СЕПАРАТОР ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК F16C33/38 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подшипникам качения, работающим в узлах машин и механизмов.

Известен применяющийся в стандартном подшипнике качения (ПК) сепаратор, состоящий из двух штампованных змейковых полусепараторов с гнездами для тел качения (ТК), соединенных заклепками, установленными в соосных отверстиях площадок между гнездами, именуемых в дальнейшем ПЛОЩАДКИ, полусепаратора; при этом заклепки содержат стержень с закладной головкой на одном конце и замыкающей головкой на другом конце, сформированной в процессе клепки сепаратора при сборке ПК (1), стр.301.

Недостатком такого сепаратора является нетехнологичность его конструкции. Это связано с тем, что заклепки устанавливаются в соосные отверстий ПЛОЩАДОК с гарантированным зазором. Поэтому при сборке ПК, после установки заклепок в отверстия ПЛОЩАДОК одного из полусепараторов, они могут из них выпадать при перемещении с позиции установки заклепок на позиции установки полусепаратора с заклепками в ПК, установки второго полусепаратора и последующей клепки сепаратора при сборке ПК. Данный недостаток не позволяет в полной мере автоматизировать процесс клепки сепаратора при сборке ПК. Поэтому в большинстве случаев в технологическом процессе сборки ПК предусматривается ручная клепка сепараторов с предварительным и последующим контролем качества клепки.

Известен ряд технических решений, направленных на обеспечение автоматизации процесса клепки сепаратора при сборке ПК. Например, применяемый в ПК сепаратор, выполненный в виде двух штампованных змейковых полусепараторов с гнездами для ТК, соединенных между собой посредством усиков, расположенных на ПЛОЩАДКАХ по наружному диаметру, составляющих одно целое с одним из полусепараторов, изогнутых в осевом направлении в сторону присоединения смежного полусепаратора и охватывающих ПЛОЩАДКИ смежного полусепаратора с образованием неразъемного соединения (2).

Полусепараторы соединяются в одно целое - сепаратор с помощью усиков одного из полусепараторов, - которые после клепки сепаратора охватывают ПЛОЩАДКИ смежного полусепаратора, обеспечивая неразъемность соединения. Недостатком конструкции такого сепаратора ПК является то, что он состоит из двух разных по конструкции полусепараторов. Один полусепаратор имеет усики, расположенные на ПЛОЩАДКАХ по его наружному диаметру и до клепки сепаратора изогнутые в осевом направлении в сторону присоединения смежного полусепаратора. Другой полусепаратор усиков не имеет. Это удорожает производство сепараторов, так как необходимо иметь оснастку для изготовления и контроля качества обоих полусепараторов.

Наиболее близким техническим решением, направленным на обеспечение автоматизации процесса клепки сепаратора при сборке ПК, принятым в качестве прототипа заявленного устройства, является штампованный сепаратор для шарикоподшипника, выполненный в виде двух колец, соединенных между собой посредством усиков, составляющих одно целое с одним из колец и расположенных по внутренней окружности кольца (3).

Недостатком конструкции такого сепаратора ПК является то, что он состоит из двух разных по конструкции полусепараторов (колец). Для изготовления и контроля каждого из них необходима своя оснастка, что ведет к увеличению расходов на производство. В процессе клепки сепаратора при сборке ПК центрирование усиков полусепаратора (кольца) осуществляется по внутреннему диаметру полусепаратора (кольца) без усиков. При этом полусепараторы (кольца) могут поворачиваться друг относительно друга вокруг общей оси, или, что то же самое, вокруг оси ПК. Сепаратор, склепанный с повернутыми друг относительно друга полусепараторами (кольцами), может защемлять ТК поверхностями гнезд. Это приводит к тому, что собранные с такими сепараторами ПК имеют недостаточную легкость вращения из-за повышенных потерь на трение между ТК и поверхностями гнезд.

Целью изобретения является обеспечение автоматизации процесса клепки сепаратора при сборке ПК за счет применения конструкции сепаратора, отвечающей требованиям автоматизации.

Указанная цель достигается тем, что:

1. Сепаратор подшипника качения, выполненный в виде двух полусепараторов с гнездами для тел качения, соединенных между собой посредством усиков, расположенных на ПЛОЩАДКАХ, составляющих одно целое с полусепаратором, изогнутых до клепки сепаратора в осевом направлении в сторону присоединения смежного полусепаратора, охватывающих после клепки сепаратора ПЛОЩАДКИ смежного полусепаратора и образующих неразъемное соединение, отличается тем, что:

1.1. Оба полусепаратора выполняют с усиками и одинаковыми по конструкции и размерам.

1.2. На ПЛОЩАДКАХ со стороны наружного диаметра, или со стороны внутреннего диаметра, или со стороны наружного и внутреннего диаметров полусепаратора выполняют выемки, по меньшей мере, по одной выемке на каждой ПЛОЩАДКЕ.

1.3. Основания усиков располагают на поверхностях выемок.

1.4. Усики смещают относительно радиальных плоскостей, проходящих через середины ПЛОЩАДОК, например, не менее чем на половину ширины основания усика или не более чем на половину ширины основания усика.

1.5. Усики размещают в выемках смежного полусепаратора с возможностью взаимодействия своими поверхностями с поверхностями усиков, выемок и ПЛОЩАДОК смежного полусепаратора.

1.6. Усики выполняют сужающимися от основания к вершине, например с формой контура в виде треугольника или трапеции или любой другой формы, сужающейся от основания к вершине.

1.7. Вершины усиков выполняют скругленными, например с линией контура в виде дуги окружности или эллипса или любой другой кривой, в том числе и ломаной.

1.8. Размеры усиков выполняют соответствующими размерам ПЛОЩАДОК, например, длину усика от площадки до вершины усика и ширину основания усика выполняют не менее толщины материала полусепаратора.

1.9. Размеры выемок выполняют соответствующими размерам усиков, например, глубину выемки выполняют не более двух толщин материала полусепаратора, а ширину выемки выполняют не менее чем две ширины основания усика.

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что:

2.1. На боковых сторонах усиков у их оснований выполняют вырезы, по меньшей мере, по одному вырезу на каждом усике.

2.2. Поверхности вырезов после клепки сепаратора взаимодействуют с поверхностями площадок, выемок, вырезов и усиков смежного полусепаратора с образованием замковых узлов.

2.3. Размеры вырезов устанавливают соответствующими размерам усиков, например, суммарную ширину вырезов на одном усике устанавливают не более половины ширины основания усика, а длину вырезов устанавливают не более двух толщин материала полусепаратора.

Указанные выше отличия заявленного устройства от конструкции прототипа необходимы для достижения поставленной цели и объясняются следующим:

1.1) Оба полусепаратора выполняют с усиками и одинаковыми по конструкции и размерам для того, чтобы снизить расходы на производство. Для выпуска сепаратора, состоящего из двух универсальных полусепараторов, заменяющих два разных полусепаратора, требуется меньше затрат на оснастку для изготовления и контроля полусепараторов.

1.2) На ПЛОЩАДКАХ со стороны наружного диаметра, или со стороны внутреннего диаметра, или со стороны наружного и внутреннего диаметров полусепаратора выполняют выемки, по меньшей мере, по одной выемке на каждой ПЛОЩАДКЕ для того, чтобы расположить на их поверхностях основания усиков, а в выемках - усики обоих полусепараторов.

1.3) Основания усиков располагают на поверхностях выемок для того, чтобы усики составляли одно целое с ПЛОЩАДКАМИ полусепаратора и тем самым одно целое с полусепаратором. Обычно наружная поверхность усиков располагается ближе к оси, чем поверхность внутреннего диаметра полусепаратора, или дальше от оси, чем поверхность наружного диаметра полусепаратора, в зависимости от того, на каком из диаметров расположены усики на ПЛОЩАДКАХ полусепаратора. Размеры ПК налагают определенные ограничения на размеры сепаратора. Полусепараторы должны свободно устанавливаться в ПК и соединяться в процессе клепки сепаратора при сборке ПК. Поэтому выполнение выемок и расположение на их поверхностях оснований усиков позволяет уменьшить наружный диаметр и (или) увеличить внутренний диаметр полусепаратора и тем самым улучшить условия для клепки сепаратора при сборке ПК. Это способствует обеспечению автоматизации процесса клепки сепаратора при сборке ПК.

1.4) Усики смещают относительно радиальных плоскостей, проходящих через середины ПЛОЩАДОК для того, чтобы обеспечить возможность клепки сепаратора при сборке ПК из двух одинаковых по конструкции и размерам полусепараторов с усиками. Это возможно только, если усик будет смещен относительно середины ПЛОЩАДКИ на определенную величину, которая зависит от ширины основания усика и формы самого усика и определяется из конкретных условий проектирования. Например, усики смещают не менее чем на половину ширины основания усика или не более чем на половину ширины основания усика. Для гарантированной собираемости в большинстве случаев можно принять величину смещения усика от середины ПЛОЩАДКИ равной половине ширины основания усика. При этом возможно смещение усика и на большую, и на меньшую величину в зависимости от поставленной задачи. Для обеспечения простоты и легкости клепки сепаратора при сборке ПК величину смещения увеличивают, а для обеспечения точности центрирования полусепараторов величину смещения уменьшают. Эти вопросы решаются при непосредственном конструировании. Кроме того, это позволяет удерживать полусепараторы в склепанном сепараторе с помощью двух усиков на каждом промежутке сепаратора между гнездами для ТК. Такая конструкция увеличивает прочность соединения полусепараторов в одно целое - сепаратор и тем самым более надежно препятствует разборке сепаратора.

1.5) Усики размещают в выемках смежного полусепаратора с возможностью взаимодействия своими поверхностями с поверхностями усиков, выемок и ПЛОЩАДОК смежного полусепаратора для того, чтобы в процессе клепки сепаратора при сборке ПК центрировать усики полусепаратора по поверхностям выемок и усиков смежного полусепаратора. Это позволяет устранить возможность поворачивания полусепараторов друг относительно друга вокруг общей оси и тем самым исключить возможность защемления ТК поверхностями гнезд. При этом ПК с таким сепаратором имеет незначительные потери на трение и, как следствие, достаточную легкость вращения. Взаимное центрирование полусепараторов способствует обеспечению автоматизации процесса клепки сепаратора при сборке ПК.

1.6) Усики выполняют сужающимися от основания к вершине для того, чтобы обеспечить автоматизацию процесса клепки сепаратора при сборке ПК. Такие усики позволяют точнее центрировать полусепараторы в процессе клепки сепаратора при сборке ПК поверхностями усиков по поверхностям усиков и выемок смежного полусепаратора и создать более лучшие условия собираемости полусепараторов в одно целое - сепаратор. Усики выполняют, например, с формой контура в виде треугольника или трапеции, или любой другой формы, сужающейся от основания к вершине, потому что такая форма контура усиков позволяет легко устанавливать усики в выемки смежного полусепаратора. При этом конкретная форма контура усиков не имеет большого значения, она лишь должна сужаться от основания усика к вершине.

1.7) Вершины усиков выполняют скругленными потому, что скругленная вершина усика лучше способствует центрированию усика в выемке смежного полусепаратора. При этом конкретная форма вершины усика не влияет на центрирование усика в выемке смежного полусепаратора. Поэтому вершина усика может быть выполнена, например, с линией контура в виде дуги окружности или эллипса, или любой другой кривой, в том числе и ломаной.

1.8) Размеры усиков выполняют соответствующими размерам ПЛОЩАДОК для того, чтобы была возможность после клепки сепаратора охватывать усиками ПЛОЩАДКИ смежного полусепаратора. Этим обеспечивается собираемость сепаратора и его неразъемность после клепки и тем самым требуемое качество клепки. Длину и ширину усика принимают как можно больше в пределах размеров площадки для того, чтобы обеспечить прочность усикам и соответственно соединению полусепараторов. Например, длину усика от площадки до вершины усика и ширину основания усика выполняют не менее толщины материала полусепаратора. Выполнение усика длиной и шириной менее толщины материала полусепаратора вызывает большие технические затруднения.

1.9) Размеры выемок выполняют соответствующими размерам усиков для того, чтобы разместить на поверхностях выемок основания усиков, а в самих выемках - усики обоих полусепараторов. Например, глубину выемки выполняют не более двух толщин материала полусепаратора для того, чтобы не уменьшить намного поперечное сечение ПЛОЩАДКИ полусепаратора и тем самым не снизить прочность сепаратора. Наличие небольших выемок на наружном и (или) внутреннем диаметрах полусепаратора незначительно уменьшает величину поперечного сечения полусепаратора. При этом по площади и прочности оно сравнимо с поперечным сечением полусепаратора с отверстиями на ПЛОЩАДКАХ для установки заклепок. Ширину выемки выполняют, например, не менее чем две ширины основания усика для того, чтобы была возможность свободно разместить в выемках усики обоих полусепараторов, а также обеспечить при изготовлении полусепараторов формирование усиков требуемой формы и размеров.

2.1) На боковых сторонах усиков у их оснований выполняют вырезы, по меньшей мере, по одному вырезу на каждом усике для того, чтобы поверхности вырезов после клепки сепаратора могли взаимодействовать с поверхностями ПЛОЩАДОК, выемок, вырезов и усиков смежного полусепаратора и образовывать замковые узлы.

2.2) Поверхности вырезов после клепки сепаратора взаимодействуют с поверхностями ПЛОЩАДОК, выемок, вырезов и усиков смежного полусепаратора с образованием замковых узлов для того, чтобы обеспечить неразъемность сепаратора после его клепки при сборке ПК. При этом замковые узлы необходимы для обеспечения более прочного соединения полусепараторов в одно целое - сепаратор.

2.3) Размеры вырезов устанавливают соответствующими размерам усиков для того, чтобы была возможность подбирать размеры выреза на боковой стороне усика исходя из конкретных условий проектирования. Тем самым обеспечивается образование после клепки сепаратора замковых узлов, которые гарантируют неразъемность сепаратора. Например, устанавливают суммарную ширину вырезов на одном усике не более половины ширины основания усика для того, чтобы не ослаблять усики и не уменьшать прочность соединения. А длину вырезов устанавливают не более двух толщин материала полусепаратора для того, чтобы обеспечить собираемость и неразъемность соединения полусепараторов.

Таким образом, сепаратор состоит из двух одинаковых по форме и размерам полусепараторов с усиками. Его конструкция обеспечивает автоматизацию процесса клепки сепаратора при сборке ПК благодаря особенностям своей формы и его элементов. Сепаратор позволяет придать ПК требуемую легкость вращения. Кроме того, такой сепаратор создает более прочное соединение полусепараторов в одно целое - сепаратор.

На фиг.1 представлен сепаратор подшипника качения с элементами. На фиг.2 представлен полусепаратор до клепки сепаратора. На фиг.3 представлена часть полусепаратора с одной выемкой и одним усиком с вырезами. На фиг.4 представлена часть сепаратора с замковыми узлами.

Сепаратор подшипника качения выполнен в виде двух полусепараторов 1 с гнездами 2 для тел качения. Полусепараторы 1 соединены между собой посредством усиков 3, расположенных на площадках 4 между гнездами 2 и составляющих одно целое с полусепаратором 1. До клепки сепаратора (см. фиг.2 и фиг.3) усики 3 изогнуты в осевом направлении в сторону присоединения смежного полусепаратора 1, а после клепки сепаратора (см. фиг.1 и фиг.4) охватывают площадки 4 между гнездами 2 смежного полусепаратора 1 и образуют неразъемное соединение. Оба полусепаратора 1 выполнены одинаковыми и имеют усики 3. На площадках 4 между гнездами выполнены выемки 5, на поверхностях которых расположены основания 6 усиков 3. Усики 3 смещены от середины площадок 4 между гнездами 2 и размещены в выемках 5 смежного полусепаратора 1 с возможностью взаимодействия своими поверхностями с поверхностями усиков 3, выемок 5 и площадок 4 между гнездами 2 смежного полусепаратора 1. Усики 3 выполнены сужающимися от оснований 6 к вершинам 7, которые выполнены скругленными. Размеры усиков 3 и выемок 5 выполнены соответствующими размерам площадок 4 между гнездами 2 и усиков 3 соответственно. На боковых сторонах 8 усиков 3 у их оснований 6 могут быть выполнены вырезы 9, при этом поверхности вырезов 9 после клепки сепаратора взаимодействуют с поверхностями площадок 4, выемок 5, вырезов 9 и усиков 3 смежного полусепаратора 1 с образованием замковых узлов.

Сепаратор подшипника качения работает только в составе ПК. Работа сепаратора заключается в обеспечении разделения вращающихся ТК. При этом сепаратор, состоящий из двух одинаковых полусепараторов, соединенных усиками, не позволяет поверхностям ТК соприкасаться друг с другом при работе ПК. Это обеспечивается тем, что полусепараторы имеют гнезда для ТК и ПЛОЩАДКИ. Усики полусепаратора охватывают ПЛОЩАДКИ, надежно удерживая смежный полусепаратор, и не позволяют усилиям со стороны ТК рассоединить полусепараторы и тем самым нарушить целостность сепаратора. Выемки с расположенными в них усиками обоих полусепараторов точно центрируют полусепараторы друг относительно друга и не позволяют поверхностям гнезд защемлять ТК после клепки сепаратора, чем обеспечивается требуемая легкость вращения ПК.

Источники информации

1. А.Н.Спицын. "Подшипники качения. Справочное пособие", - М.: Машиностроение, 1961.

2. Руководящий документ РД ВНИПП. 011-99 "Подшипники - шариковые радиальные однорядные. Сепараторы змейковые штампованные. Расчет и конструирование", Москва, ОАО "ВНИПП", 1999.

3. А.с. №69567. Е.С.Дымшиц. "Штампованный сепаратор для шарикоподшипника". СССР Кл. 47в, 12 (МКИ⁴ F 16 C 33/38). БИ №9, 1947. Прототип.

Изобретение относится к области машиностроения, а в частности к подшипникам качения. Сепаратор состоит из двух одинаковых полусепараторов с гнездами для тел качения, соединенных неразъемно усиками, расположенными на площадках между гнездами и составляющими одно целое с полусепаратором. Усики изогнуты в осевом направлении в сторону смежного полусепаратора и охватывают площадки между гнездами смежного полусепаратора. На площадках между гнездами выполнены выемки, на поверхностях которых расположены основания усиков. Усики смещены от середин площадок между гнездами и размещены в выемках смежного полусепаратора. Усики выполнены со скругленными вершинами и вырезами на боковых сторонах. Поверхности вырезов взаимодействуют с поверхностями площадок между гнездами, выемками, вырезами и усиками смежного полусепаратора с образованием замковых узлов. Технический результат - обеспечение автоматизации процесса клепки сепаратора при сборке подшипника качения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Сепаратор подшипника качения, выполненный в виде двух полусепараторов с гнездами для тел качения, соединенных между собой посредством усиков, расположенных на площадках между гнезд, составляющих одно целое с одним из полусепараторов, изогнутых в осевом направлении в сторону смежного полусепаратора, охватывающих площадки между гнезд смежного полусепаратора и образующих неразъемное соединение, отличающийся тем, что второй полусепаратор выполнен с усиками, одинаковыми по конструкции и размерам с первым полусепаратором, на площадках между гнезд выполняют выемки, на поверхностях которых располагают основания усиков, усики выполняют сужающимися от основания к вершине, которую скругляют, смещают от середин площадок между гнезд и размещают в выемках смежного полусепаратора с возможностью взаимодействия своими поверхностями с поверхностями усиков, выемок и площадок между гнезд смежного полусепаратора, а размеры усиков и выемок выполняют соответствующими размерам площадок между гнезд и усиков.2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что на боковых сторонах усиков у их оснований выполняют вырезы, при этом поверхности вырезов после клепки сепаратора взаимодействуют с поверхностями площадок между гнезд, выемок, вырезов и усиков смежного полусепаратора с образованием замковых узлов, а размеры вырезов устанавливают соответствующими размерам усиков.