ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F16C33/78 

Изобретение относится к машиностроению, может быть использовано в подшипниках качения преимущественно закрытого типа.

Известно уплотнительное кольцо (шайба) подшипника качения (патент США N 4605319, кл. F 16 C 33/78). Шайба имеет жесткий кольцевой элемент и присоединенный к нему упругий элемент. Наружная кромка жесткого элемента входит в кольцевую канавку, выполненную в наружном кольце подшипника. Уплотнительная кромка жесткого элемента, направленная внутрь, опирается на внутреннее кольцо подшипника. Жесткий кольцевой элемент шайбы, выполненный в виде плоского кольца, закрывает внутреннюю полость подшипника, кроме относительно узкой щели между внутренней кромкой шайбы и внутренним кольцом.

Недостатком такой конструкции является следующее: при установке шайбы в наружном кольце должно быть обеспечено их беззазорное соединение путем пластической деформации периферийной кромки жесткого элемента, так как установка и фиксация в радиальном направлении уплотнительного кольца в наружном кольце подшипника осуществляется механическим путем (например, завальцовкой, осадкой и т. п. ). Поскольку жесткость жесткого элемента шайбы соизмерима с жесткостью наружного кольца, а оптимизировать натяг практически невозможно, то это приводит к деформации наружного кольца и потере точности его дорожки качения и наружного диаметра. Жесткая конструкция шайбы предопределяет наличие зазора между шайбой и внутренним кольцом подшипника, что приводит к отсутствию герметизации и, следовательно, к вытеканию смазки.

Известно уплотнение для подшипника качения (патент Великобритании N 217467, кл. F 16 33/78), состоящее из жесткого среднего элемента, соединенного с упругими слоями, кромки, которые обеспечивают уплотнение с наружным и внутренним кольцами.

Внешняя кромка упругой части имеет ограниченные деформационные свойства ввиду своей малой толщины, т. о. такая конструкция хотя и сохраняет фиксацию шайбы в радиальном направлении, но за счет повышенной податливости кромок частично ликвидирует недостаток ранее описанной конструкции но не полностью.

К недостаткам уплотнения можно отнести сложность технологии их изготовления, так как низкие деформационные (упругие) свойства внешней кромки уплотнения канавки наружного кольца, с которым оно сопрягается, что снижает надежность удерживания таких уплотнений в подшипнике.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является уплотнение для подшипника, которое предлагает цельную шайбу из двух кольцевых складок (по периферии и отверстию) и соединяющей их средней части [1] .

Эта конструкция не разрешает противоречие между жесткостью гофра, с одной стороны, и техническими возможностями изготовления канавки - с другой.

Целью изобретения является повышение эффективности уплотнения и расширение технических возможностей.

Это достигается тем, что в подшипнике качения, содержащем наружное кольцо с кольцевыми канавками у торцов, установленные в них защитные шайбы и внутреннее кольцо, каждая защитная шайба выполнена с периферийной частью в виде кольцевого гофра, обеспечивающего контакт шайбы с боковыми поверхностями кольцевых канавок наружного кольца.

На периферийной части гофра шайбы могут быть выполнены прорези.

Канавки наружного кольца могут быть выполнены с сечением трапецеидальной формы, боковые грани которого расположены под углом не менее 45^о к основанию.

Защитная шайбы со стороны внутреннего кольца подшипника может быть выполнена с кольцевым эквидистантным пережимом.

На фиг. 1 изображен подшипник качения; на фиг. 2 - защитная шайба со сплошной периферийной частью; на фиг. 3 - защитная шайба с рассеченной периферийной частью.

Подшипник качения состоит из наружного кольца 1 с одной канавкой 2, литой защитной шайбы 3 специальной конструкции, изготовленной из пластмассы, армированной органическим наполнителем, и внутреннего кольца 4.

Защитная шайба 3 представляет собой плоскую круглую литую деталь с отверстием и состоит из упругоподатливой запорной части 5, жесткой средней части 6 и уплотняющей части 7 (фиг. 2).

Запорная часть 5 содержит периферийную часть 8, выполненную в виде кольцевого гофра, коническая кольцевая периферия которого непосредственно контактирует с канавкой 2 наружного кольца (фиг. 1) и кольцевого гофра 9. С целью увеличения податливости периферийная часть 8 может быть рассечена специальными прорезями 10. Кольцевой гофр 9 может быть выполнен в виде одной или более концентричных складок 11.

Средняя часть 6 концентричная запорной части 5, является основанием гофра 9 и представляет собой жесткое плоское кольцо. Уплотняющая часть 7 концентрично вписана в среднюю часть 6 и состоит из непосредственно уплотняющей части 12, внутренняя поверхность 13 которой контактирует с внутренним кольцом 4. С целью обеспечения более плотного прилегания внутренней поверхности 13, шайба 3 может иметь кольцевой пережим 14, соединяющий/разделяющий уплотнительную часть 7 с жестким кольцом 6.

С целью обеспечения собираемости шайбы 3 с наружными кольцами 1, канавки 2 которых изготавливаются с большим разбросом размеров по дну 15, желательно, чтобы канавка имела в осевом сечении трапецеидальную форму.

В зависимости от формы и размеров наружной поверхности 16 внутреннего кольца 4 выполнены форма и размеры внутренней кольцевой части 8 шайбы 3: в виде цилиндра (фиг. 1), в виде фигуры, эквидистантно копирующей форму канавки, в виде конуса, копирующего фаску кольца 4.

Сборка подшипника осуществляется силовым введением шайбы 3 в зазор между наружным 1 и внутренним 4 кольцами. Предварительно ориентированное меньшим диаметром конической поверхности 8 к торцу 16 кольца 1 шайба 3 проталкивается через цилиндрическую поверхность 17 наружного кольца 1. При этом гофрированная запорная часть 5 шайбы 3, упруго деформируясь, принимает размер цилиндрической поверхности 17. По прохождению этой поверхности 17 шайба 3 радиусной частью 18 кольцевого гофра 9 упирается в боковую стенку 19 канавки 2 кольца 1. Кольцевой гофр 9, стремясь упруго восстановить свои форму и размеры, упирается торцовой поверхностью 20 периферийной части 8 в противоположную боковую стенку 21 канавки 2. Исполнительные размеры запорной части 5 шайбы 3 и канавки 2 кольца 1 выполнены таким образом, чтобы при их взаимном сопряжении гофрированная часть 5 шайбы 3 сохранила часть деформации. Возникающие при этом в складках 11 гофра 9 упругие напряжения создают радиально направленную равномерно распределенную по всему периметру уплотняющей части 7 силу взаимодействия шайбы 3 с канавкой 3 кольца 1.

Поскольку конструкция шайбы 3 такова, что обеспечивает контакт только с боковыми гранями 19 и 21 канавки 2 кольца 1, то это обеспечивает их силовое взаимодействие вдоль оси кольца. Так как грани 19 и 21 представляют собой не что иное как клин, то понятно, что достаточно незначительных деформаций гофра 9, чтобы создать значительные усилия взаимодействия шайбы 3 с кольцом 1 и надежно зафиксировать шайбу 3 в канавке 2 от проворота. Очевидно, что наибольший эффект достигается, если форма канавки 2 наружного кольца 1 выполнена в форме трапеции, боковые грани 19 и 21 которой составляют с основанием угол не менее 45^о.

Предлагаемая конструкция подшипника качения позволит повысить качество подшипников за счет исключения возможности появления искажений геометрии наружных колец при установке в них защитных шайб; расширить технические возможности производства подшипников за счет расширения поля допуска на изготовление канавок наружных колец при обеспечении высокого качества подшипников, а также за счет унифицированного применения пластмассовых шайб взамен металлических (80000 и 60000 серии) и резинометаллических (180000 серия); применить прогрессивную высокопроизводительную технологию литья под давлением защитных шайб из пластмасс на многоместных литьевых формах.

Использование: для изоляции полости между наружным и внутренним кольцами подшипника от окружающего пространства. Сущность изобретения: подшипник качения содержит наружное кольцо с кольцевыми канавками у торцов, установленные в них защитные шайбы и внутреннее кольцо. Каждая защитная шайба выполнена с периферийной частью в виде кольцевого гофра, установленного в контакте с боковыми поверхностями кольцевой канавки. На периферийной части гофра могут быть выполнены прорези. Кольцевые канавки могут иметь трапецеидальную форму сечения, боковые грани которого расположены под углом не менее 45 к основанию. Каждая защитная шайба со стороны внутреннего кольца подшипника выполнена с кольцевым пережимом. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ, содержащий наружное кольцо с кольцевыми канавками у торцов, установленные в них защитные шайбы и внутреннее кольцо, отличающийся тем, что каждая защитная шайба выполнена с периферийной частью в виде кольцевого гофра, установленного с обеспечением контакта шайбы с боковыми поверхностями кольцевой канавки. 2. Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что на периферийной части гофра выполнены прорези. 3. Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что кольцевые канавки выполнены с сечением трапецеидальной формы, боковые грани которого расположены под углом не менее 45^o к основанию. 4. Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что каждая защитная шайба со стороны внутреннего кольца подшипника выполнена с кольцевым пережимом.