ПОДШИПНИК И СПОСОБ ЕГО СБОРКИ Российский патент 1996 года по МПК F16C19/54 

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к системам подшипников с плавающим кольцом.

Наиболее близким по технической сущности является устройство подшипникового узла высокооборотного крупногабаритного вала, содержащее установленный в неподвижном корпусе двухъярусный подшипник, с наружным, внутренним и промежуточным кольцами, вращающийся вал и элемент стабилизации скорости вращения промежуточного кольца, выполненный в виде двухступенчатого тела вращения, установленного в наружном кольце с возможностью контакта меньшей ступени с промежуточным кольцом, а большей с внутренним кольцом и с возможностью осевого перемещения относительно вала и вращения вокруг собственной оси, с передаточным отношением ступеней равным двум. См. авт.св. СССР N 1401177, кл. F 16 C 19/54 от 7.06.88, бюл. 21.

Недостатком известного устройства являются большие габариты в радиальном направлении, а следовательно и значительные габариты сопрягаемых узлов машин и механизмов, необеспечение стабилизации с другой стороны промежуточных колец не позволяет увеличить количество ярусов и обеспечить их устойчивую работу.

Цель изобретения уменьшение радиальных габаритов многоярусного подшипника и увеличение надежной его работы за счет обеспечения стабилизации с двух сторон промежуточных колец.

Эта цель достигается многоярусным подшипником, содержащим наружное внутреннее и промежуточное кольца, между которыми помещены тела качения, причем промежуточные кольца выполнены в виде малого и/или большего двутавров, а внутреннее и наружное кольца выполнены в виде малого и/или большего швеллеров, между сторонами большего двутавра и меньшего двутавра помещены два ряда тел качения упорных подшипников, а между сторонами большего швеллера и меньшего двутавра помещены упорные тела качения в два ряда и между сторонами меньшего швеллера и большего двутавра помещены упорные тела качения, а диаметр упорных тел качения выполнен меньше диаметра радиальных тел качения того же яруса и расположены на одной с радиальными телами качения оси, выполненными преимущественно в виде роликов или иголок, а при выполнении диаметра упорных тел качения равным диаметру радиальных тел качения их оси смещены друг относительно друга для одинаковых ярусов, а на малых двутаврах и малом швеллере выполнены выступы вне дорожек катания на которых укреплены пылезащитные кольца, а наружное и внутреннее кольца выполнены совмещенными с кольцами крепления, а большие двутавровые и швеллерные кольца выполнены составными, состоящими из двух колец соединенных элементами крепления, причем линия раздела колец расположена по середине составного кольца или сбоку кольца.

Эта цель достигается также способом сборки многоярусного подшипника, заключающимся в помещении тел качения между кольцами. Cначала на установленные на плоскости устанавливают упорные тела качения одного ряда всех ярусов на первые половины большего двутавра и большего швеллера, на которые затем устанавливают меньшие двутавр и швеллерного сечения кольца вместе с установленными в них предварительно радиальными телами качения всех ярусов, а затем устанавливают упорные тела качения второго ряда всех ярусов, на которые устанавливают вторые половины больших двутавров и швеллера и скрепляют их с первыми половинами элементами крепления.

На чертеже изображен трехъярусный подшипник.

Многоярусный подшипник содержит наружное 1 и внутреннее 2 кольца, между которыми помещены радиальные тела качения и промежуточные кольца 3 и 4 и радиальные тела качения 5, 6 и 7, а с торцов установлены упорные тела качения 8, 9 и 10 одного ряда и 11, 12 и 13 второго ряда. Для уменьшения радиального размера многоярусного подшипника наружное и внутреннее кольца выполняют в виде швеллеров одно меньшего 1, а второе 2 большего размера, желобами обращенными друг к другу, и в которых выполнены радиальные дорожки катания для одного или нескольких рядов тел качения, преимущественно в виде длинных роликов или иголок. На наружных сторонах малого швеллера 1 выполнены дорожки катания для упорных тел качения 8 и 11. На внутренних сторонах большого швеллера выполнены дорожки катания для упорных подшипников 10 и 13. Из набора колец наружного 1 - малого швеллера, внутреннее 2 большого швеллера и промежуточных большого двутавра 3 и малого двутавра в сечении выполняют многоярусные подшипник от одноярусного до практически не ограниченного ярусного. Для одноярусного, например, используют одно кольцо в сечении в виде малого швеллера 1 и одно кольцо в сечении в виде большого швеллера 2 и помещают между ними радиальные тела качения в виде, например, длинных роликов 5 или роликов коротких в несколько рядов. А между сторонами швеллеров 1 и 2 устанавливают упорные тела качения 8 и 11 в два ряда. Причем наружным кольцом может быть выполнен швеллер большого размера 2, тогда внутренним кольцом выполняют в сечении в виде малого швеллера 1. Для двухъярусного подшипника используют кольца наружное и внутреннее, выполненные в сечении в виде малого швеллера 1, а промежуточным кольцом выполняют кольцо в сечении в виде большого двутавра 3 и между ними устанавливают два яруса радиальных тел качения 5 и 6 и два ряда в два яруса упорные тела качения 8, 11 и 9, 12. При выполнении наружного и внутреннего колец в виде большого швеллера 2, промежуточное кольцо выполняют в виде малого двутавра 4, а между ними устанавливают радиальные тела качения 6 и 7, и упорные тела качения 9, 12 и 10, 13. Четырехъярусный, шестиярусный и т. д. ярусный подшипник с четным количеством ярусов выполнен аналогично двухъярусному и отличается только количеством ярусов радиальных и упорных тел качения и нечетным количеством промежуточных колец 3 и 4 большого и малого двутавра в сечении. Трехъярусный, показанный на чертеже, пятиярусный и т.д. с нечетным количеством ярусов многоярусный подшипник отличается от трехъярусного количеством нечетных ярусов тел качения радиальных и упорных и четным количеством промежуточных колец 3 и 4 большого и малого двутавра. Для улучшения сборки большое двутавровое 3 и большое швеллерное кольца выполнены из двух частей, разделенных по линии раздела 14, расположенной по середине кольца, или по линии 15, расположенной с краю колец и скрепленных элементами крепления 16. При этом дорожки катания для радиальных тел качения 5, 6, 7 выполнены без буртиков. Диаметры радиальных тел качения 5, 6, 7 выполняют наименьшим, а их упорные тела качения выполнены в виде шариков 8 и 11, 9 и 12, и 10 и 13 выполняют не больше чем радиальные тела качения 5, 6, 7 соответственно. А при наличии значительных осевых нагрузках упорные тела качения выполняют в виде коротких роликов, высота которых меньше их диаметра. При равенстве диаметров шариков упорных тел качения 8 и 11, например, с диаметром тела качения радиального 5 того же яруса их оси смещают на величину 17, обеспечивающую упорным телам качения 8 и 11 возможность не касаться продолжения дорожек катания соседних колец, обеспечивая тем самым упрощение изготовления дорожек катания большого двутавра 3 и большого швеллера 2 и повышение прочности их, а следовательно уменьшение радиального размера всего подшипника. Для повышения пылезащищенности малый швеллер в сечении кольца 1 и малый двутавр 4 в сечении кольца снабжены дополнительными кольцами, в которых установлены пылезащитные кольца 18 и 19 соответственно. Наружное 1 и внутреннее 2 кольца снабжены дополнительными кольцами 21, которыми они крепятся к корпусу 20 и на валу 22 и крепятся элементами крепления 23. Установка наружного 1 и внутреннего 2 колец в корпус 20 и на вал 22 соответственно производится на посадке без натяга.

Сборку многоярусного подшипника производят путем установки тел качения между кольцами в следующей последовательности: сначала на плоскость монтажного стола устанавливают концентрически половины большого швеллера 2 и большого двутавра 3 в сечении, а затем на них устанавливают упорные тела качения 11, 12, 13 одного ряда всех ярусов, а затем на них устанавливают кольца малого швеллера 1 и малого двутавра 4 с предварительно установленными в них радиальными телами качения 5, 6, 7, которые могут быть собраны в сепараторы или без сепараторов. Затем на кольца малого швеллера 1 в сечении и малого двутавра 4 в сечении устанавливают упорные тела качения 8, 9, 10 второго ряда всех ярусов, а на них устанавливают вторые половины колец большого швеллера 2 и большого двутавра 3 в сечении и скрепляют их элементами крепления 16. При необходимости установки пылезащитные кольца 18 и 19 устанавливают после сборки подшипника с последующим их креплением к выступам на малом швеллере 1 и на малом двутавре 4 в сечении.

Работает многоярусный подшипник следующим образом: при вращении вала 22, например, вращение кольца внутреннего 2 передается радиальным телам качения 7, которые увлекают за собой промежуточное кольцо 4, которое в свою очередь увлекают за собой радиальные тела качения 6 следующего яруса, вращающиеся с меньшей скоростью, чем радиальные тела качения предыдущего яруса, которые заставляют перемещаться кольцо следующего яруса 3 которое перемещается еще с меньшей скоростью чем тела качения предыдущего яруса в неподвижном кольце 1.

Предложенное устройство многоярусного подшипника найдет применение в узлах машин и механизмов для уменьшения сопротивления вращения при высоких скоростях вращения.

Выполнение осей радиальных тел качения pасположенными на одной прямой с осями вращения упорных тел качения или несколько смещенными на величину 17 уменьшает радиальные размеры подшипника.

Для упрощения изготовления и сборки однорядного подшипника, его наружное 1 и внутреннее 2 кольца выполнены в виде уголков в сечении, обращенных сторонами друг к другу, а упорные тела качения 8 расположены между вертикальными сторонами уголковых сечений колец, а радиальные дорожки катания выполняют одну с буртиками, а другую без буртиков или обе дорожки на обоих кольцах с буртиками.

Использование: в системах подшипников с промежуточным кольцом. Существо: многоярусный подшипник содержит наружное и промежуточное кольца, между которыми помещены тела качения. Способ сборки многоярусного подшипника заключается в том, что между кольцами помещают тела качения. Наружное и внутреннее кольца выполнены в сечении в виде швеллеров большого и/или малого аксиального размера и обращенными желобами друг к другу, а промежуточные кольца выполнены в виде малого и/или большого аксиального размера двутавра, в желобах швеллеров и двутавров выполнены радиальные дорожки катания, а упорные дорожки катания выполнены на боковых сторонах желобов с внутренней стороны для швеллера и двутавра больших аксиальных размеров, а для швеллера и двутавра малого аксиального размера дорожки катания для упорных тел качения выполнены с наружной стороны, а оси радиальных и упорных тел качения одного яруса расположены преимущественно по одной прямой линии, а диаметр упорных тел качения выполнен не больше диаметра радиальных тел качения, а промежуточных колец выполняют в четном количестве для подшипников с нечетным количеством ярусов и с нечетным количеством промежуточных колец для подшипников с четным количеством ярусов, а большие в аксиальном направлении швеллерное и двутавровое кольца выполнены составными, состоящими из двух колец, соединенных элементами крепления, а линия раздела расположена по середине составного кольца или с краю его дорожек катания, которые не снабжены буртиками, а пылезащитные кольца установлены на кольцевых выступах швеллерного и двутаврового в сечении колец малого аксиального размера. Способ состоит в том, что на плоскость устанавливают одну половину большого аксиального размера швеллерного и двутаврового в сечении кольца, на которые устанавливают упорные тела качения первого ряда всех ярусов, на которые затем устанавливают кольца малого аксиального размера швеллерного и двутаврового сечения с предварительно установленными в них радиальными телами качения всех ярусов, а затем на них устанавливают упорные тела качения второго ряда всех ярусов, на которые затем устанавливают вторые половины колец большого аксиального размера швеллерного, и двутаврового сечения и скрепляют их элементами крепления. 2 с. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Подшипник, содержащий радиальные кольца, установленные между ними радиальные тела качения и элементы стабилизации, выполненные в виде упорных тел качения, связанных с радиальными кольцами и радиальными телами качения, отличающийся тем, что содержит дополнительные элементы стабилизации, выполненные в виде дополнительно введенных упорных колец, а связь элементов стабилизации с радиальными телами качения и радиальными кольцами выполнена в виде связи установленных жестко на радиальных кольцах упорных колец, между которыми расположены упорные тела качения, упорные и радиальные кольца выполнены заодно в виде колец сложного сечения: швеллер и/или двутавр большего и/или меньшего осевого размера с желобами, радиальные тела качения установлены в желобах между упорными кольцами колец сложного сечения меньшего осевого размера, которые помещены совместно в желобах колец сложного сечения большего осевого размера, а упорные тела качения установлены в два ряда между упорными кольцами колец сложного сечения меньшего осевого размера и упорными кольцами колец сложного сечения большего осевого размера. 2. Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен одноярусным с двумя кольцами швеллерного сечения, одно из которых выполнено осевым размером, превышающим осевой размер второго швеллерного кольца, в желоб которого помещены радиальные тела качения в один ярус, которые вместе с кольцом помещены в желоб швеллерного кольца большего осевого размера, а упорные тела качения установлены в один ярус в два ряда между упорными кольцами швеллерных колец и расположены вне желоба швеллерного кольца меньшего осевого размера и внутри желоба швеллерного кольца большего осевого размера. 3. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что он выполнен двухъярусным с тремя сложными в сечении кольцами, первое и третье кольца выполнены швеллерного сечения большего осевого размера, в желобы которых помещено второе сложное в сечении кольцо, выполненное двутаврового сечения меньшего осевого размера, в желобы которого помещены радиальные тела качения в два яруса, а упорные тела качения установлены в два яруса и в два ряда между упорными кольцами швеллерных и двутаврового колец и расположены вне желобов двутаврового кольца и внутри желобов швеллерных колец. 4. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что он выполнен двухъярусным с тремя сложными в сечении кольцами, второе кольцо из которых выполнено двутаврового сечения большего осевого размера, в желобы которого помещены первое и третье кольца швеллерного сечения меньшего осевого размера, а радиальные тела качения установлены в желобы первого и третьего швеллерных колец в два яруса, а упорные тела качения установлены в два яруса и в два ряда между упорными кольцами двутаврового кольца и швеллерных колец и расположены вне желобов швеллерных колец и внутри желобов двутаврового кольца. 5. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что он выполнен многоярусным с нечетным количеством ярусов с четным количеством сложных в сечении колец, первое и последнее из которых выполнены швеллерного сечения, одно из колец выполнено меньшего осевого размера, а второе большего осевого размера, а остальные сложные в сечении кольца выполнены двутаврового сечения, одна половина из количества которых выполнена большего осевого размера, а вторая половина меньшего осевого размера, в желоба которых помещены радиальные тела качения в нечетное количество ярусов, а кольца двутаврового и швеллерного сечения меньшего осевого размера с радиальными телами качения помещены в желобы колец двутаврового и швеллерного сечения колец большего осевого размера, а упорные тела качения установлены в два ряда в нечетное количество ярусов между упорными кольцами швеллерных и двутавровых колец и расположены вне желобов колец швеллерного и двутаврового сечения меньшего осевого размера и внутри желобов колец швеллерного и двутаврового сечения большего осевого размера. 6. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что он выполнен многоярусным с четным количеством ярусов и нечетным количеством сложных в сечении колец, первое и последнее кольца выполнены швеллерного сечения меньшего осевого размера, а остальные кольца выполнены двутаврового сечения, большая половина их выполнена большего осевого размера, а меньшая половина того же количества
меньшего осевого размера, в желоба швеллерных и двутавровых колец меньшего осевого размера установлены радиальные тела качения в четное количество ярусов, которые вместе с кольцами помещены в желоба двутавровых колец большего осевого размера, а упорные тела качения установлены между упорными кольцами двутавровых и швеллерных колец в два ряда в четное количество ярусов и расположены вне желобов швеллерных и двутавровых колец меньшего осевого размера и внутри желобов двутавровых колец большего осевого размера. 7. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что он выполнен многоярусным с четным количеством ярусов и нечетным количеством сложных в сечении колец, первое и последнее кольца выполнены швеллерного сечения большего осевого размера, а остальные выполнены двутаврового сечения, большая половина из которых выполнена меньшего осевого размера, а меньшая половина того же количества колец выполнена большего осевого размера, в желоба двутавровых колец меньшего осевого размера установлены радиальные тела качения четного количества ярусов, которые вместе с кольцами помещены в желоба швеллерных и двутавровых колец большего осевого размера, а упорные тела качения установлены в два ряда в четное количество ярусов между упорными кольцами швеллерных и двутавровых колец и расположены вне желобов двутавровых колец меньшего осевого размера и внутри желобов двутавровых колец большего осевого размера. 8. Подшипник по пп.1 7, отличающийся тем, что швеллеры и двутавровые кольца большего осевого размера выполнены составными из двух колец сложной формы, соединенных элементами крепления по плоскости стыка, расположенной перпендикулярно оси колец и по центру осевой длины подшипника, а каждое кольцо выполнено в сечении в виде уголка или тавра. 9. Подшипник по п.8, отличающийся тем, что плоскость стыка расположена ацентрично осевой длине составного кольца. 10. Подшипник по пп.1 7, отличающийся тем, что диаметры упорных тел качения выполнены равными диаметру радиальных тел качения одного и того же яруса. 11. Подшипник по пп.1 7, отличающийся тем, что упорные тела качения выполнены в виде роликов, длина которых меньше диаметра радиальных тел качения того же яруса. 12. Подшипник по пп.1 7, отличающийся тем, что упорные и радиальные тела качения расположены на одной прямой, т.е. диаметры окружностей, проходящих через центры радиальных и упорных тел качения, выполнены одинакового диаметра. 13. Подшипник по пп.1 7, отличающийся тем, что оси упорных тел качения и оси радиальных тел качения расположены на разных уровнях, оси упорных тел качения расположены между осями радиальных тел качения и осями колец меньшего осевого размера. 14. Подшипник по пп.1 7, отличающийся тем, что дорожки качения многорядных радиальных тел качения выполнены в виде пазов на кольцах меньшего осевого размера для каждого ряда отдельно один от другого, а на швеллерных и двутавровых кольцах большего осевого размера дорожки качения для всех рядов выполнены общими. 15. Подшипник по пп.1 7, отличающийся тем, что пылезащитные кольца закреплены на приливах колец меньшего осевого размера, а ширина пылезащитного кольца выполнена перекрывающей зазоры с предыдущим и с последующим соседними кольцами соответственно. 16. Способ сборки подшипника, заключающийся в установке между кольцами радиальных тел качения, отличающийся тем, что упорные тела качения первого ряда всех ярусов устанавливают на первые кольца составных колец швеллерного и двутаврового сечения большего осевого размера, затем на них устанавливают швеллерные и двутавровые кольца меньшего осевого размера с предварительно установленными на них радиальными телами качения всех ярусов и всех рядов, затем на швеллерные и двутавровые кольца меньшего осевого размера устанавливают упорные тела качения второго ряда всех ярусов, на которые затем устанавливают вторые кольца составных швеллерных и двутавровых колец большего осевого размера и скрепляют с первыми кольцами элементами крепления.