Сферический шарикоподшипник и снабженный им навесной приборный контейнер

Изобретение относится к приборостроению преимущественно для авионики и касается сферического шарикоподшипника и снабженного им навесного приборного контейнера. Сферический шарикоподшипник содержит внутреннее кольцо с двумя выступающими наружу кольцевыми частями, несущими выпуклую и вогнутую сферические поверхности качения, наружное кольцо с вогнутой и выпуклой сферическими поверхностями качения и ряд установленных в сепараторе шариков. Сферические поверхности качения обоих колец имеют общий центр, расположенный на оси шарикоподшипника вне его. Наружное кольцо выполнено с двумя выступающими внутрь кольцевыми частями, несущими выпуклую и вогнутую сферические поверхности качения с радиусами сфер, равными радиусам сфер соответственно выпуклой и вогнутой сферических поверхностей качения внутреннего кольца. При этом выступающие кольцевые части обоих колец выполнены разделенными в окружном направлении, по крайней мере, на три расположенных в шахматном порядке сектора таким образом, что секторы выступающих кольцевых частей одного из колец располагаются в промежутках между соответствующими смежными секторами выступающих кольцевых частей другого кольца. Контейнер содержит описанный выше сферический шарикоподшипник. Технический результат - расширение располагаемого полезного объема контейнера, улучшение его габаритно-весовых характеристик. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к приборостроению преимущественно для авионики и непосредственно касается сферического шарикоподшипника и навесного приборного контейнера с таким шарикоподшипником.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из уровня техники известен подшипник сферический двухрядный (патент RU 2159877) преимущественно для авионики, содержащий внутреннее кольцо с двумя выступающими наружу кольцевыми частями, несущими выпуклую и вогнутую сферические поверхности качения, наружное кольцо с вогнутой и выпуклой сферическими поверхностями качения и два ряда установленных в общем сепараторе шариков, расположенных между соответствующими выпуклыми и вогнутыми сферическими поверхностями качения обоих колец, имеющими общий центр, расположенный на оси подшипника вне его. Этот подшипник допускает неограниченное вращение вокруг своей оси и ограниченный взаимный поворот колец в меридиональной плоскости при двухстороннем восприятии осевой нагрузки. При всех достоинствах ему присущи недостатки, состоящие в следующем:

Радиус сферы расположения одного ряда шариков превышает радиус сферы расположения другого ряда шариков таким образом, что оба ряда шариков имеют примерно одинаковый диаметр (относительно оси подшипника) и располагаются один над другим. Вследствие этого подшипник имеет повышенную радиальную (вдоль радиусов сфер) толщину, что приводит к сокращению располагаемого полезного объема, в частности, навесного приборного контейнера с таким подшипником и соответственно к затруднениям при обустройстве внутреннего пространства контейнера.

Из уровня техники известен также навесной приборный контейнер для летательных аппаратов (ж. "Авиация и космонавтика", №10, 2003 г., с.4...7, статья В.Синявского "Из второго поколения - в четвертое. Модернизация вертолета Ми-24"), содержащий снабженный одним или несколькими иллюминаторами полый корпус в форме тела вращения, закрепляемый на летательном аппарате с возможностью ограниченного управляемого поворота по крайней мере в одной координатной плоскости, и гиростабилизированную платформу, которая может быть подвешена в полости корпуса на упомянутом выше сферическом двухрядном подшипнике, центр сфер которого расположен вне подшипника и по крайней мере приблизительно совпадает с продольной осью корпуса, снабжена приводом прецизионного ограниченного поворота по крайней мере в двух координатных плоскостях относительно центра сфер подшипника и несет оптико-электронные приборы, например, навигационные, обзорные, дальномерные и т.п. При всех достоинствах этому навесному приборному контейнеру присущи недостатки, состоящие в следующем:

Подвеска гиростабилизированной платформы внутри полого корпуса контейнера, будучи выполненной на упомянутом выше известном сферическом двухрядном подшипнике, наряду с достоинствами приобретает недостатки, обусловленные этим подшипником. В частности, радиусы сфер расположения шариков этого подшипника приходится выбирать по соображениям экономии пространства значительно меньшими по сравнению с радиусом полости корпуса. Вследствие этого удается поместить подшипник лишь поблизости от центра полости корпуса на специальной дополнительной несущей конструкции, пересекающей эту полость. Это в значительной мере сокращает располагаемое полезное пространство внутри контейнера и соответственно затрудняет компоновку оптико-электронных приборов и прокладку кабелей, вынуждая увеличивать габариты и вес контейнера.

ЗАДАЧА И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является создание такого сферического шарикоподшипника и такого снабженного им навесного приборного контейнера преимущественно для летательных аппаратов, которые позволяют существенно расширить располагаемый полезный объем навесного приборного контейнера, соответственно облегчить компоновку оптико-электронных приборов и прокладку кабелей внутри контейнера и улучшить тем самым его габаритно-весовые характеристики.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом сферическом шарикоподшипнике, содержащем, как и вышеупомянутый известный подшипник, внутреннее кольцо с двумя выступающими наружу кольцевыми частями, несущими выпуклую и вогнутую сферические поверхности качения, наружное кольцо с вогнутой и выпуклой сферическими поверхностями качения и ряд установленных в сепараторе шариков, расположенный между сферическими поверхностями качения обоих колец, имеющими общий центр, расположенный на оси шарикоподшипника вне его, согласно изобретению, наружное кольцо выполнено с двумя выступающими внутрь кольцевыми частями, несущими выпуклую и вогнутую сферические поверхности качения с радиусами сфер, равными радиусам сфер соответственно выпуклой и вогнутой сферических поверхностей качения внутреннего кольца, при этом выступающие кольцевые части обоих колец выполнены разделенными в окружном направлении по крайней мере на три расположенных в шахматном порядке сектора таким образом, что секторы выступающих кольцевых частей одного из колец располагаются в промежутках между соответствующими смежными секторами выступающих кольцевых частей другого кольца.

Шарикоподшипник в описанном выполнении функционально аналогичен описанному выше известному подшипнику и так же обеспечивает способность восприятия двухсторонней осевой нагрузки, несмотря на единственный ряд шариков. Однако, здесь существует определенное ограничение угла взаимного поворота колец вокруг оси шарикоподшипника, что, впрочем, вполне приемлемо для основного предусмотренного применения - в частности, в навесном приборном контейнере. При этом значительно сокращается радиальная толщина шарикоподшипника (вдоль радиусов сфер) с одновременным соответствующим увеличением занимаемого шарикоподшипником телесного угла. Такая конфигурация шарикоподшипника наиболее благоприятна с точки зрения удобства его установки и рационального использования пространства внутри полого корпуса, в частности, навесного приборного контейнера для летательного аппарата.

Поставленная задача одновременно решается в рамках единого изобретательского замысла предлагаемым навесным приборным контейнером преимущественно для летательных аппаратов, который, как и вышеупомянутый известный, содержит снабженный одним или несколькими иллюминаторами полый корпус в форме тела вращения, закрепляемый на летательном аппарате с возможностью ограниченного управляемого поворота по крайней мере в одной координатной плоскости, и гиростабилизированную платформу, которая подвешена в полости корпуса на соединенном с ним сферическом подшипнике, центр сфер которого расположен вне его и по крайней мере приблизительно совпадает с продольной осью корпуса, снабжена приводом прецизионного ограниченного поворота по крайней мере в двух координатных плоскостях относительно центра сфер подшипника и несет оптико-электронные приборы, например, навигационные, обзорные, дальномерные и т.п. Согласно изобретению, сферический подшипник выполнен, как описанный выше предлагаемый сферический шарикоподшипник.

Это позволяет в определенной мере расширить располагаемое полезное пространство внутри корпуса в случае описанной выше обычной установки сферического подшипника поблизости от центра полости корпуса на специальной дополнительной несущей конструкции, пересекающей эту полость.

Согласно предпочтительному воплощению изобретения, сферический шарикоподшипник установлен непосредственно на стенке полого корпуса навесного приборного контейнера.

Такое выполнение навесного приборного контейнера позволяет значительно удалить шарикоподшипник от центра полости корпуса и установить его в корпусе без использования специальной несущей конструкции. Это в значительной мере высвобождает располагаемое полезное пространство внутри корпуса и соответственно облегчает компоновку оптико-электронных и других приборов и прокладку кабелей, позволяя при этом уменьшить габариты и вес корпуса.

Другие особенности изобретения будут ясны из нижеследующего подробного описания примера его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.

ЧЕРТЕЖИ

Изобретение поясняется примером его практического воплощения с иллюстрацией схематическими чертежами, на которых представлены:

фиг.1 - сферический шарикоподшипник в соответствии с изобретением;

фиг.2 - то же, вид сверху фиг.1;

фиг.3 - навесной приборный контейнер в соответствии с изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сферический шарикоподшипник (Фиг.1, 2) содержит внутреннее (относительно его оси) кольцо 1, выполненное по соображениям возможности сборки и регулировки по крайней мере из двух частей 2 и 3, жестко соединенных друг с другом в процессе сборки шарикоподшипника посредством, например, винтового соединения (не показано). По технологическим и конструктивным соображениям внутреннее кольцо 1 может быть выполнено из большего количества жестко соединенных между собой частей. Внутреннее кольцо 1 имеет две выступающие наружу (относительно оси шарикоподшипника) кольцевые части 4 и 5, несущие соответственно выпуклую и вогнутую сферические поверхности качения. Шарикоподшипник содержит также наружное (относительно его оси) кольцо 6 с вогнутой и выпуклой сферическими поверхностями качения.

Между выпуклой и вогнутой сферическими поверхностями качения внутреннего 1 и наружного 6 колец расположен ряд шариков 7, установленных в сепараторе. Все сферические поверхности качения имеют общий центр О, расположенный на оси шарикоподшипника вне его.

Согласно изобретению, наружное кольцо 6 шарикоподшипника выполнено с двумя выступающими внутрь (относительно его оси) кольцевыми частями 8 и 9, несущими соответственно выпуклую и вогнутую сферические поверхности качения. Аналогично внутреннему кольцу 1, наружное кольцо 6 также выполнено из двух или более частей, жестко соединенных между собой в процессе сборки шарикоподшипника посредством, например, винтового соединения (не показано). Радиусы сфер выпуклой и вогнутой сферических поверхностей качения наружного кольца 6 выполнены равными радиусам сфер соответственно выпуклой и вогнутой сферических поверхностей качения внутреннего кольца 1. Для этого каждая из выступающих кольцевых частей 4 и 5 внутреннего кольца 1 и выступающих кольцевых частей 8 и 9 наружного кольца 6 выполнена разделенной в окружном (относительно оси шарикоподшипника) направлении по крайней мере на три одинаковых по углу сектора, а именно 4а и 5а внутреннего кольца 1 и 8а и 9а наружного кольца 6. Количество секторов в каждой выступающей кольцевой части более пяти нецелесообразно по конструктивным соображениям. Секторы 4а и 5а внутреннего кольца 1, как и секторы 8а и 9а наружного кольца 6, расположены в плане в шахматном порядке таким образом, что секторы выступающих кольцевых частей одного из колец располагаются в промежутках между соответствующими смежными секторами выступающих кольцевых частей другого кольца. В результате ряд шариков 7 оказывается заключенным между противолежащими секторами 4а внутреннего кольца 1 и 9а наружного кольца 6, с одной стороны, и между противолежащими секторами 5а внутреннего кольца 1 и 8а наружного кольца 6, с другой стороны. При этом обеспечивается возможность двухстороннего восприятия осевой нагрузки одним и тем же рядом шариков 7. Возможность заданного ограниченного взаимного поворота колец 1 и 6 вокруг оси шарикоподшипника обеспечивается соответствующим выбором углового интервала α (Фиг.2) между смежными секторами их кольцевых частей. Возможность заданного ограниченного взаимного поворота колец 1 и 6 в любой меридиональной плоскости обеспечивается соответствующим выбором их размеров.

Описанное выполнение шарикоподшипника обеспечивает получение таких его габаритны размеров - наружного диаметра D и радиальной толщины В - которые наиболее благоприятны с точки зрения удобства и компактности его установки, в частности, в корпусе навесного приборного контейнера.

Процесс сборки шарикоподшипника осуществляется в обычном для подобных изделий порядке, при этом его рабочий зазор выдерживается с помощью регулировочных шайб 10 и 11 путем соответствующего подбора их толщины.

Монтаж шарикоподшипника на месте установки может осуществляться, например, с помощью резьбовых отверстий 12 и 13, которые предусмотрены соответственно во внутреннем кольце 1 и наружном кольце 6. Работа шарикоподшипника аналогична работе обычного сферического однорядного шарикоподшипника в пределах заданного ограниченного угла взаимного поворота внутреннего 1 и наружного 6 колец вокруг оси и в любой меридиональной плоскости, например, в пределах ±(5°...15°). Различие, однако, заключается в том, что соответствующий изобретению шарикоподшипник, будучи однорядным, тем не менее способен воспринимать осевую нагрузку в обоих направлениях.

Навесной приборный контейнер преимущественно для летательных аппаратов (Фиг.3) содержит снабженный одним или несколькими иллюминаторами 14 полый корпус 15 в форме тела вращения, например, шара или цилиндра или же сигарообразной формы. Корпус 15 закрепляется на летательном аппарате, например, с помощью вилки 16 с возможностью ограниченного управляемого поворота по крайней мере в одной координатной плоскости. В полости корпуса 15 на сферическом подшипнике 17 подвешена гиростабилизированная платформа 18, при этом центр О сфер подшипника 17, расположенный вне его, по крайней мере приблизительно совпадает с центром или продольной осью полого корпуса 15. Гиростабилизированная платформа 18 снабжена обычным приводом (не показан) прецизионного ограниченного поворота по крайней мере в двух координатных плоскостях относительно центра О сфер подшипника 17 и несет комплект 19 оптико-электронных и других приборов, например, навигационных, обзорных, дальномерных и т.п.

Согласно изобретению, сферический подшипник 17 выполнен, как описанный выше предлагаемый сферический шарикоподшипник. Он может быть установлен, как и в вышеописанном известном навесном приборном контейнере, на специальной несущей конструкции, пересекающей полость корпуса 15.

Согласно предпочтительному воплощению изобретения, сферический шарикоподшипник 17 установлен непосредственно на стенке полого корпуса 15. Для этого внутреннее кольцо 1 шарикоподшипника 17 крепится к стенке полого корпуса 15, например, винтами, а гиростабилизированная платформа 18 соединяется, например, винтами с наружным кольцом 6 шарикоподшипника 17. Возможно также крепление наружного кольца 6 к стенке полого корпуса 15, а гиростабилизированной платформы 18 - к внутреннему кольцу 1 шарикоподшипника 17.

Работа описанного навесного приборного контейнера летательного аппарата в принципе не отличается от работы упомянутого выше контейнера-аналога.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Практическая область промышленного применения изобретения охватывает транспортную и в особенности авиационную технику, а также другие связанные отрасли промышленности, такие как приборостроение.

Ниже приведен конкретный пример возможной практической реализации изобретения (Табл.1).

Таблица 1. Пример возможной практической реализации изобретения.
Наименование	Единица измерения	Величина
Наружный диаметр D шарикоподшипника	мм	250
Радиальная толщина В шарикоподшипника	мм	22
Радиус сферы расположения ряда шариков	мм	160
Диаметр шариков	мм	8
Рабочий зазор шарикоподшипника	мм	≤0,03
Занимаемый шарикоподшипником телесный угол	Угловой градус	˜100
Угол взаимного отклонения колец шарикоподшипника в меридиональной плоскости	Угловой градус	±10
Угол взаимного поворота колец вокруг оси шарикоподшипника	Угловой градус	±10
Наружный диаметр навесного приборного контейнера	мм	350
Точность позиционирования гиростабилизированной платформы навесного приборного контейнера	Угловая секунда	≤10

1. Сферический шарикоподшипник, содержащий внутреннее кольцо с двумя выступающими наружу кольцевыми частями, несущими выпуклую и вогнутую сферические поверхности качения, наружное кольцо с вогнутой и выпуклой сферическими поверхностями качения и ряд установленных в сепараторе шариков, расположенный между сферическими поверхностями качения обоих колец, имеющими общий центр, расположенный на оси шарикоподшипника вне его, отличающийся тем, что наружное кольцо выполнено с двумя выступающими внутрь кольцевыми частями, несущими выпуклую и вогнутую сферические поверхности качения с радиусами сфер, равными радиусам сфер соответственно выпуклой и вогнутой сферических поверхностей качения внутреннего кольца, при этом выступающие кольцевые части обоих колец выполнены разделенными в окружном направлении по крайней мере на три расположенных в шахматном порядке сектора таким образом, что секторы выступающих кольцевых частей одного из колец располагаются в промежутках между соответствующими смежными секторами выступающих кольцевых частей другого кольца.

2. Навесной приборный контейнер преимущественно для летательных аппаратов, содержащий снабженный одним или несколькими иллюминаторами полый корпус в форме тела вращения, закрепляемый на летательном аппарате с возможностью ограниченного управляемого поворота по крайней мере в одной координатной плоскости, и гиростабилизированную платформу, которая подвешена в полости корпуса на соединенном с ним сферическом подшипнике, центр сфер которого расположен вне его и по крайней мере приблизительно совпадает с продольной осью корпуса, снабжена приводом прецизионного ограниченного поворота по крайней мере в двух координатных плоскостях относительно центра сфер подшипника и несет оптико-электронные приборы, например навигационные, обзорные, дальномерные и т.п., отличающийся тем, что конструкция сферического подшипника выполнена по п.1.

3. Навесной приборный контейнер по п.2, отличающийся тем, что сферический шарикоподшипник установлен непосредственно на стенке полого корпуса.