Устройство для окружной фиксации подшипника качения

Изобретение относится к устройству для окружной фиксации подшипника качения без помех для его радиальных колебательных перемещений относительно корпуса. Устройство содержит корпус и подшипник качения, в радиальном зазоре между которыми имеется упругое кольцо, деформации которого позволяют подшипнику совершать радиальные колебания. Устройство служит для окружной фиксации в корпусе наружного кольца подшипника без помех для колебаний, без износа и повреждений контактных поверхностей. Устройство содержит плавающее кольцо, содержащее две пары элементов фиксации. Оси пар взаимно перпендикулярны. На корпусе и наружном кольце подшипника имеется по одной паре элементов фиксации. В каждой паре положение элементов диаметрально противоположно, при этом элементом фиксации является паз или выступ, а для их взаимного зацепления выступы каждой детали вставлены в пазы сопряженной детали. 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Устройство для окружной фиксации подшипника качения представлено на 10 чертежах.

На схеме I (фиг. 1 … фиг. 7) показаны основные варианты предлагаемого конструктивного решения.

На фиг 1 и фиг. 2 даны сечения А-А, Б-Б и В-В, показывающие исходный вариант устройства, поясняющий суть изобретения.

Предлагаемое устройство содержит подшипник качения 1 и корпус 2. В радиальном зазоре между наружным кольцом 3 подшипника 1 и корпусом 2 имеется упругое кольцо 4, которое предназначено для уменьшения жесткости системы. Деформации упругого кольца 4 позволяют подшипнику 1 совершать радиальные колебательные перемещения, которые необходимы для создания нормальных условий работы ротора 5.

Устройство предназначено для окружной фиксации наружного кольца 3 подшипника 1 без помех для его радиальных колебательных перемещений относительно корпуса.

Эта фиксация предотвращает окружное проскальзывание наружного кольца 3 относительно корпуса 2, что в противном случае может вызвать износ и перегрев деталей подшипника, корпуса и других деталей.

Известные из практики попытки зафиксировать непосредственно на корпусе наружное кольцо подшипника, работающего в колебательном режиме, приводили к наклепам и другим повреждениям на поверхностях корпуса, что само по себе является дефектом и свидетельствует о наличии ударных воздействий на детали подшипника, что сокращает его ресурс.

Для окружной фиксации подшипникового кольца 3 предлагается ввести плавающее кольцо 6, имеющее две пары элементов фиксации. В каждой паре расположение элементов фиксации диаметрально противоположно друг к другу, а оси симметрии пар взаимно перпендикулярны. Каждый элемент фиксации может быть расположен с внешней, с внутренней или с торцевой стороны плавающего кольца 6.

В корпусе 2 и на торце наружного кольца 3 подшипника 1 выполнены по два элемента фиксации, расположенные диаметрально противоположно друг к другу.

Элемент фиксации представляет собой выступ или паз.

В собранном состоянии выступы всех деталей конструкции вставлены в соответствующие пазы сопряженных деталей.

Одна пара элементов фиксации плавающего кольца 6 фиксирует его окружное положение относительно корпуса 2 за счет сцепления с элементами фиксации корпуса. Другая пара элементов фиксации кольца 6 фиксирует его окружное положение относительно наружного кольца 3 подшипника 1.

На фиг. 1 и фиг. 2 в сечениях «А-А» и «Б-Б» показаны два выступа 7, которые выполнены на внешней стороне плавающего кольца 6 и вставлены в ответные пазы 8 корпуса 2. Пазы 9, расположенные на внутренней стороне плавающего кольца 6, охватывают выступы 10, которые выполнены на торце наружного кольца 3 подшипника 1.

В процессе работы радиальные перемещения подшипника 1 совместно с ротором 5 совершаются в разных направлениях, при этом вектор колебаний вращается вокруг оси вращения ротора.

Перемещения подшипника 1, направленные вдоль оси симметрии пары элементов фиксации зацепления наружного кольца 3 с плавающим кольцом 6, возможны за счет смещения подшипника 1 относительно плавающего кольца 6 с проскальзыванием выступов 10 в пазах 9.

Перемещения подшипника 1, направленные вдоль оси симметрии пары элементов фиксации в зацеплении между плавающим кольцом 6 и корпусом 2, возможны за счет смещения подшипника 1 вместе с плавающим кольцом 6, с проскальзыванием выступов 7 в пазах 8.

Промежуточные направления перемещений подшипника 1 возможны за счет частичных сдвигов одновременно вдоль обеих этих осей.

Для предотвращения вероятности защемления в элементах фиксации контактные поверхности выступов выполнены цилиндрической формы с образующей в виде дуги окружности. Такая конструкция представлена на фрагментах «Г» и «Д», где показаны варианты с цилиндрической формой выступов 11 и 12.

Для уменьшения массы и инерционности плавающего кольца 6 оно имеет усложненную форму за счет уменьшения сечения на участках между элементами фиксации.

На фиг. 3 в сечениях «Е-Е» и «Ж-Ж» показан один вариант плавающего кольца 13 облегченной конструкции с уменьшенной радиальной толщиной. В качестве элемента фиксации в отличие от паза 9, показанного на виде «А-А», дается выступ 14, выполненный на внутренней стороне плавающего кольца 13. Выступ 14 вставлен в паз 15, который вырезан в кольцевом выступе 16, расположенном на торце наружного кольца 3 подшипника 1. На фрагменте «К» вместо выступа 14, как вариант, показан выступ 17 с цилиндрической формой контактных поверхностей.

На фиг. 4, на виде «Л-Л» и на фрагменте «М-М» на корпусе 2 в качестве элемента фиксации дается пара выступов 18 вместо пазов 8, данных на видах «А-А», «Б-Б», «Е-Е» и «Ж-Ж». Выступ 18 входит в паз 19 или 20 плавающих колец 21 или 22, которые представляют собой еще два возможных варианта облегченной конструкции.

С целью упрощения изготовления наружного кольца 3 подшипника 1, а также с целью использования деталей подшипника стандартного исполнения на торце наружного кольца 3 вместо выступа 10 (в сечении «А-А» и «Б-Б») установлен осенаправленный штифт 27, который находится в зацеплении с пазом 28 плавающего кольца 21, как показано на виде «Л-Л» и на фрагменте «Н-Н».

В качестве элемента фиксации можно использовать шарик 29, который вставлен между плавающим кольцом 22 и подшипниковым кольцом 3.

Для установки шарика 29 возможны два варианта исполнения. Вариант, показанный на виде «Л-Л» и на фрагменте «П-П», предусматривает лунку 30 на торце наружного кольца 3 подшипника 1, а на торце плавающего кольца 22 - радиально направленный паз 31 в виде желоба полукруглого сечения. Другой вариант представлен на фрагментах «Р» и «С-С». Здесь лунка 32 под шарик 29 выполнена на торце плавающего кольца 22, а на торце наружного кольца 3 предусматривается радиально направленный паз 33 в виде желоба полукруглого сечения.

Аналогичным образом, вместо шарика может быть установлен ролик 34 с радиально направленным положением оси, как показано на фиг. 5, на виде «Т-Т» и на фрагменте «Х-Х».

По конструктивным или технологическим соображениям в качестве элемента фиксации в корпусе 2 предлагаются варианты съемного выступа вместо выступа 18, данного в сечениях «Л-Л» и «М-М». На фиг. 5, на виде «Т-Т» и на фрагментах «У-У» и «Ф-Ф» представлены два варианта съемных выступов в виде вкладышей 23 и 24, вставленных в пазы 25 плавающего кольца 26, которое представляет собой еще один из возможных вариантов облегченной конструкции.

На схеме II (фиг. 6, фиг. 7, фиг. 8, сечения «Ц-Ц» и «Ч-Ч», «Ш-Ш» и «Щ-Щ») предлагается вариант конструкции, позволяющий расширить свободу выбора материала, например, по износостойкости, по антифрикционным и другим свойствам. Это также дает возможность использовать подшипник стандартного исполнения. Для этого вводится обойма в двух вариантах 35 или 36, которая охватывает снаружи кольцо 3 подшипника 1. Соединение обоймы 35 или 36 с подшипниковым кольцом 3 выполняется по поверхности 37 любым известным способом.

На обойме 35 или 36 содержатся элементы фиксации для зацепления с плавающими кольцами 38 или 39. На видах «Ц-Ц», «Ч-Ч», «Ч1-Ч1» и «Щ-Щ» показаны выступы 40 на этих обоймах, которые вставлены в пазы 41 плавающих колец 38 и 39.

Конструктивно более сложный вариант обоймы 36 как более жесткий за счет наличия бурта 42 имеет технологические и иные преимущества, в том числе по способам закрепления на наружном кольце 3 подшипника 1.

На фрагментах «Ш1» и «Щ1» показаны варианты закрепления обоймы 36 на подшипниковом кольце 3 с минимальными изменениями этого кольца. На фрагменте «Ш1» закрепление обоймы 36 выполнено с помощью штифта 43, а на фрагменте «Щ1» вместо штифта использован шарик 44.

На фрагменте «Ц1» показан вариант аналогичного закрепления обоймы 35 на подшипниковом кольце 3 с помощью шарика 45.

На схеме III, на фиг. 9 и фиг. 10 даны варианты решений для герметичной системы охлаждения маслом упругого кольца 4. Для регламентированного расхода масла через полость расположения упругого кольца 4 необходимо уплотнять стыки в окружении этой полости.

С этой целью устанавливаются уплотнительные кольца 47 и 48. Масло поступает к полости расположения упругого кольца 4 по каналу 46.

Во избежание повышенных утечек масла из герметизируемой полости пазы 8 корпуса 2 вынесены из этой полости за пределы уплотнительного кольца 48, вставленного в кольцевой паз проставочного кольца 49.

Так как у плавающего кольца 50, находящегося в герметизируемой полости, отсутствует зацепление непосредственно на корпусе 2, то фиксация его на корпусе 2 происходит через проставочное кольцо 49, которое для зацепления с плавающим кольцом 50 имеет два элемента фиксации.

На фрагментах «Ю-Ю» и «Я-Я» даны варианты фиксации проставочного кольца 49 на корпусе 2. Оно может быть выполнено с помощью выступа 51 или вкладыша любой формы. В том числе можно использовать вкладыш 52, который имеет цилиндрическую форму (фрагмент «Ю-Ю»), или шарик 53, показанный на фрагменте «Я-Я». Закрепление проставочного кольца 49 на корпусе 2 может быть выполнено любым другим известным способом.

Из двух пар элементов фиксации плавающего кольца 50 одна зацепляет его с элементами фиксации проставочного кольца 49 (пазы 54 с выступами 55). Другая пара зацепляет его с элементами фиксации кольца 3 подшипника 1, что может быть выполнено в любом из вариантов, описанных ранее на фиг. 1 - фиг. 7, на фрагментах А-А, К, Ф-Ф, Ш-Ш и Щ-Щ.

Проставочное кольцо 49 можно применить и без уплотнительного кольца 48. Герметичность соединения с корпусом 2 может быть обеспечена любым известным способом.

На фиг. 10 показаны варианты без уплотнительного кольца 48. При этом проставочное кольцо 49 герметично прилегает к корпусу 2 по поверхности 56 за счет натяга или нанесения герметика. На фрагменте «Я1» дан вариант неразъемного соединения проставочного кольца 49 при помощи штифта 57.

1. Устройство для окружной фиксации подшипника качения, содержащее корпус, подшипник качения и расположенное в радиальном зазоре между корпусом и наружным кольцом подшипника упругое кольцо, позволяющее подшипнику совершать радиальные колебательные движения, отличающееся тем, что содержит плавающее кольцо, на котором содержатся две пары элементов фиксации со взаимно перпендикулярным расположением осей симметрии пар, на корпусе и на наружном кольце подшипника содержится по одной паре элементов фиксации, расположение элементов фиксации в каждой паре взаимно диаметрально противоположно, при этом элементом фиксации является выступ или паз, а для их взаимного зацепления выступы каждой детали вставлены в пазы сопряженной детали,

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контактные поверхности выступов имеют цилиндрическую форму с образующей в виде дуги окружности.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что плавающее кольцо имеет на участках между элементами фиксации уменьшенную площадь сечения.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на торце наружного кольца подшипника установлен штифт или шарик.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в корпусе установлен вкладыш.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит обойму, охватывающую наружное кольцо подшипника, содержащую элементы фиксации для зацепления с плавающим кольцом.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит проставочное кольцо, которое зафиксировано на корпусе и имеет одну пару элементов фиксации для зацепления с плавающим кольцом.