Подшипник качения

Изобретение относится к области подшипниковой промышленности и может быть использовано при конструировании подшипников, работающих в беззазорных узлах низкоскоростных реверсивных поворотных устройств, преимущественно при ударных нагрузках. Подшипник качения включает тела качения в виде роликов с цилиндрическим отверстием, в каждом из которых размещен сепарирующий элемент - распорка, неподвижно закрепленный между торцами двух расположенных параллельно кольцевых шайб. Ролики выполнены с возможностью упругих объемных радиальных деформаций при монтаже и рабочей нагрузке. Ширина, по крайней мере, одной из кольцевых шайб соответствующая половине разности ее наружного и внутреннего диаметров, равна или больше диаметра ролика, уменьшенного на величину предельной радиальной деформации. При этом жесткость одной из кольцевых шайб в радиальном направлении выбирают больше, чем жесткость роликов. Технический результат: повышение ресурса работы подшипника. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области подшипниковой промышленности и может быть использовано при конструировании подшипников, работающих в беззазорных узлах низкоскоростных реверсивных поворотных устройств, преимущественно при ударных нагрузках.

Известны роликоподшипники (Подшипники качения. Справочник-каталог, Москва, «Машиностроение», 1997, стр.15), включающие тела качения в виде выполненных из подшипниковой стали роликов с цилиндрическим отверстием, в каждом из которых размещен сепарирующий элемент - распорка, неподвижно закрепленный между двумя параллельно расположенными кольцевыми шайбами.

При работе известного подшипника в условиях ударных нагрузок вследствие больших контактных деформаций происходит повреждение контактирующих поверхностей и их быстрый износ, это приводит к увеличению зазора между поверхностями и потере точности в сопряжении деталей изделия, что является причиной снижения сроков службы подшипника и изделия, в котором его используют.

Таким образом, технический результат, получаемый при реализации описываемого изобретения, состоит в повышении ресурса работы подшипника.

Указанный технический результат достигается тем, что в подшипнике качения, включающем тела качения в виде роликов с цилиндрическим отверстием, в каждом из которых размещен сепарирующий элемент - распорка, неподвижно закрепленный между двумя параллельно расположенными кольцевыми шайбами, ролики выполнены с возможностью упругих объемных радиальных деформаций при монтаже подшипника и рабочей нагрузке, при этом, по крайней мере, одна из кольцевых шайб имеет ширину, соответствующую половине разности ее внутреннего и наружного диаметров, равную или больше диаметра ролика, уменьшенного на величину предельной радиальной деформации, а ее жесткость в радиальном направлении выбирают больше, чем жесткость роликов.

Целесообразно ролики выполнить тонкостенными (упругими), например, из пружинной стали.

При этом на цилиндрической поверхности роликов можно выполнить скосы.

Предпочтительно расстояние между кольцевыми шайбами выбирать больше длины роликов на величину, достаточную для обеспечения подвижности роликов.

Тонкостенные ролики, выполненные из пружинной стали с возможностью объемных упругих деформаций, позволяют создать при сборке с натягом беззазорное соединение в узле изделия, состоящем из подвижной и неподвижной детали, между которыми размещают подшипник. При длительных нагрузках упругие ролики демпфируют, частично снижают контактные нагрузки и увеличивают долговечность узла. Для обеспечения надежности подшипника и работоспособности узла ширину, по крайней мере, одной из кольцевых шайб подшипника, соответствующую разности наружного и внутреннего диаметров, выбирают равной или больше диаметра ролика, уменьшенного на величину его предельной деформации. При этом превышение рабочей нагрузки на ролики воспринимается жестким кольцом, и ролики практически не получают дополнительной деформации.

На фиг.1 представлена конструкция описываемого подшипника качения, на фиг.2 и фиг.3 показан пример использования описываемого подшипника в узле изделия, содержащем подвижный и неподвижный элементы.

В кольцевую шайбу 1 предохранительную запрессованы сепарирующие элементы 2 - распорки, на которых параллельно кольцевой шайбе 1 неподвижно закреплена кольцевая шайба 3 приставная. Ролики 4 установлены соосно распоркам 2 между шайбами 1 и 3 с зазорами, обеспечивающими подвижность роликов.

Ролики 4 выполнены из пружинной стали, например стали марки 65 С 2 ВА, с возможностью упругих объемных деформаций. На внешней цилиндрической поверхности роликов 4 выполнены скосы 5. Жесткость кольцевых шайб 1 и 3 в радиальном направлении выбирают больше жесткости роликов. При этом ширину плоской поверхности, по крайней мере, одной из шайб выбирают равной или больше размера диаметра ролика, уменьшенного на величину его предельной рабочей деформации.

Описываемый подшипник качения работает следующим образом.

Подшипник устанавливают в неподвижную деталь изделия, например в корпус 6. Подвижную деталь изделия, например цапфу 7, монтируют с натягом за счет упругой деформации роликов 4. При монтаже с натягом и рабочих нагрузках Рр тела качения - ролики 4 упруго деформируются и образуют беззазорное подвижное соединение цапфы 7 и корпуса 6. В процессе монтажа и воздействия рабочих нагрузок Рр диаметр D наиболее нагруженного ролика в направлении нагрузки уменьшается на величину монтажной рабочей деформации а_МР. При этом между наружной поверхностью кольцевой шайбы 1 и/или 3 и неподвижным корпусом 6 сохраняется зазор b. Радиальные нагрузки в рабочем режиме воспринимаются только роликами, которые при ударных нагрузках выполняют также функции демпферов.

При воздействии кратковременных радиальных нагрузок и достижении суммарной предельной нагрузки Рп, например, в момент остановки подвижной цапфы 7 ролики 4 упруго деформируются до величины предельной радиальной деформации а_п. При этом предохранительная кольцевая шайба 1 перемещается до касания ее наружной цилиндрической поверхности с корпусом 6, а диаметр роликов 4 в направлении нагрузки уменьшается до размера сечения кольцевой шайбы 1, равного D - а_п. Дальнейшая деформация роликов практически не происходит, т.к. дополнительная нагрузка воспринимается более жесткой предохранительной кольцевой шайбой 1.

Скосы 5 на цилиндрической поверхности роликов 4 позволяют исключить кромочные контакты и повреждения от взаимных перекосов деталей.

Таким образом, упругие объемные деформации роликов компенсируют возможный износ деталей при длительной эксплуатации и в условиях предельных нагрузок и обеспечивают сохранение точности сопряжения деталей узла.

1. Подшипник качения, включающий тела качения в виде роликов с цилиндрическим отверстием, в каждом из которых размещен сепарирующий элемент - распорка, неподвижно закрепленный между торцами двух расположенных параллельно кольцевых шайб, отличающийся тем, что ролики выполнены с возможностью упругих объемных радиальных деформаций при монтаже и рабочей нагрузке, при этом ширина, по крайней мере, одной из кольцевых шайб, соответствующая половине разности ее наружного и внутреннего диаметров, равна или больше диаметра ролика, уменьшенного на величину предельной радиальной деформации, а ее жесткость в радиальном направлении выбирают больше, чем жесткость роликов.

2. Подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что ролики выполнены тонкостенными (упругими), например из пружинной стали.

3. Подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что на внешней цилиндрической поверхности роликов выполнены скосы.