Сепаратор подшипника качения
Изобретение относится к производству изделий с приборными подшипниками качения, в которых потери на трение при контактах с сепаратором значительны, что не позволяет увеличить ресурс работы изделия. Сепаратор подшипника качения состоит из единой детали, в которой последовательно и равномерно выполнены гнезда для тел качения, шариков или роликов, и гнезда для шариков меньшего диаметра. Шарики меньшего диаметра являются элементами конструкции сепаратора, фиксируя тело качения и исключая контакты тел качения между собой. Каждое тело качения может иметь контакт с сепаратором с одной стороны и шариком меньшего диаметра с другой стороны. В пределах имеющихся зазоров шарики могут свободно перемещаться без всяких потерь на трение качения и скольжения. В случае контакта тел качения с шариками потери на трение качения неизбежны. Однако эти потери, как и потери на трение скольжения, будут малыми, поскольку большинство контактов в подшипнике будет ограничено двумя или тремя телами, синхронно не распространяясь на все шарики и тела качения подшипника. Уменьшение потерь на трение благодаря применению шариков сферической формы и их перемещениям в пределах имеющихся зазоров позволяет повысить ресурс работы подшипников.
Изобретение относится к производству изделий с приборными подшипниками качения, в которых потери на трение при контактах с сепаратором значительны, что не позволяет увеличить ресурс работы изделия.
В качестве аналога принят патент США №3,124,396 на подшипник качения, в котором в качестве сепаратора используются разделители типа цилиндров, а для закрепления и удержания цилиндров используются удерживающие кольца. Большое количество контактируемых деталей подшипника неизбежно приводит к большим потерям на трение скольжение, что снижает ресурс работы подшипника. Сложность сборки приводит к неоправданно высокой стоимости подшипника.
В качестве прототипа принят патент №002947 на подшипник чистого качения и его варианты в части формы и конструкции фиксирующих элементов. Фиксирующие элементы фиксируются удерживающими кольцами, которые в совокупности заменяют сепаратор с трением скольжения между шариками и сепаратором. Точечные контакты, заявленные в прототипе, не ликвидируют трение скольжения, а приводят к большим контактным давлениям. Трение скольжения возникает всегда, когда скорости разных деталей в общей точке контакта
различаются по величине, по направлению, либо различаются и по величине, и по направлению. В подшипнике не предусмотрена выборка зазоров между шариками и кольцами подшипника, что приводит к нестабильному положению оси вращения подшипника. В подшипнике чистого качения максимальные диаметры фиксирующих элементов меньше диаметра шариков, что, при возможных контактах, приводит к большим скоростям вращения фиксирующих элементов и к увеличению трения скольжения. Как прототип, так и аналог правильнее формулировать как изобретения сепараторов и указывать их область применения. В предлагаемом конструктивном решении, в сепараторе равномерно выполняются гнезда для тел качения, шариков или роликов, и гнезда для шариков меньшего диаметра. Шарики меньшего диаметра являются элементами конструкции сепаратора, фиксируя тело качения и исключая контакты тел качения между собой. Диаметры тел качения и шариков меньшего диаметра подбираются такими, чтобы они с минимальными и гарантированными зазорами равномерно располагались между дорожками качения. Каждое тело качения может иметь контакт с сепаратором с одной стороны и шариком меньшего диаметра с другой стороны. Замена контакта тела качения с сепаратором на контакт с шариком меньшего диаметра позволит уменьшить потери подшипника на трение и увеличить ресурс его работы. Благодаря сферической форме шарик может поворачиваться вокруг каких-либо осей, проходящих через центр шарика, снижая скорости проскальзывания в зонах контакта. Шарики, имеющие меньший диаметр и большую свободу перемещения, уменьшают нагрузки в контактах тел качения с сепаратором. При этом снижаются потери на трение, связанные с выравниванием скоростей тел качения. Скорости тел качения могут различаться, что связано с характером нагрузки на подшипник.
Гарантированный зазор между телами качения, шариками меньшего диаметра и сепаратором, и их расположение должны быть достаточными для того, чтобы не привести к натягу между ними под действием максимальных нагрузок на подшипник. При неоправданно больших зазорах увеличивается шум подшипников. Предложенная конструкция сепаратора может быть разработана на основе уже имеющихся конструкций и материалов сепараторов. Разность диаметров тел качения и шариков определяется конструктивными соображениями, но не должна быть слишком большой, при которой снизится эффективность совместного использования шариков с сепаратором. Оценить количественно потери на трение при контактах с сепаратором можно лишь экспериментально, так как сложно учесть взаимозависимые контакты большого количества тел со своими погрешностями изготовления. Предложенный сепаратор с использованием шариков меньшего диаметра может быть применен при разработке радиальных шарикоподшипников и роликоподшипников с разным распределением контактных давлений в зонах контакта.
Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в увеличении ресурса работы подшипников, в снижении потерь на трение. Экономический эффект подсчитать не представляется возможным вследствие отсутствия статистически обоснованных исходных и сравнительных данных.
Сепаратор подшипника качения, отличающийся конструкцией сепаратора, в которой так последовательно и равномерно, с минимальным гарантированным зазором, расположены тела качения и шарики, диаметр которых меньше диаметра тел качения, что каждое тело качения может иметь контакт с сепаратором с одной стороны и шариком меньшего диаметра с другой стороны.
