ОПОРА КАЧЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F16C19/14 F16C33/51 

Изобретение относится к самосмазывающимся опорам вращения валов, работающим с большой радиальной нагрузкой и небольшими частотами вращения в сверхвысоком вакууме, требующем высокотемпературного обезуглеращивающего прогрева.

Известен роликовый подшипник, в котором для уменьшения сил трения и вероятности заклинивания часть роликов - сепарирующие ролики, изготовлены из того же материала, что и несущие ролики, но имеют меньший диаметр (патент США N 1972355, кл. F 16 C 3/00, 1974).

Однако, использование одинаковых материалов для сепарирующих и несущих роликов подшипников, работающих в вакууме при больших радиальных нагрузках, приводит к возрастанию сил трения за счет схватывания и задира контактирующих поверхностей, к увеличению газовыделения, износа и, как следствие, к снижению точности и долговечности подшипника.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является роликовый подшипник, который содержит наружное и внутреннее кольца, тела качения и сепарирующие элементы, расположенные поочередно с телами качения (SU, авторское свидетельство, 708082, кл. F 16 C 33/51, 1980).

Техническим результатом изобретения является устранение возможности заклинивания элементов и снижение интенсивности их износа, чем увеличена долговечность опоры.

Технический результат достигается за счет выполнения сепарирующих шариков или роликов, устанавливаемых между несущими шариками или роликами, с диаметром D_c, определяющимся из неравенства
D_н-H_он-H_бв<D_c<D_н-2Δ_д-2Δ_R,
где
H_бн - высота наружного бортика;
H_бв- - высота внутреннего бортика;
D_н - диаметр несущих шариков или роликов;
D_с - диаметр сепарирующих шариков или роликов;
Δ_д - упругая деформация;
Δ_R - высота микронеровностей,
а также за счет нанесения на сепарирующие шарики или ролики твердосмазочного покрытия, исключающего содержание полимерных смазочных компонентов.

На фиг.1 и 2 изображена предлагаемая опора. Опора качения состоит из сепарирующих шариков 1 или роликов, имеющих твердосмазочное покрытие 2, цельнометаллических несущих шариков 3 или роликов, наружного 4 и внутреннего 5 колец, корпуса 6 и стопорного кольца 7.

Опора качения представляет собой два радиально-упорных подшипника, которые собраны в единый корпус, исключающий возможность взаимного осевого и радиального смещения колец подшипников и выпадения сепарирующих элементов.

При работе опоры сепарирующие шарики (ролики) 1, имеющие твердосмазочное покрытие 2, обкатывают цельнометаллические несущие шарики (ролики) 3, причем в каждый момент времени сепарирующий шарик (ролик) касается, либо наружного кольца 4, либо внутреннего кольца 5 из-за разности диаметров несущих и сепарирующих шариков (роликов).

Опору качения используют в качестве опоры вращения привода карусели установки напыления в сверхвысоком вакууме.

Поверхность сепарирующих шариков 1 предварительно подвергают физико-химической обработке с образованием твердосмазочного покрытия 2. Температура обезгаживания внутрикамерных элементов и опоры 900^oK.

При длительной работе опоры до 10⁶ циклов при частоте вращения 60 об/мин не отмечено заклинивания, а при осмотре поверхностей трения не обнаружено следов схватывания, задира. Изнашивание по длинам контактов было равномерным, что свидетельствует о высокой точности, надежности и долговечности предлагаемой опоры.

Изобретение может быть использовано в самосмазывающихся опорах вращения валов, работающих с большой радиальной нагрузкой и небольшими частотами вращения в сверхвысоком вакууме. Опора качения состоит из внешнего и внутреннего колец, цельнометаллических несущих шариков или роликов и сепарирующих шариков или роликов, поверхности которых выполнены из твердосмазочного материала. Приведено соотношение размеров рабочих и сепарирующих шариков или роликов, при котором устраняется возможность самозаклинивания. Опора качения позволяет повысить точность исполнительных механизмов, их надежность и долговечность при работе в сверхвысоком вакууме. 2 ил.

Опора качения, отличающаяся тем, что она содержит корпус, стопорное кольцо и установленные в корпусе радиально-упорные подшипники, включающие наружные и внутренние кольца, цельнометаллические несущие шарики или ролики, сепарирующие шарики или ролики, расположенные поочередно с несущими шариками или роликами, имеющие на поверхности твердосмазывающий материал, при этом сепарирующие шарики или ролики выполнены диаметром D_с, определяемым из неравенства
D_н-H_б.н -H_б.в<D_c<D_н-2Δ_д-2Δ_R,
где H_б . н - высота наружного бортика;
H_б . в - высота внутреннего бортика;
D_н - диаметр несущих шариков или роликов
Δ_д - упругая деформация;
Δ_R - высота микронеровностей.