ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЙ ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ ДЛЯ УСТАНОВКИ ОПОРНЫХ И РАБОЧИХ ВАЛКОВ В ПРОКАТНЫХ КЛЕТЯХ Российский патент 2009 года по МПК F16C19/38 F16C19/54 F16C33/46 F16C33/76 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к герметизированному подшипнику качения, согласно признакам ограничительной части п.1 формулы, и может быть, в частности, реализовано предпочтительно в герметизированных четырехрядных конических роликоподшипниках для установки опорных и рабочих валков в клетях холодной и горячей прокатки.

Сущность изобретения

Специалисту в области подшипников качения известно, что срок службы подшипника качения значительно сокращается из-за проникновения жидкостей и загрязнений. Такие жидкости и загрязнения проникают в подшипник качения большей частью тогда, когда монтаж подшипника качения происходит в загрязненных условиях и, прежде всего, тогда, когда подшипники качения подвержены во время работы воздействию грязи, металлической стружки, охлаждающих жидкостей и т.п. В частности, при использовании подшипников качения для установки опорных и рабочих валков в прокатных клетях они в высокой степени подвержены воздействию самых разных загрязнений, так что для достижения предусмотренного срока службы к обслуживанию подшипников качения предъявляются высокие требования. Одной мерой по снижению затрат на обслуживание и повышению срока службы является поэтому герметизация подшипников качения в подобных прокатных клетях подходящим образом от проникновения жидкостей и загрязнений.

Такой родовой герметизированный подшипник качения известен, например, из DE 19935014 А1. Этот подшипник качения, выполненный в виде герметизированного четырехрядного конического роликоподшипника для установки опорных и рабочих валков в прокатных клетях, состоит, в основном, из аксиально составных наружного и внутреннего подшипниковых колец, а также из нескольких тел качения, обкатывающихся между подшипниковыми кольцами в четыре ряда рядом друг с другом по их дорожкам качения, причем тела качения каждого ряда посредством соответствующего сепаратора удерживаются в направлении периферии с равными промежутками по отношению друг к другу. Объем подшипника, образованный между наружным и внутренним подшипниковыми кольцами, герметизирован при этом на обоих осевых концах от проникновения жидкостей и загрязнений за счет того, что внутреннее подшипниковое кольцо на своих осевых концевых участках выполнено удлиненным по сравнению с осевыми концевыми участками наружного подшипникового кольца и на удлинения внутреннего подшипникового кольца надевают прилегающие соответственно к осевым концевым участкам наружного подшипникового кольца особые уплотнительные держатели с профилированными кольцевыми уплотнениями. Эти кольцевые уплотнения, выполненные большей частью в виде армированных металлом эластичных радиальных уплотнительных колец для вала, закреплены соответственно, с одной стороны, на внутренней периферийной поверхности уплотнительного держателя и имеют, с другой стороны, проходящие к внутреннему подшипниковому кольцу эластичные уплотнительные манжеты, которые находятся в уплотняющем контакте соответственно с аксиально удлиненными концевыми участками внутреннего подшипникового кольца и, тем самым, герметично уплотняют образованный между наружным и внутренним подшипниковыми кольцами объем подшипника.

Из DE 4206764 А1 известно, кроме того, выполнение удлиненными как осевых концевых участков внутреннего подшипникового кольца, так и осевых концевых участков наружного подшипникового кольца такого четырехрядного конического роликоподшипника и закрепление выполненных также в виде радиальных уплотнительных колец для вала кольцевых уплотнений без особых уплотнительных держателей на внутренних периферийных поверхностях удлинений наружного подшипникового кольца с возможностью скольжения радиальных уплотнительных колец для вала своими уплотнительными манжетами по цилиндрическим поверхностям удлинений внутреннего подшипникового кольца.

Недостаток таких герметизированных подшипников качения, однако, в том, что предусмотренные специально для герметизации подшипников качения удлинения на внутреннем и наружном подшипниковых кольцах требуют больше места для подшипника качения и что герметизированные таким образом подшипники качения по сравнению с подшипниками качения без герметизации приходится рассчитывать при равной потребности в площади с меньшими допустимыми нагрузками, поскольку конические ролики подшипника качения и его дорожки качения следует выполнять за счет удлинений соответственно меньше. Кроме того, известные эластичные радиальные уплотнительные кольца для вала в дополнение к их относительно высокой стоимости оказались еще и невыгодными потому, что они из-за контакта трения своих уплотнительных манжет с цилиндрическими поверхностями удлинений внутреннего подшипникового кольца подвержены повышенному износу и, тем самым, пригодны только для уплотнительных соединений до определенного ограничения частоты вращения. Точно так же при выходе из строя охлаждения прокатных клетей может произойти резкое повышение температуры внутри подшипника качения, которое выходит за пределы температур для эластичных уплотнительных колец для вала, вызывая, тем самым, их повреждения, из-за которых их уплотнительная функция теряется.

Задача изобретения

Исходя из изложенных недостатков известных из уровня техники решений, в основу изобретения положена задача создания герметизированного подшипника качения, в частности герметизированного четырехрядного конического роликоподшипника для установки опорных и рабочих валков в прокатных клетях, объем которого, образованный между наружным и внутренним подшипниковыми кольцами, был бы герметизирован посредством недорогих и малоизнашивающихся уплотнений без ограничения частоты вращения и температуры, и чтобы подшипник при такой же потребности в площади можно было бы рассчитать приблизительно с такими же допустимыми нагрузками, что и у аналогичного подшипника качения без герметизации.

Описание изобретения

Согласно изобретению, эта задача решается у герметизированного подшипника качения в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы таким образом, что каждый сепаратор подшипника качения выполнен в виде известного сам по себе пальцевого сепаратора, который состоит из первой шайбы, второй шайбы и нескольких соединенных с обеими шайбами, а также направляющих соответственно одно тело качения с центральным осевым отверстием пальцев, при этом герметизирующие объем подшипника кольцевые уплотнения выполнены в виде пластинчатых колец, находящихся в уплотняющем соединении с первой и второй шайбами обоих наружных сепараторов.

Подобные пластинчатые кольца состоят, по меньшей мере, из двух расположенных рядом друг с другом, независимых друг от друга или дважды скрученных стальных колец, которые образуют между собой щелевое или лабиринтное уплотнение и отличаются, тем самым, хорошим уплотняющим эффектом. При этом различают натяжные снаружи пластинчатые кольца, натягиваемые к внутренней периферийной стенке отверстия, натяжные изнутри пластинчатые кольца, натягиваемые к внешней периферийной стенке вала, и комбинации натяжных снаружи и изнутри пластинчатых колец, у которых, по меньшей мере, одно частичное кольцо натягивают к внутренней периферийной стенке отверстия, а одно - к внешней периферийной стенке вала. Частичные кольца этих пластинчатых колец всегда находятся при этом в уплотняющем контакте с кольцевой канавкой соответственно противоположной части и имеют как по отношению друг к другу, так и по отношению к кольцевой канавке незначительные радиальный и осевой зазоры, которые предотвращают мешающее трение между частичными кольцами или между пластинчатыми кольцами и кольцевой канавкой, чем достигается бесконтактное уплотнение.

В целесообразном усовершенствовании выполненного, согласно изобретению, герметизированного подшипника качения на выполненных плоскими внешних периферийных поверхностях первой и второй шайб обоих наружных сепараторов выполнено поэтому по одной огибающей кольцевой канавке, которая находится в уплотняющем контакте с дважды скрученным пластинчатым кольцом, натянутым на противоположную плоскую внутреннюю боковую поверхность наружного подшипникового кольца и входящим в кольцевую канавку. За счет этого имеющийся между внешними периферийными поверхностями внешних шайб наружных пальцевых сепараторов и внутренней боковой поверхностью наружного подшипникового кольца зазор предпочтительным образом герметизирован с обеих осевых сторон подшипника качения, причем в качестве альтернативы этому было бы также возможным выполнение огибающих кольцевых канавок на внутренней боковой поверхности наружного подшипникового кольца и натяжение направленных в эти кольцевые канавки пластинчатых колец на выполненные плоскими внешние периферийные поверхности первой и второй шайб обоих наружных сепараторов. Точно так же в зависимости от имеющейся в распоряжении площади вместо дважды скрученных пластинчатых колец возможно применение других подходящих пластинчатых колец описанного выше рода.

Для полной герметизации образованного между наружным и внутренним подшипниковыми кольцами объема подшипника другой признак выполненного, согласно изобретению, герметизированного подшипника качения заключается в том, что на выполненной плоской рядом с наружными дорожками качения для тел качения внешней боковой поверхности внутреннего подшипникового кольца также выполнена соответственно одна огибающая кольцевая канавка, которая находится в уплотняющем контакте с дополнительным, дважды скрученным пластинчатым кольцом, натянутым на плоские внутренние периферийные поверхности первой и второй шайб обоих наружных сепараторов и входящим в кольцевую канавку. Тем самым имеющийся между внутренними периферийными поверхностями наружных шайб наружных пальцевых сепараторов и внешней боковой поверхностью внутреннего подшипникового кольца зазор также предпочтительным образом герметизирован с обеих осевых сторон подшипника качения, так что образованный между наружным и внутренним подшипниковыми кольцами объем подшипника, в целом, герметизирован от проникновения жидкостей и загрязнений. Также здесь, конечно, возможно выполнение огибающих кольцевых канавок аналогичным образом на выполненных плоскими внутренних периферийных поверхностях первой и второй шайб обоих наружных сепараторов и натяжение направленных в эти кольцевые канавки пластинчатых колец на выполненную плоской внешнюю боковую поверхность внутреннего подшипникового кольца и/или применение других подходящих пластинчатых колец.

Выполненный, согласно изобретению, подшипник качения имеет, таким образом, по сравнению с известными из уровня техники герметизированными подшипниками качения то преимущество, что за счет интеграции уплотнения образованного между наружным и внутренним подшипниковыми кольцами объема подшипника в имеющиеся шайбы выполненного пальцевым сепаратора больше не нужны повышающие потребность в площади для подшипника качения удлинения на внутреннем и наружном подшипниковых кольцах, так что герметизированный таким образом подшипник качения по сравнению с подшипниками качения без герметизации может быть рассчитан с такого же размера коническими роликами и дорожками качения и, тем самым, такими же допустимыми нагрузками. Применение пластинчатых колец в качестве кольцевых уплотнений позволяет использовать подобную герметизацию без ограничения частоты вращения, поскольку пластинчатые кольца за счет своей бесконтактной герметизации не имеют никаких контактов трения между собой или с противоположными кольцевыми канавками и, тем самым, не подвержены износу. Поскольку подобные пластинчатые кольца, кроме того, состоят исключительно из стальных материалов, выход из строя охлаждения прокатных клетей и резкое повышение температуры внутри подшипника качения не могут больше вызвать повреждения, из-за которых их уплотнительная функция теряется, так что для использования герметизированного, согласно изобретению, подшипника качения не существует больше также и ограничения температуры.

Краткое описание чертежей

Предпочтительный вариант выполнения герметизированного, согласно изобретению, подшипника качения более подробно поясняется ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображают:

- фиг.1: верхнюю симметричную половину сечения выполненного, согласно изобретению, герметизированного четырехрядного конического роликоподшипника;

- фиг.2: в увеличенном виде внешнюю часть изображенного на фиг.1 сечения выполненного, согласно изобретению, герметизированного четырехрядного конического роликоподшипника.

Подробное описание чертежей

На фиг.1 хорошо виден подшипник 1 качения, который выполнен в виде четырехрядного конического роликоподшипника для установки опорных и рабочих валков в прокатных клетях и состоит, в основном, из аксиально составных наружного 2 и внутреннего 8 подшипниковых колец, а также из нескольких тел 19 качения, обкатывающихся между подшипниковыми кольцами 2, 8 в четыре ряда рядом друг с другом по их дорожкам 11-18 качения. Наружное подшипниковое кольцо 2 образовано при этом, как хорошо видно, однорядными левым 3 и правым 5 вращающимися кольцами, тогда как внутреннее подшипниковое кольцо 8 состоит из левого 9 и правого 10 однорядных вращающихся колец, которые расположены аксиально друг за другом. Кроме того, на фиг.1 видно, что тела 19 качения каждого ряда посредством соответствующего сепаратора 20-23 удерживаются в направлении периферии с равными промежутками по отношению друг к другу и что объем 24 подшипника, образованный между наружным 2 и внутренним 8 подшипниковыми кольцами, герметизирован на обоих осевых концах кольцевыми уплотнениями 25, 26 от проникновения жидкостей и загрязнений.

На фиг.1 также видно, что каждый сепаратор 20-23 подшипника 1 качения выполнен в виде известного сам по себе пальцевого сепаратора, который состоит из первой шайбы 27-30, второй шайбы 31-34 и нескольких соединенных с обеими шайбами 27-34 пальцев 36-39, каждый из которых направляет соответственно одно, выполненное с центральным осевым отверстием 35 тело 19 качения. Эти выполненные пальцевыми сепараторы 20-23 интегрированы, согласно изобретению, в герметизацию образованного между наружным 2 и внутренним 8 подшипниковыми кольцами объема 24 подшипника за счет того, что герметизирующие объем 24 подшипника кольцевые уплотнения 25, 26 выполнены соответственно в виде пластинчатых колец 40-43, находящихся в уплотняющем соединении с первой 2 и второй 34 шайбами обоих наружных сепараторов 20, 21.

Увеличенный вид правого внешнего участка изображенного на фиг.1 сечения выполненного, согласно изобретению, подшипника 1 качения на фиг.2, где одинаковые по значению ссылочные позиции левого внешнего участка выполненного, согласно изобретению, подшипника 1 качения указаны в скобках, показывает при этом, что на выполненных плоскими внешних периферийных поверхностях 44, 45 первой 27 и второй 34 шайб обоих наружных сепараторов 20, 21 выполнено по одной огибающей кольцевой канавке 46, 47. Эта кольцевая канавка 46 находится в уплотняющем контакте с дважды скрученным пластинчатым кольцом 40, 42, натянутым на противоположную плоскую внутреннюю боковую поверхность наружного подшипникового кольца и входящим в кольцевую канавку 46, 47, так что имеющийся между внешними периферийными поверхностями 44, 45 наружных шайб 27, 34 пальцевых сепараторов 20, 21 и внутренней боковой поверхностью 48 наружного подшипникового кольца 2 зазор герметизирован с обеих осевых сторон подшипника 1 качения.

Кроме того, на фиг.2 видно, что на выполненной плоской рядом с наружными дорожками 12, 18 качения для тел 19 качения внешней боковой поверхности 49 внутреннего подшипникового кольца 8 также выполнена соответственно одна огибающая кольцевая канавка 50, 51, которая находится в уплотняющем контакте с дополнительным, дважды скрученным пластинчатым кольцом 41, 43, натянутым на плоские внутренние периферийные поверхности 52, 53 первой 27 и второй 34 шайб обоих наружных пальцевых сепараторов 20, 21 и входящим в кольцевую канавку 50, 51. За счет этих пластинчатых колец 41, 43 имеющийся между внутренними периферийными поверхностями 52, 53 наружных шайб наружных пальцевых сепараторов 20, 21 и внешней боковой поверхностью 49 внутреннего подшипникового кольца 8 зазор также герметизирован с обеих осевых сторон подшипника 1 качения, так что образованный между наружным 2 и внутренним 8 подшипниковыми кольцами объем 24 подшипника, в целом, герметизирован от проникновения жидкостей и загрязнений.

Перечень ссылочных позиций

1 - подшипник качения

2 - наружное подшипниковое кольцо

3 - левое вращающееся кольцо

4 - среднее вращающееся кольцо

5 - правое вращающееся кольцо

6 - промежуточное кольцо

7 - промежуточное кольцо

8 - внутреннее подшипниковое кольцо

9 - левое вращающееся кольцо

10 - правое вращающееся кольцо

11 - дорожка качения

12 - дорожка качения

13 - дорожка качения

14 - дорожка качения

15 - дорожка качения

16 - дорожка качения

17 - дорожка качения

18 - дорожка качения

19 - тело качения

20 - наружный сепаратор

21 - наружный сепаратор

22 - внутренний сепаратор

23 - внутренний сепаратор

24 - объем подшипника

25 - кольцевое уплотнение

26 - кольцевое уплотнение

27 - первая шайба сепаратора

28 - первая шайба сепаратора

29 - первая шайба сепаратора

30 - первая шайба сепаратора

31 - вторая шайба сепаратора

32 - вторая шайба сепаратора

33 - вторая шайба сепаратора

34 - вторая шайба сепаратора

35 - осевое отверстие

36 - палец

37 - палец

38 - палец

39 - палец

40 - пластинчатое кольцо

41 - пластинчатое кольцо

42 - пластинчатое кольцо

43 - пластинчатое кольцо

44 - внешняя периферийная поверхность

45 - внешняя периферийная поверхность

46 - кольцевая канавка

47 - кольцевая канавка

48 - внутренняя боковая поверхность

49 - внешняя боковая поверхность

50 - кольцевая канавка

51 - кольцевая канавка

52 - внутренняя периферийная поверхность

53 - внутренняя периферийная поверхность

Изобретение относится к герметизированному подшипнику качения, в частности четырехрядному коническому роликоподшипнику для установки опорных и рабочих валков в прокатных клетях. Подшипник (1) качения состоит из аксиально составных наружного (2) и внутреннего (8) подшипниковых колец, а также из нескольких тел (19) качения, обкатывающихся между кольцами (2, 8) в четыре ряда рядом друг с другом по их дорожкам (11-18) качения. Тела (19) качения каждого ряда посредством соответствующего сепаратора (20-23) удерживаются в направлении периферии с равными промежутками по отношению друг к другу. Объем (24) подшипника, образованный между кольцами (2) и (8), герметизирован на обоих осевых концах кольцевыми уплотнениями (25, 26) от проникновения жидкостей и загрязнений. Каждый сепаратор (20-23) подшипника (1) качения выполнен в виде пальцевого сепаратора, который состоит из первой шайбы (27-30), второй шайбы (31-34) и нескольких соединенных с обеими шайбами (27-34) пальцев (36-39). Причем герметизирующие объем (24) подшипника кольцевые уплотнения (25, 26) выполнены в виде пластинчатых колец (40-43), находящихся в уплотняющем соединении с первой (27) и второй (34) шайбами обоих наружных сепараторов (20, 21). Технический результат: создание герметизированного подшипника качения, который герметизирован посредством малоизнашивающихся уплотнений без ограничения частоты вращения и температуры. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Герметизированный подшипник (1) качения, в частности герметизированный четырехрядный конический роликоподшипник для установки опорных и рабочих валков в прокатных клетях, содержащий аксиально составные наружные (2) и внутренние (8) подшипниковые кольца и несколько тел (19) качения, обкатывающихся между подшипниковыми кольцами (2, 8) в четыре ряда рядом друг с другом по их дорожкам (11-18) качения, причем тела (19) качения каждого ряда посредством соответствующего сепаратора (20-23) удерживаются в направлении периферии с равными промежутками по отношению друг к другу, и объем (24) подшипника, образованный между наружным (2) и внутренним (8) подшипниковыми кольцами, герметизирован на обоих осевых концах кольцевыми уплотнениями (25, 26) от проникновения жидкостей и загрязнений, отличающийся тем, что каждый сепаратор (20-23) подшипника (1) качения выполнен в виде пальцевого сепаратора, снабженного первой шайбой (27-30), второй шайбой (31-34) и несколькими соединенными с обеими шайбами (27-34), а также направляющими соответственно одно тело (19) качения с центральным осевым отверстием (35) пальцами (36-39), при этом герметизирующие объем (24) подшипника кольцевые уплотнения (25, 26) выполнены в виде пластинчатых колец (40-43), находящихся в уплотняющем соединении с первой (27) и второй (34) шайбами обоих наружных сепараторов (20, 21).

2. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что на выполненных плоскими внешних периферийных поверхностях (44, 45) первой (27) и второй (34) шайб обоих наружных сепараторов (20, 21) выполнено по одной огибающей кольцевой канавке (46, 47), которая находится в уплотняющем контакте с дважды скрученным пластинчатым кольцом (40, 42), натянутым на противоположную плоскую внутреннюю боковую поверхность (48) наружного подшипникового кольца (8) и входящим в кольцевую канавку (46, 47).

3. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что на выполненной плоской рядом с наружными дорожками (12, 18) качения для тел (19) качения внешней боковой поверхности (49) внутреннего подшипникового кольца (8) также выполнена соответственно одна огибающая кольцевая канавка (50, 51), которая находится в уплотняющем контакте с дополнительным, дважды скрученным пластинчатым кольцом (41, 43), натянутым на плоские внутренние периферийные поверхности (52, 53) первой (27) и второй (34) шайб обоих наружных сепараторов (20, 21) и входящим в кольцевую канавку (50, 51).