннем кольце между средней и крайними дорожками качения выполнены цилиндрические пояски. Подшипник содержит два сепаратора на три ряда роликов.

На чертеже изображен поперечный разрез сферического роликового подшипника по изобретению.

Сферический роликовый подшипник содержит: наружное кольцо 1 со сферической дорожкой качения 2; внутреннее кольцо 3 с тремя тороидальными дорожками качения 4, 5, 6 и двумя цилиндрическими поясками 7, разделяющими среднюю 5 и крайние 4, 6 дорожки качения; три ряда бочкообразных роликов 8, 9, 10, установленных так, что ось О33 роликов 9 среднего ряда параллельна оси подшипника O-O, а оси O1-O1 и O2-O2 роликов 8, 10 крайних рядов соответственно наклонены к ней под углом ; два сепаратора 11 и 12, причем сепаратор 11 удерживает ролик 8 и половину длины ролика 9, а сепаратор 12 - ролик 10 и половину длины ролика 9.

Поскольку подшипник содержит три ряда роликов, то соотношение длины ролика Lw к его диаметру Dw составляет оптимальную величину 0,8...1,0.

Зависимость между диаметром d3 средней дорожки качения 5 внутреннего кольца 3 и диагональными размерами d1 и d2 между серединами крайних дорожек качения 4 и 6 внутреннего кольца 3 соответственно определяется зависимостью:

d3 d1-2бy=d2-2бy, (1)

где бу - упругая деформация в контактах: дорожка качения 2 наружного кольца 1 - ролик (8, 9, 10) - дорожка качения (4, 5, 6) внутреннего кольца 3 или иначе сближение осей внутреннего 3 и наружного 1 колец от действия внешней нагрузки Fr на подшипник. Для наиболее эффективного использования подшипника нагрузка Fr принимается из условия:

0,02С Fr 0,05С, (2)

где С - динамическая расчетная грузоподъемность подшипника.

На основании теории упругости бу определяется по формуле:

где

Ze - полное количество роликов в подшипнике;

Lw - эффективная длина ролика;

- угол наклона осей роликов крайних рядов;

Fr - нагрузка на подшипник; может колебаться в пределах 0...0,2С.

Так как диаметр d3 средней дорожки качения 5 внутреннего кольца 3 меньше диагональных размеров d1 и d2 между серединами крайних дорожек качения 4 и 6 внутреннего кольца 3 соответственно, то, исходя из формулы (1), зависимость между усредненными радиальными зазорами Grcp среднего ряда роликов 9 и Grкр крайних рядов роликов 8 и 10 имеет вид:

Grкр+б0,02С<Gr, (4)

где б0,02С - суммарная упругая деформация в контактах максимально нагруженных роликов с наружным и внутренним кольцом при нагрузке 0,02С.

Таким образом, усредненный радиальный зазор Grcp в среднем ряду роликов 9 больше зазоров Сrкр в крайних рядах роликов 8 и 10.

Подшипник работает следующим образом: первоначальное ненагруженное состояние характеризуется тем, что под действием собственного веса наружного кольца 1, сепараторов 11 и 12, роликов 4, 5, 6 происходит замыкание двух размерных цепей: корпус (не изображен) - дорожка качения 2 наружного кольца 1 - ролик 8 - дорожка качения 4 внутреннего кольца 3 - вал механизма (не изображен) и: корпус (не изображен) - дорожка качения 2 наружного кольца 1 - ролик 10 - дорожка качения 6 внутреннего кольца 3 - вал механизма (не изображен).

При этом усилие, приложенное от вала на корпус, распределяется между крайними дорожками качения 4, 6 внутреннего кольца 3 и, соответственно, крайними рядами роликов 8, 10.

Средний ряд роликов 9 вследствие увеличенного зазора не контактирует с дорожками качения 2, 5 наружного 1 и внутреннего 3 колец соответственно и нагрузку не передает. При приложении небольших нагрузок (0,02-0,05 динамической грузоподъемности С) подшипник благодаря соотношению Lw/Dw, равному 0,8...1,0, работает как двухрядный подшипник нормальной серии ширин, имеет низкое трение и высокую частоту вращения. При приложении больших нагрузок (0,05-0,2 динамической грузоподъемности С) вследствие упругих деформаций контактов: наружное кольцо 1 - ролик 9 - внутреннее кольцо 3 выбирается дополнительный зазор, и подшипник начинает работать как двухрядный подшипник особоширокой серии ширин, то есть его грузоподъемность возрастает, при этом перегрузка роликов исключается.

Отсутствие средних бортиков на внутреннем кольце 3, а также установка двух сепараторов 11, 12 на три ряда роликов 8, 9, 10 упрощает изготовление подшипника.

Источники информации

1. Каталог SKF "Gro e Lager Katalog 4003Т". Reg. 47.12000, 1993-04.

2. Авторское свидетельство СССР №199575, кл. 47b, 12. Опубл.1967.

Формула изобретения

1. Сферический роликовый подшипник, содержащий наружное кольцо со сферической дорожкой качения, внутреннее кольцо с тремя тороидальными дорожками качения, три ряда бочкообразных роликов, установленных так, что ось роликов среднего ряда параллельна оси подшипника, а оси роликов крайних рядов наклонены под углом к ней, отличающийся тем, что диаметр средней дорожки качения внутреннего кольца меньше, чем диагональный размер между серединами его крайних дорожек качения, причем

d3d1-2бу=d2-2бу,

где d3 - диаметр средней дорожки качения внутреннего кольца;

d1, d2 - диагональный размер между серединами крайних дорожек качения внутреннего кольца;

бу - упругая деформация в контактах: дорожка качения наружного кольца - ролик - дорожка качения внутреннего кольца или иначе сближение осей внутреннего и наружного колец от действия внешней нагрузки на подшипник.

2. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что на внутреннем кольце между средней и крайними дорожками качения выполнены цилиндрические пояски.

3. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что подшипник содержит два сепаратора на три ряда роликов.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к радиально-упорным, радиальным и упорно-радиальным сферическим подшипникам

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к устройству поршневых машин: ДВС, насосы

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к автомобилестроению, и может быть применено, например, в коробках передач

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в подшипниковых узлах общего машиностроения

Изобретение относится к подшипникам качения для вращающихся деталей, а именно к шарикоподшипникам радиальным двухрядным, предназначенным для использования преимущественно в текстильных машинах

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкции подшипников качения, в частности игольчатых подшипников

Изобретение относится к области машиностроения

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкциям подшипников качения, в частности игольчатых цилиндрических подшипников со штампованным наружным кольцом

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подшипникам качения

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения и может быть применено во всех отраслях промышленности

Изобретение относится к машиностроению, в частности к радиально-упорным, радиальным и упорно-радиальным сферическим подшипникам

Изобретение относится к машиностроению , а именно к подшипниковой промышленности Целью изобретения является увеличение долговечности подшипника

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в тяжелонагруженных подшипниковых опорах машин и механизмов

Изобретение относится к области тяжелого, и транспортного машиностроения и предназначено для опор прокатных валков, букс железнодорожных вагонов и других тяжело нагруженных узлов металлургических и транспортных машин

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подшипникам качения, работающим в условиях вибрации, и может быть использовано, например, в грохотах, молотковых мельницах, выбивных решетках
Наверх