ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F16C19/00 F16C33/58 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в подшипниковых узлах общего машиностроения без ограничения по скорости вращения.

Известен подшипник качения [1], содержащий кольца с дорожками качения и размещенные между ними тела качения.

Недостатком известной конструкции является то, что при осевом нагружении подшипника по мере его вращения, тела качения оказываются в силовом защемлении силами трения скольжения, происходит заклинивание подшипника, что вызывает быстрый износ и выход его из строя.

Известен подшипник качения [2] преимущественно тихоходных опорно-поворотных устройств, принятый за прототип, содержащий наружное и внутреннее кольца, одно из которых снабжено средством разгрузки тел качения от рабочей нагрузки в виде местного углубления дорожки качения, и расположенные между ними тела качения. Местное углубление дорожки качения позволяет телам качения поочередно освобождаться от рабочей контактной нагрузки и тем самым исключить заклинивание подшипника.

Недостатком такой конструкции подшипника является то, что местное углубление произвольной формы, выполненное на ограниченном участке дорожки качения, не может обеспечить постепенную разгрузку и нагрузку тел качения, особенно при высоких скоростях вращения. В результате при работе подшипника с большим числом оборотов одного или обоих колец в углублении будут иметь место удары, что приведет к снижению его долговечности. Кроме того, при высоких скоростях вращения в подшипнике возникают значительные центробежные силы, которые дополнительно способствуют заклиниванию тел качения. Соответственно средство разгрузки должно обеспечить разгрузку тел качения не только от рабочей нагрузки, но и от центробежных сил. В известном подшипнике углубление выполнено применительно к тихоходным опорным устройствам и не может обеспечить полную разгрузку тел качения.

Технический результат изобретения заключается в повышении быстроходности подшипника. Для этого в подшипнике качения, содержащем наружное кольца, которое снабжено средством разгрузки тел качения от рабочей нагрузки в виде углубления дорожки качения, внутреннее кольцо и расположенные между ними тела качения, углубление дорожки качения выполнено в виде поверхности, сечением которой является кривая, описываемая уравнением

где b - свободный член, b=05•D₁+S;
a - коэффициент,
показатель степени,
D₁ - диаметр дорожки качения наружного кольца;
S - максимальная глубина углубления;
ϕ - длина углубления по длине окружности дорожки качения.

Величина свободного члена "b" принимается из условия разгрузка тела качения от рабочей нагрузки и центробежной силы. Следовательно,
b = 0,5 • D₁ + S,
где S > δ_н+δ_в;
δ_н и δ_в - упругая деформация в контакте тела качения соответственно с наружным и внутренним кольцами от действия рабочей нагрузки и центробежной силы.

Значение коэффициента "a" определяется из следующих условий. Во-первых, в местах сопряжения поверхности разгрузочной зоны с поверхностью дорожки значения функций, описывающих указанные поверхности, должны быть равны. Сечением дорожки качения является окружность, описываемая уравнением

Тогда из первого условия получаем уравнение

Во-вторых, для разгрузки тел качения от центробежных сил необходимо, чтобы при входе тела качения в зону разгрузки, оно двигалось по касательной к окружности дорожки качения. В этом случае центробежная сила будет равна нулю, так как она возникает тогда, когда тело движется по криволинейной траектории.

Из второго условия следует, что первые производные функций, описывающих поверхности дорожки качения и разгрузочной зоны, также должны быть равны в местах сопряжения. Кроме того, равенство первых производных позволяет обеспечить плавный переход поверхности дорожки качения в поверхность зоны разгрузки. Следовательно, получаем второе уравнение:

Решая совместно уравнение (1) и (2) при получаем, что

При этом показатель степени однозначно зависит от длины разгрузочной зоны и определяется

Четность показателя степени обеспечивает симметричность разгрузочной зоны.

Задаваясь значением длины разгрузочной зоны, можно получить уравнение кривой, которая получается в сечении поверхности углубления, т.е. определить его форму.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлено сечение предлагаемого подшипника качения.

На фиг. 2 изображено сечение наружного кольца предлагаемого подшипника.

Подшипник качения содержит наружное 1 кольцо, на дорожке качения которого выполнено средство разгрузки 2 в виде углубления дорожки качения, сечением которого является кривая, описываемая уравнением

внутреннее 3 кольцо и расположенные между кольцами 1 и 3 тела качения 4.

Работает предлагаемый подшипник качения следующим образом. При вращении подшипника каждое тело качения 4 за каждый пробег по дорожке качения наружного кольца 1 входит в зону разгрузки 2 и освобождается от рабочей контактной нагрузки и центробежной силы. Вход тела качения 4 в углубление 2 происходит постепенно, т.е. тело качение на каком-то участке углубления разгружается, а затем на другом участке оно становится свободным. Причем вход тела качения в разгрузочную зону осуществляется по касательной к окружности дорожки качения. При этом направление движения тела качения 4 не меняется и центробежная сила исчезает. Дальнейшее движение тела качения 4 в зоне углубления 2 приводит к его разгрузке от рабочей нагрузки.

Использование предлагаемого технического решения позволит повысить быстроходность подшипника с разгрузочной зоной и открывает возможность применять их в узлах общего машиностроения без ограничения по скорости вращения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Бейзельман Р.Д., Цыпкин Б.В., Перель Л.Я. Подшипники качения: Справочник. Издание шестое исправленное и дополненное. - М.: Машиностроение, 1975 - аналог.

2. Авт.св. СССР N 1099130, F 16 C 19/00, 1984 - прототип.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в подшипниковых узлах общего машиностроения. Сущность изобретения заключается в том, что подшипник качения содержит внутренние и наружное кольца и расположенные между ними тела качения. Наружное кольцо снабжено средством разгрузки тел качения от рабочей нагрузки в виде углубления дорожки качения. Углубление дорожки качения представляет собой поверхность сечением, которой является кривая, описываемая уравнением, выражение которого представлено в описании данного изобретениях. Технический результат изобретения заключается в повышении быстроходности подшипника. 2 ил.

Подшипник качения, содержащий наружное кольцо, которое снабжено средством разгрузки тел качения от рабочей нагрузки в виде углубления дорожки качения, внутреннее кольцо и расположенные между ними тела качения, отличающийся тем, что углубление дорожки качения выполнено с поверхностью, сечением которой является кривая, описываемая уравнением

где b - свободный член, b = 0,5 • D₁ + s;
a - коэффициент,
показатель степени,
D₁ - диаметр дорожки качения наружного кольца;
s - максимальная глубина углубления;
ϕ - длина углубления по длине окружности дорожки качения.