ДВУХРЯДНЫЙ СФЕРИЧЕСКИЙ ШАРИКОПОДШИПНИК И СНАБЖЕННЫЙ ИМ НАВЕСНОЙ ПРИБОРНЫЙ КОНТЕЙНЕР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2006 года по МПК F16C23/06 B64D47/00 

Область техники

Изобретение относится к машиностроительной, приборостроительной и транспортной отраслям промышленности и предназначено преимущественно для авионики летательных аппаратов. Оно непосредственно касается двухрядного сферического шарикоподшипника и навесного приборного контейнера с таким шарикоподшипником преимущественно для летательных аппаратов.

Уровень техники

Из уровня техники известен двухрядный сферический шарикоподшипник (патент RU 2159877) преимущественно для авионики, содержащий внутреннее и наружное кольца, каждое из которых имеет выпуклую и вогнутую концентричные сферические поверхности качения, и два ряда установленных в общем составном сепараторе шариков, помещенных между соответствующими выпуклыми и вогнутыми сферическими поверхностями качения внутреннего и наружного колец, при этом общий центр сферических поверхностей качения расположен на оси шарикоподшипника вне его. Внутреннее кольцо шарикоподшипника содержит два выступающих наружу кольцевых элемента и выполнено составным по крайней мере из двух жестко соединенных частей. Отношение радиуса наибольшей сферической поверхности качения к радиальному расстоянию между рядами шариков составляет около 4.

Этот шарикоподшипник допускает неограниченное вращение вокруг своей оси и ограниченный взаимный поворот колец в меридиональной плоскости при двухстороннем восприятии нагрузки в любом направлении. При всех достоинствах ему присущи недостатки, состоящие в следующем.

Вследствие относительно малой величины отношения радиуса наибольшей сферической поверхности качения к радиальному расстоянию между рядами шариков шарикоподшипника (около 4) радиус наибольшей сферической поверхности качения оказывается значительно меньше внутреннего радиуса, в частности, полого корпуса навесного приборного контейнера для летательного аппарата. Это заставляет располагать шарикоподшипник вблизи центра навесного приборного контейнера с гиростабилизированной платформой, подвешенной на таком шарикоподшипнике. Такое расположение шарикоподшипника приводит к сокращению располагаемого полезного объема навесного приборного контейнера и соответственно к затруднениям при обустройстве его внутреннего пространства.

Из уровня техники известен также навесной приборный контейнер для летательных аппаратов (ж. "Авиация и космонавтика" №10, 2003 г., с.4...7, статья В.Синявского "Из второго поколения - в четвертое. Модернизация вертолета Ми-24"), содержащий снабженный одним или несколькими иллюминаторами полый корпус преимущественно в форме тела вращения, закрепляемый на летательном аппарате с возможностью ограниченного управляемого поворота по крайней мере в одной координатной плоскости, и гиростабилизированную платформу, которая может быть подвешена в полости корпуса на упомянутом выше двухрядном сферическом шарикоподшипнике, центр сфер которого расположен вне подшипника и по крайней мере приблизительно совпадает с продольной осью корпуса, снабжена приводом ограниченного прецизионного поворота относительно центра сфер шарикоподшипника по крайней мере в двух координатных плоскостях и несет оптико-электронные приборы, например навигационные, обзорные, дальномерные и т.п. При всех достоинствах этому навесному приборному контейнеру присущи недостатки, состоящие в следующем.

Подвеска гиростабилизированной платформы внутри полого корпуса навесного приборного контейнера, будучи выполненной на упомянутом выше известном двухрядном сферическом шарикоподшипнике, наряду с достоинствами приобретает недостатки, обусловленные этим шарикоподшипником. Так, радиус наибольшей сферической поверхности качения шарикоподшипника, значительно меньший, чем внутренний радиус полого корпуса, вынуждает располагать шарикоподшипник лишь поблизости от центра полости корпуса на специальной дополнительной несущей конструкции, пересекающей эту полость. Это в значительной мере сокращает располагаемое полезное пространство внутри контейнера и соответственно затрудняет компоновку оптико-электронных приборов и прокладку кабелей, вынуждая увеличивать габариты и вес контейнера.

Задача и сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание такого двухрядного сферического шарикоподшипника и такого снабженного им навесного приборного контейнера преимущественно для летательных аппаратов, которые позволяют существенно расширить располагаемый полезный объем навесного приборного контейнера, соответственно облегчить компоновку оптико-электронных приборов и прокладку кабелей внутри контейнера и улучшить тем самым его габаритно-весовые характеристики, а также повысить точность позиционирования гиростабилизированной платформы.

Поставленная задача решается предлагаемым двухрядным сферическим шарикоподшипником, содержащим, как и вышеупомянутый известный шарикоподшипник, внутреннее и наружное кольца, каждое из которых имеет выпуклую и вогнутую концентричные сферические поверхности качения, и два ряда установленных в общем составном сепараторе шариков, помещенных между соответствующими выпуклыми и вогнутыми сферическими поверхностями качения внутреннего и наружного колец, при этом общий центр сферических поверхностей качения расположен на оси шарикоподшипника вне его. Согласно основному воплощению изобретения, отношение радиуса наибольшей сферической поверхности качения к радиальному расстоянию между рядами шариков составляет от 5 до 25. Величина этого соотношения более 25 нецелесообразна, т.к. в этом случае радиус наибольшей сферической поверхности качения выходит за реальные пределы размеров практических конструкций в преимущественной области использования предлагаемого шарикоподшипника.

При выполнении двухрядного сферического шарикоподшипника с указанным соотношением его размеров значительно увеличивается радиус наибольшей сферической поверхности качения, приближаясь к внутреннему радиусу, в частности, полого корпуса навесного приборного контейнера летательного аппарата. Это позволяет приблизить шарикоподшипник к стенке полого корпуса навесного приборного контейнера. Такая конфигурация шарикоподшипника наиболее благоприятна с точки зрения удобства его установки и позволяет существенно расширить располагаемое полезное пространство, в частности, внутри полого корпуса навесного приборного контейнера. Кроме того, при этом значительно увеличивается опорная база такого шарикоподшипника, что обусловлено увеличенным диаметром расположения рядов шариков относительно оси шарикоподшипника. Благодаря этому повышается точность позиционирования, в частности, гиростабилизированной платформы навесного приборного контейнера.

Согласно предпочтительному воплощению шарикоподшипника его наружное кольцо содержит два выступающих внутрь кольцевых элемента и выполнено составным по крайней мере из двух жестко соединенных частей.

Согласно наиболее предпочтительному воплощению шарикоподшипника его внутреннее кольцо содержит два выступающих наружу кольцевых элемента и выполнено составным по крайней мере из двух жестко соединенных частей.

Поставленная задача решается в рамках единого изобретательского замысла также предлагаемым навесным приборным контейнером преимущественно для летательных аппаратов, который, как и вышеупомянутый известный навесной приборный контейнер, содержит снабженный одним или несколькими иллюминаторами полый корпус преимущественно в форме тела вращения, закрепляемый на летательном аппарате с возможностью ограниченного управляемого поворота по крайней мере в одной координатной плоскости, и гиростабилизированную платформу, которая подвешена в полости корпуса на соединенном с ним двухрядном сферическом шарикоподшипнике, центр сфер которого расположен на оси подшипника вне его и по крайней мере приблизительно совпадает с продольной осью корпуса, снабжена приводом ограниченного прецизионного поворота относительно центра сфер шарикоподшипника по крайней мере в двух координатных плоскостях и несет оптико-электронные приборы, например, навигационные, обзорные, дальномерные и т.п. В соответствии с изобретением, двухрядный сферический шарикоподшипник выполнен согласно описанному выше его предпочтительному воплощению (1-й вариант) или, что более предпочтительно, согласно описанному выше его наиболее предпочтительному воплощению (2-й вариант) и закреплен на наружной стенке полого корпуса.

Такое выполнение навесного приборного контейнера позволяет значительно удалить шарикоподшипник от центра полости корпуса и установить его на стенке полого корпуса, что исключает необходимость использования специальной внутренней несущей конструкции для установки шарикоподшипника. Это в значительной мере высвобождает располагаемое полезное пространство внутри полого корпуса и соответственно облегчает компоновку оптико-электронных и других приборов и прокладку кабелей, позволяя при этом уменьшить габариты и вес корпуса. Кроме того, при этом благодаря увеличенному диаметру расположения рядов шариков относительно оси шарикоподшипника значительно увеличивается опорная база гиростабилизированной платформы, что повышает точность ее позиционирования.

Другие особенности изобретения будут ясны из нижеследующего подробного описания примеров его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.

Чертежи

Изобретение поясняется примерами его практического воплощения с иллюстрацией схематическими чертежами, на которых представлены:

Фиг.1 - двухрядный сферический шарикоподшипник в предпочтительном воплощении;

Фиг.2 - двухрядный сферический шарикоподшипник в наиболее предпочтительном воплощении;

Фиг.3 - навесной приборный контейнер (1-й вариант);

Фиг.4 - навесной приборный контейнер (2-й вариант).

Фиг.5 - навесной приборный контейнер (2-й вариант), вид спереди.

Подробное описание изобретения

Двухрядный сферический шарикоподшипник (Фиг.1, 2) содержит внутреннее (относительно оси шарикоподшипника) кольцо 1 и наружное кольцо 2. Каждое из колец 1 и 2 имеет выпуклую и вогнутую концентричные сферические поверхности качения: внутреннее кольцо 1 имеет выпуклую сферическую поверхность качения 3 и вогнутую сферическую поверхность качения 4; наружное кольцо 2 имеет выпуклую сферическую поверхность качения 5 и вогнутую сферическую поверхность качения 6. Сферический шарикоподшипник содержит также два ряда шариков, установленных в общем составном сепараторе 7: наружный (относительно центра сфер) ряд шариков 8 и внутренний ряд шариков 9. Ряды шариков 8 и 9 помещены между соответствующими выпуклыми и вогнутыми сферическими поверхностями качения внутреннего 1 и наружного 2 колец. Все сферические поверхности качения 3...6 имеют общий центр О, расположенный на оси шарикоподшипника вне его. Согласно основному воплощению изобретения, отношение радиуса R наибольшей сферической поверхности качения к радиальному расстоянию А между рядами 8 и 9 шариков составляет от 5 до 25.

Согласно предпочтительному воплощению изобретения (Фиг.1) наружное кольцо 2 шарикоподшипника содержит два выступающих внутрь кольцевых элемента - верхний (по чертежу) 10 и нижний 11. Наружное кольцо 2 по соображениям возможности сборки и регулировки шарикоподшипника выполнено составным по крайней мере из двух частей 12 и 13, жестко соединенных друг с другом в процессе сборки шарикоподшипника посредством, например, винтового соединения (винты не показаны). Обе части 12 и 13 наружного кольца 2 содержат соответственно верхний и нижний кольцевые элементы 10 и 11. По технологическим и конструктивным соображениям внутреннее кольцо 1 и наружное кольцо 2 могут быть выполнены из большего количества жестко соединенных между собой частей или деталей. Между частями 12 и 13 наружного кольца 2 установлена регулировочная шайба 14.

Согласно наиболее предпочтительному воплощению изобретения (Фиг.2), внутреннее кольцо 1 шарикоподшипника содержит два выступающих наружу кольцевых элемента - верхний (по чертежу) 15 и нижний 16. Внутреннее кольцо 1 по соображениям возможности сборки и регулировки шарикоподшипника выполнено составным по крайней мере из двух частей 17 и 18, соединенных друг с другом в процессе сборки шарикоподшипника посредством, например, винтового соединения (винты не показаны). Обе части 17 и 18 внутреннего кольца 1 содержат соответственно верхний и нижний кольцевые элементы 15 и 16. По технологическим и конструктивным соображениям внутреннее кольцо 1 и наружное кольцо 2 могут быть выполнены из большего количества жестко соединенных между собой частей или деталей. Между частями 17 и 18 внутреннего кольца 1 установлена регулировочная шайба 14.

Возможность заданного ограниченного взаимного поворота внутреннего 1 и наружного 2 колец, например, в пределах ±(5°...15°) в любой меридиональной плоскости обеспечивается соответствующим выбором их геометрических размеров.

Описанные выполнения двухрядного сферического шарикоподшипника обеспечивает получение таких его габаритных размеров - наружного диаметра D и радиальной толщины В, которые наиболее благоприятны с точки зрения удобства и компактности его установки, в частности, в корпусе навесного приборного контейнера летательных аппаратов.

Процесс сборки шарикоподшипника осуществляется в обычном для подобных изделий порядке, при этом его рабочий зазор выдерживается с помощью регулировочной шайбы 14 путем соответствующего подбора ее толщины.

Монтаж шарикоподшипника на месте его установки может осуществляться, например, с помощью резьбовых отверстий 19 и 20 (Фиг.1) или с помощью крепежных отверстий 21 и резьбовых отверстий 22 (Фиг.2), предусмотренных соответственно во внутреннем кольце 1 и наружном кольце 2 шарикоподшипника. Работа последнего аналогична работе известного двухрядного сферического шарикоподшипника в пределах заданного ограниченного угла взаимного поворота внутреннего 1 и наружного 2 колец в любой меридиональной плоскости, например, в пределах ±(5°...15°).

Навесной приборный контейнер преимущественно для летательных аппаратов (Фиг.3...5) содержит снабженный одним общим или несколькими отдельными иллюминаторами 23 полый корпус 24 любой подходящей формы, предпочтительно в форме тела вращения, например, шара или цилиндра или же сигарообразной формы. Полый корпус 24 закрепляется на летательном аппарате, например, с помощью вилки 25 с возможностью ограниченного управляемого поворота по крайней мере в одной координатной плоскости. В полости корпуса 24 на двухрядном сферическом шарикоподшипнике 26 подвешена гиростабилизированная платформа 27 таким образом, что центр О сфер шарикоподшипника 26, расположенный вне его, по крайней мере приблизительно совпадает с центром или продольной осью полого корпуса 24. Гиростабилизированная платформа 27 снабжена обычным приводом (не показан) ограниченного прецизионного поворота относительно центра О сфер шарикоподшипника 26 по крайней мере в двух координатных плоскостях и несет комплект 28 оптико-электронных и других приборов, например навигационных, обзорных, дальномерных и т.п.

В соответствии с изобретением двухрядный сферический шарикоподшипник 26 навесного приборного контейнера выполнен согласно описанному выше его предпочтительному воплощению (Фиг.1) (1-й вариант) или, что более предпочтительно, согласно описанному выше его наиболее предпочтительному воплощению (Фиг.2) (2-й вариант) и закреплен на наружной стенке 29 полого корпуса 24. Для этого внутреннее кольцо 1 шарикоподшипника 26 (Фиг.3) (1-й вариант) крепится изнутри к стенке 29 полого корпуса 24, например, винтами (не показаны), а гиростабилизированная платформа 27 соединяется, например, винтами (не показаны) с наружным кольцом 2 шарикоподшипника 26. В соответствии с предпочтительной формой выполнения навесного приборного контейнера (2-й вариант), наружное кольцо 2 шарикоподшипника 26 (Фиг.4) крепится снаружи к стенке 29 полого корпуса 24, например, винтами (не показаны), а гиростабилизированная платформа 27 соединяется, например, винтами (не показаны) с наружным кольцом 2 шарикоподшипника 26. В этой наиболее предпочтительной форме выполнения (2-й вариант) верхний (по чертежу) выступающий кольцевой элемент 15 внутреннего кольца 1 шарикоподшипника 26 одновременно является частью стенки 29 полого корпуса 24.

Работа описанного навесного приборного контейнера летательного аппарата в принципе не отличается от работы упомянутого выше навесного приборного контейнера-аналога. Первичное ориентирование навесного приборного контейнера в одной или двух координатных плоскостях осуществляется соответствующими стандартными приводными устройствами (не показаны) вилки 25. Окончательное прецизионное позиционирование гиростабилизированной платформы с оптико-электронными приборами по крайней мере в двух координатных плоскостях осуществляется стандартным внутренним приводом ограниченного прецизионного поворота (не показан).

Промышленная применимость

Практическая область промышленного применения изобретения охватывает транспортную и в особенности авиационную технику, а также другие смежные отрасли промышленности, такие как транспортное машиностроение и приборостроение.

Ниже приведен конкретный пример возможной практической реализации изобретения в наиболее предпочтительной форме выполнения (Фиг.2, 4, Табл.1).

Таблица 1.
Пример возможной практической реализации изобретения (Фиг.2, 4).НаименованиеЕдиница измеренияВеличинаРадиус R наибольшей сферической поверхности качения шарикоподшипникамм150Радиальное расстояние А между рядами шариковмм12Отношение R/Aмм12,5Наружный диаметр навесного приборного контейнерамм352Наружный диаметр D шарикоподшипникамм225Радиальная толщина В шарикоподшипникамм24Диаметр шариковмм6Рабочий зазор шарикоподшипникамм≤0,03Угол взаимного отклонения колец шарикоподшипника в меридиональной плоскостиУгловой градус±10Угол взаимного поворота колец шарикоподшипника вокруг его осиУгловой градус∞Точность позиционирования гиростабилизированной платформы навесного приборного контейнераУгловая секунда≤10

Изобретение относится к приборостроению, преимущественно для авионики, и касается двухрядного сферического шарикоподшипника и снабженного им навесного приборного контейнера летательных аппаратов. Шарикоподшипник содержит внутреннее и наружное кольца с выпуклой и вогнутой сферическими поверхностями качения и два ряда установленных в общем сепараторе шариков, помещенных между соответствующими выпуклыми и вогнутыми сферическими поверхностями качения внутреннего и наружного колец. Все сферические поверхности качения имеют общий центр, расположенный на оси шарикоподшипника вне его. Отношение радиуса наибольшей сферической поверхности качения к радиальному расстоянию между рядами шариков составляет от 5 до 25. Наружное кольцо содержит два выступающих внутрь кольцевых элемента или внутреннее кольцо содержит два выступающих наружу кольцевых элемента. Кольца выполнены составным по крайней мере из двух жестко соединенных частей. Навесной приборный контейнер содержит снабженный иллюминаторами полый корпус в форме тела вращения и гиростабилизированную платформу, которая подвешена в полости корпуса на двухрядном сферическом шарикоподшипнике, центр сфер которого совпадает с центром или продольной осью корпуса, снабжена приводом ограниченного прецизионного поворота относительно центра сфер шарикоподшипника по крайней мере в двух координатных плоскостях и несет оптико-электронные приборы, например навигационные. Шарикоподшипник выполнен согласно вышеописанному и закреплен на стенке полого корпуса. Верхний выступающий кольцевой элемент внутреннего кольца шарикоподшипника одновременно является частью стенки полого корпуса. Технический результат - расширение располагаемого полезного объема навесного приборного контейнера и повышение точности позиционирования гиростабилизированной платформы. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Двухрядный сферический шарикоподшипник, содержащий внутреннее и наружное кольца, каждое из которых имеет выпуклую и вогнутую концентричные сферические поверхности качения, и два ряда установленных в общем составном сепараторе шариков, помещенных между соответствующими выпуклыми и вогнутыми сферическими поверхностями качения внутреннего и наружного колец, при этом общий центр сферических поверхностей качения расположен на оси шарикоподшипника вне его, отличающийся тем, что отношение радиуса наибольшей сферической поверхности качения к радиальному расстоянию между рядами шариков составляет от 5 до 25.2. Шарикоподшипник по п.1, отличающийся тем, что наружное кольцо (2) содержит два выступающих внутрь кольцевых элемента (10 и 11) и выполнено составным по крайней мере из двух жестко соединенных частей (12 и 13).3. Шарикоподшипник по п.1, отличающийся тем, что внутреннее кольцо (1) содержит два выступающих наружу кольцевых элемента (15 и 16) и выполнено составным по крайней мере из двух жестко соединенных частей (17 и 18).4. Навесной приборный контейнер преимущественно для летательных аппаратов, содержащий снабженный одним или несколькими иллюминаторами полый корпус преимущественно в форме тела вращения, закрепляемый на летательном аппарате с возможностью ограниченного управляемого поворота по крайней мере в одной координатной плоскости, и гиростабилизированную платформу, которая подвешена в полости корпуса на жестко соединенном с ним двухрядном сферическом шарикоподшипнике, центр сфер которого расположен на оси подшипника вне его и по крайней мере приблизительно совпадает с продольной осью корпуса, снабжена приводом ограниченного прецизионного поворота относительно центра сфер шарикоподшипника по крайней мере в двух координатных плоскостях и несет оптико-электронные приборы, например навигационные, обзорные, дальномерные и т.п., отличающийся тем, что двухрядный сферический шарикоподшипник (26) выполнен в соответствии с пунктом 2 и закреплен на наружной стенке (29) полого корпуса (24).5. Навесной приборный контейнер преимущественно для летательных аппаратов, содержащий снабженный одним или несколькими иллюминаторами полый корпус преимущественно в форме тела вращения, закрепляемый на летательном аппарате с возможностью ограниченного управляемого поворота по крайней мере в одной координатной плоскости, и гиростабилизированную платформу, которая подвешена в полости корпуса на жестко соединенном с ним двухрядном сферическом шарикоподшипнике, центр сфер которого расположен на оси подшипника вне его и по крайней мере приблизительно совпадает с продольной осью корпуса, снабжена приводом ограниченного прецизионного поворота относительно центра сфер шарикоподшипника по крайней мере в двух координатных плоскостях и несет оптико-электронные приборы, например навигационные, обзорные, дальномерные и т.п., отличающийся тем, что двухрядный сферический шарикоподшипник (26) выполнен в соответствии с пунктом 3 и жестко закреплен непосредственно на наружной стенке (29) полого корпуса(24).6. Навесной приборный контейнер по п.5, отличающийся тем, что верхний выступающий кольцевой элемент (15) внутреннего кольца (1) одновременно является частью стенки (29) полого корпуса (24).