СЕПАРАТОР ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК F16C33/38 

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

Известны применяющиеся в стандартных подшипниках качения (ПК) змейковый сепаратор, состоящий из двух штампованных полусепараторов с гнездами для тел качения (ТК) и площадками между гнезд; и массивный сепаратор с гнездами для ТК, направляемый одним из колец ПК [1].

Недостатком таких сепараторов ПК является то, что гнезда сепаратора охватывают примерно половину поверхности ТК. Это затрудняет подвод смазывающего вещества (СВ) к местам трения ТК о гнезда сепаратора, что снижает долговечность ПК.

Известен ряд технических решений, направленных на увеличение долговечности ПК. Например, такое, как ПК, содержащий наружное и внутреннее кольца и размещенный между ними сепаратор, в гнездах которого установлены ТК, в торцах сепаратора выполнены полости, сообщающиеся с гнездами сепаратора, при этом полости выполнены в виде кольцевой канавки, глубина которой превышает расстояние от торца сепаратора до ближайшей к нему стенки гнезда под ТК [2]. Или такое, как ПК, содержащий сепаратор, состоящий из двух частей, в гнездах которого размещены ТК, а также внутреннее и наружное кольца, а в каждом гнезде сепаратора выполнено окно, которое размещают в углублении, выполняемом на поверхности и по контуру каждого гнезда, со стороны, обращаемой к ТК, окно разделяют по крайней мере одной перемычкой, выполняемой за одно с сепаратором, при этом поверхность перемычки, обращаемую к ТК, выполняют в виде выступа, формируемого сферой или конусом или поверхностью любой другой формы, вершину выступа располагают на оси вращения ТК с зазором не более нормативного [3].

Недостатком таких технических решений является то, что сепараторы, имея полости или окна, позволяющие подводить СВ к местам трения ТК о гнезда сепаратора, не имеют устройств для осуществления направления СВ через полости или окна к местам трения ТК о гнезда сепаратора. Это обстоятельство несколько снижает долговечность ПК.

Наиболее близким техническим решением, направленным на улучшение условий смазки ПК, является ПК, содержащий сепаратор, состоящий из двух частей, в гнездах которого размещены ТК, а также внутреннее и наружное кольца; в каждом гнезде выполнено окно, на одной из боковых сторон которого жестко закреплена лопатка, при этом лопатки одной части сепаратора установлены противоположно лопаткам другой части [4].

Недостатки такого сепаратора ПК заключаются в следующем:

а). СВ, подводимое к ПК с одного из торцов, в зависимости от направления вращения сепаратора или захватывается лопатками и подается к местам трения ТК о гнезда, или отбрасывается лопатками в сторону, что ухудшает условия смазки.

б). При наличии в ПК постоянно заложенного СВ сепаратор такой конструкции создает на одной стороне внутренней полости ПК излишек СВ, а на другой стороне недостаток его.

в). Конструкция сепаратора ненадежна, так как имеются концентраторы напряжений в местах крепления лопаток к боковым сторонам окон.

г). Лопатки могут выступать за осевые габариты сепаратора, что ведет к увеличению осевых размеров ПК.

д). Соответствие лопаток размерам окон затрудняет поступление СВ к местам трения ТК о гнезда сепаратора.

Целью изобретения является увеличение долговечности ПК за счет улучшения условий смазки.

Указанная цель достигается следующим.

1. Сепаратор ПК, имеющий гнезда для размещения ТК и площадки между ними, в гнездах которого выполнены окна, на боковых сторонах которых закреплены лопатки, отличающийся тем, что:

1.1. Окна располагают вдоль окружности расположения центров гнезд по обе стороны от центров гнезд. Например, симметрично, или примерно симметрично, или несимметрично центрам гнезд.

1.2. Лопатки своими основаниями закрепляют на двух противоположных боковых сторонах окон.

1.3. Лопатки направляют вдоль оси сепаратора наружу от гнезд.

1.4. Вершины лопаток загибают вдоль окружности расположения центров гнезд.

1.5. Расстояние между вершинами лопаток в осевом направлении выполняют не более ширины сепаратора.

1.6. Окна и лопатки выполняют со скругленным контуром (без углов). Например, в виде круга, или эллипса, или прямых сопряженных, дугами или любыми другими линиями, не имеющими углов.

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

2.1. Окна разделяют, по меньшей мере, одной перемычкой.

2.2. Перемычки окон размещают вдоль окружности расположения центров гнезд напротив центров гнезд или в непосредственной близости от них.

2.3. Перемычки окон выполняют в пределах формы и размеров гнезд и окон.

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

3.1. Лопатки закрепляют на перемычках окон, по меньшей мере, по одной лопатке на каждой перемычке окна.

3.2. Лопатки выполняют за одно целое с перемычками окон.

3.3. Лопатки своими основаниями располагают на перемычках окон, а вершинами направляют в противоположные стороны от перемычек окон.

3.4. Лопатки направляют вдоль окружности расположения центров гнезд. Например, по касательной к окружности расположения центров гнезд или под некоторым углом к ней.

3.5. Вершины лопаток в осевом направлении располагают дальше от центров гнезд, чем основания лопаток.

4. Сепаратор по п.1, или по п.2, и (или) по п.3, отличающийся тем, что:

4.1. Окна продлевают в сторону площадок между гнезд.

4.2. Некоторые части окон выполняют в материале площадок между гнезд.

4.3. Вершины лопаток с разных боковых сторон окон и (или) торцов сепаратора располагают на разном расстоянии от оси сепаратора.

5. Сепаратор по п.1, или по п.2, и (или) по п.3, и (или) по п.4, или по п.1 и по п.4, или по п.2 и по п.4, отличающийся тем, что:

5.1. По меньшей мере, отдельные части поверхностей лопаток у их оснований соединяют с боковыми сторонами окон, размещаемых вдоль окружности расположения центров гнезд.

5.2. Поверхностям лопаток придают формы, обеспечивающие их плавное соединение с формами поверхностей гнезд, окон и перемычек окон. Например, поверхности лопаток выполняют в виде части поверхности конуса, или цилиндра, или шара, или тора, или любой другой поверхности, обеспечивающей их плавное соединение с формами поверхностей гнезд, окон и перемычек окон.

5.3. Размеры лопаток выполняют меньше размеров окон.

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

1.1) Окна располагают вдоль окружности расположения центров гнезд по обе стороны от центров гнезд для того, чтобы увеличить открытую поверхность ТК для свободного подвода к ней СВ. Например, окна располагают вдоль окружности расположения центров гнезд. симметрично, или примерно симметрично, или несимметрично центрам гнезд. При этом важно чтобы окна были расположены по обе стороны от центров гнезд вдоль окружности расположения центров гнезд, а как они расположены не столь важно, так как это все равно позволяет увеличить открытую поверхность ТК для свободного подвода к ней СВ.

1.2) Лопатки своими основаниями закрепляют на двух противоположных боковых сторонах окон для того, чтобы обеспечить возможность подвода СВ к местам трения ТК о гнезда сепаратора при вращении сепаратора в любом направлении.

1.3) Лопатки направляют вдоль оси сепаратора наружу от гнезд для того, чтобы они не затрудняли поступление СВ к местам трения ТК о гнезда сепаратора, а также могли захватывать и направлять СВ, циркулирующее во внутренней полости ПК сравнительно далеко от центров гнезд.

1.4) Вершины лопаток загибают вдоль окружности расположения центров гнезд для того, чтобы создать более лучшие условия для направления СВ к местам трения ТК о гнезда сепаратора и насколько это возможно уменьшить сопротивление вращению сепаратора, возникающее в результате трения лопаток о СВ, циркулирующее во внутренней полости ПК.

1.5) Расстояние между вершинами лопаток в осевом направлении выполняют не более ширины сепаратора для того, чтобы сохранить неизменными осевые размеры сепаратора и всего ПК в целом.

1.6) Окна и лопатки выполняют со скругленным контуром (без углов) для того, чтобы исключить или, по меньшей мере, снизить концентрацию напряжений в элементах окон. Например, окна и вершины лопаток выполняют с контуром в виде круга, или эллипса, или прямых, сопряженных дугами или любыми другими линиями, не имеющими углов. При этом главным является отсутствие углов, а не сама форма контура.

2.1) Окна разделяют, по меньшей мере, одной перемычкой для того, чтобы сохранить жесткость сепаратора и создать базу для расположения лопаток.

2.2) Перемычки окон размещают вдоль окружности расположения центров гнезд напротив центров гнезд или в непосредственной близости от них для того, чтобы располагаемые на них лопатки отстояли от центров гнезд как можно дальше в осевом направлении. Это необходимо для того, чтобы лопатки захватывали и направляли к местам трения ТК о гнезда сепаратора СВ, циркулирующее в ПК сравнительно далеко от центров гнезд.

2.3) Перемычки окон выполняют в пределах формы и размеров гнезд и окон для того, чтобы не нарушать центрирование сепаратора по ТК. Так как перемычки окон получаются размещенными в местах расположения полюсов вращения ТК, то необходимо, чтобы их поверхность как можно лучше соответствовала поверхности ТК. Такой поверхностью является поверхность гнезда сепаратора.

3.1) Лопатки закрепляют на перемычках окон, по меньшей мере, по одной лопатке на каждой перемычке окна для того, чтобы улучшить условия смазки. Так как перемычки окон размещают вдоль окружности расположения центров гнезд напротив центров гнезд, то лопатки, располагаемые на них, позволяют подводить к местам трения СВ, циркулирующее сравнительно далеко от центров гнезд.

3.2) Лопатки выполняют за одно целое с перемычками окон для того, чтобы обеспечить технологичность конструкции.

3.3) Лопатки своими основаниями располагают на перемычках окон, а вершинами направляют в противоположные стороны от перемычек окон для того, чтобы улучшить условия смазки за счет обеспечения требуемой смазки независимо от направления вращения сепаратора. При вращении сепаратора в одну сторону СВ будет захватываться и направляться к местам трения лопатками, направленными своими вершинами в сторону этого вращения, а при вращении сепаратора в другую сторону лопатками, направленными своими вершинами в противоположную сторону вышеуказанных лопаток.

3.4) Лопатки направляют вдоль окружности расположения центров гнезд для того, чтобы минимизировать потери на трение в ПК, которые возникают из-за захвата и перемещения СВ лопатками при вращении сепаратора в ПК. Например, лопатки направляют по касательной к окружности расположения центров гнезд или под некоторым углом к ней. При этом не важно, как направлены лопатки, главное, чтобы они располагались вдоль окружности расположения центров гнезд.

3.5) Вершины лопаток в осевом направлении располагают дальше от центров гнезд, чем основания лопаток, для того, чтобы лопатки направляли захваченное СВ к местам трения ТК о гнезда сепаратора.

4.1) Окна продлевают в сторону площадок между гнездами для того, чтобы увеличить открытую поверхность ТК для свободного подвода к ней СВ.

4.2) и 4.3) Некоторые части окон выполняют в материале площадок между гнезд, а вершины лопаток с разных боковых сторон окон и (или) торцов сепаратора располагают на разном расстоянии от оси сепаратора для того, чтобы обеспечить улучшение условий смазки. Это объясняется тем, что СВ может свободно циркулировать не только вдоль окружности расположения центров гнезд, но и в осевом направлении через части окон, выполняемые в материале площадок между гнезд. При этом СВ проникает непосредственно к местам трения ТК о гнезда сепаратора.

5.1) По меньшей мере, отдельные части поверхностей лопаток у их оснований соединяют с боковыми сторонами окон, размещаемых вдоль окружности расположения центров гнезд для того, чтобы обеспечить плавное соединение лопаток с гнездами, окнами и перемычками окон.

5.2) Поверхностям лопаток придают формы, обеспечивающие их плавное соединение с формами поверхностей гнезд, окон и перемычек окон для того, чтобы как можно значительней уменьшить концентрацию напряжений в элементах окон. А также уменьшить потери на трение поверхностей сепаратора о СВ, циркулирующее во внутренней полости ПК. Например, поверхности лопаток выполняют в виде части поверхности конуса, или цилиндра, или шара, или тора, или любой другой поверхности, обеспечивающей их плавное соединение с формами поверхностей гнезд, окон и перемычек окон. При этом конкретная форма выполнения поверхностей лопаток не столь важна, главное, чтобы они обеспечивали их плавное соединение с формами поверхностей гнезд, окон и перемычек окон.

5.3) Размеры лопаток выполняют меньше размеров окон для того, чтобы лопатки не затрудняли поступление СВ, подводимого от торцов ПК к местам трения ТК о гнезда сепаратора.

Таким образом, предлагаемая конструкция сепаратора ПК позволяет улучшить условия смазки независимо от направления вращения сепаратора, постоянно подводить СВ к поверхностям трения с обеих сторон внутренней полости ПК, уменьшить концентрацию напряжений в элементах окон, не увеличивать осевые размеры ПК и не затруднять поступление СВ к местам трения. Кроме того, такой сепаратор позволяет для ПК, работающих на консистентном СВ, уменьшить количество закладываемого СВ за счет улучшения условий смазки и тем самым увеличить легкость вращения ПК. Все это в конечном счете увеличивает долговечность ПК.

На Фиг.1 представлен сепаратор подшипника качения с элементами. На Фиг.2 представлены площадки между гнезд и гнездо сепаратора с окнами, лопатками и перемычками.

Сепаратор подшипника качения имеет гнезда 1 для размещения тел качения и площадки 2 между ними. В гнездах 1 выполнены окна 3, которые расположены вдоль окружности расположения центров гнезд 1 по обе стороны от центров гнезд 1 и продлены в сторону площадок 2 между гнезд 1. Некоторые части окон 3 выполняют в материале площадок 2 между гнезд 1. Окна 3 разделены перемычками 4, которые размещают напротив центров гнезд 1. Лопатки 5 выполнены на перемычках 4 окон 3 за одно целое с ними. Лопатки 5 своими основаниями 6 располагают на перемычках 4 окон 3, а вершинами 7 направляют в противоположные стороны от перемычек 4 окон 3. Расстояние между вершинами 7 лопаток 5 в осевом направлении выполнено не более ширины сепаратора. Окна 3 и лопатки 5 выполняют со скругленным контуром. Лопатки 5 выполнены меньше размеров окон 3 и у своих оснований 6 соединены с боковыми сторонами окон 3, размещенными вдоль окружности расположения центров гнезд 1.

Сепаратор подшипника качения работает только в составе ПК. Работа сепаратора заключается в обеспечении разделения вращающихся ТК. При этом сепаратор не позволяет поверхностям ТК соприкасаться друг с другом при работе ПК. Это обеспечивается тем, что сепаратор имеет гнезда для ТК и площадки между ними. Окна в гнездах сепаратора позволяют улучшить условия смазки поверхностей ТК и гнезд сепаратора. Лопатки, выполненные в окнах или на перемычках окон, позволяют захватывать и направлять СВ к местам трения ТК о гнезда сепаратора.

Источники информации

1. А.И.Спришевский. Подшипники качения. - М.: Машиностроение, 1968.

2. А.с. №1633183 А.А.Сарычев "Подшипник качения" СССР, МКИ⁵. F 16 C 33/66, БИ №9, 1991.

3. А.с. №2019746 А.А.Сарычев "Подшипник качения" СССР, МКИ⁵. F 16 C 33/38, БИ №17, 1994.

4. А.с. №461254 Д.С.Журавлев и Ш.У.Юлдашев "Подшипник качения" СССР, М.Кл. F 16 С 19/00, БИ №7, 1975. Прототип.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подшипникам качения. Сепаратор имеет гнезда для размещения тел качения и площадки между ними. В гнездах выполнены окна с лопатками. Окна расположены по обе стороны от центров гнезд. Лопатки своими основаниями закреплены на боковых сторонах окон и направлены вдоль оси сепаратора наружу от гнезд. Расстояние между вершинами лопаток в осевом направлении выполнено не более ширины сепаратора, при этом окна и лопатки выполнены со скругленным контуром. Сепаратор может быть выполнен с окнами, разделенными перемычками, которые выполнены напротив центров гнезд с лопатками на перемычках окон, с некоторыми частями окон, выполненными в материале площадок. Технический результат - увеличение долговечности подшипника качения за счет улучшения условий смазки. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сепаратор подшипника качения, имеющий гнезда для размещения тел качения и площадки между ними, в гнездах выполнены окна, на боковых сторонах которых закреплены лопатки, отличающийся тем, что окна расположены вдоль окружности расположения центров гнезд по обе стороны от центров гнезд, лопатки своими основаниями закреплены на двух противоположных боковых сторонах окон и направлены вдоль оси сепаратора наружу от гнезд, вершины лопаток загнуты вдоль окружности расположения центров гнезд, а расстояние между вершинами лопаток в осевом направлении выполнено не более ширины сепаратора, при этом окна и лопатки выполнены со скругленным контуром.2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что окна разделены, по меньшей мере, одной перемычкой, которая выполнена в пределах формы и размеров гнезд и окон и размещена вдоль окружности расположения центров гнезд напротив центров гнезд или в непосредственной близости от них.3. Сепаратор по п.2, отличающийся тем, что лопатки закреплены на перемычках окон, по меньшей мере, по одной лопатке на каждой перемычке окна, выполнены за одно целое с перемычками окон, своими основаниями расположены на перемычках окон, а вершинами направлены в противоположные стороны от перемычек окон вдоль окружности расположения центров гнезд, при этом вершины лопаток в осевом направлении расположены дальше от центров гнезд, чем основания лопаток.4. Сепаратор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что окна продлены в сторону площадок между гнездами и некоторые части окон выполнены в материале площадок между гнездами, а вершины лопаток с разных боковых сторон окон и/или торцов сепаратора расположены на разном расстоянии от оси сепаратора.5. Сепаратор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что, по меньшей мере, отдельные части поверхностей лопаток у их оснований соединены с боковыми сторонами окон, размещаемых вдоль окружности расположения центров гнезд, а поверхностям лопаток приданы формы, обеспечивающие их плавное соединение с формами поверхностей гнезд, окон и перемычек окон, при этом размеры лопаток выполнены меньше размеров окон.6. Сепаратор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что окна продлены в сторону площадок между гнездами и некоторые части окон выполнены в материале площадок между гнездами, а вершины лопаток с разных боковых сторон окон и/или торцов сепаратора расположены на разном расстоянии от оси сепаратора и, по меньшей мере, отдельные части поверхностей лопаток у их оснований соединены с боковыми сторонами окон, размещаемых вдоль окружности расположения центров гнезд, а поверхностям лопаток приданы формы, обеспечивающие их плавное соединение с формами поверхностей гнезд, окон и перемычек окон, при этом размеры лопаток выполнены меньше размеров окон.