СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТА КАЧЕНИЯ И ЭЛЕМЕНТ КАЧЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК F16C19/22 F16C33/34 F16C33/58 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к круговым и линейным опорам качения.

Известен элемент качения, содержащий тело качения с рабочей поверхностью качения, контактирующей с опорными поверхностями дорожек качения, шестерни, установленные соосно с телом качения и зацепленные с зубьями, расположенными эквидистантно дорожкам качения, при этом шестерни установлены на шлицевых концах цилиндрической оси, расположенной в сквозном гладком отверстии тела качения (см. патент US 6601551 B1, RABHI VIANNEY, опубл. 05.08.2003).

Из этого же источника информации известен способ изготовления элемента качения, заключающийся в том, что изготавливают, по меньшей мере, одно тело качения с рабочей поверхностью качения, контактирующей с опорными поверхностями дорожек качения, а также изготавливают синхронизирующие зубчатые шестерни, контактирующие с зубьями, расположенными эквидистантно опорным поверхностям и установленные соосно с осью вращения тела качения.

Недостатками известных технических решений являются низкая надежность работы контактной пары, особенно в механизмах с переменной скоростью движения. Так, при изменении скорости или направления вращения тела качения последнее проворачивается относительно шестерен и опорных поверхностей под действием момента инерции, что приводит к снижению надежности и ресурса пар качения.

Известен элемент качения, содержащий тело качения с рабочей поверхностью качения, контактирующей с опорными поверхностями дорожек качения, шестерни, установленные соосно с телом качения и зацепленные с зубьями, расположенными эквидистантно дорожкам качения, при этом шестерни зафиксированы от проворота относительно тела качения (см. патент Японии JP 9100836 А, ТНК СО LTD, опубл. 15.04.1997).

Из этого же источника известен и способ изготовления элемента качения, заключающийся в том, что изготавливают, по меньшей мере, одно тело качения с рабочей поверхностью качения, контактирующей с опорными поверхностями дорожек качения, а также изготавливают синхронизирующие зубчатые шестерни, контактирующие с зубьями, расположенными эквидистантно опорным поверхностям, установленные соосно с осью вращения тела качения и зафиксированные от проворота относительно тела качения вокруг их общей оси вращения.

Недостатки известного технического решения, являющегося наиболее близким к заявленным, заключаются в том, что технологически сложно обеспечить соосность посадочных шлицевых поверхностей тела качения, расположенных на противоположных его сторонах, а также синхронизацию углового положения противоположных шлицев.

Техническим результатом является повышение надежности работы за счет повышения точности изготовления.

Поставленная задача в части способа достигается тем, что при выполнении элемента качения изготавливают, по меньшей мере, одно тело качения с рабочей поверхностью качения, контактирующей с опорными поверхностями дорожек качения, а также изготавливают, по меньшей мере, одну синхронизирующую зубчатую шестерню, контактирующую с зубьями, расположенными эквидистантно опорным поверхностям, установленную соосно с осью вращения тела качения и зафиксированную от проворота относительно тела качения вокруг их общей оси вращения, отличающийся согласно изобретению тем, что тело качения и шестерню изготавливают в виде отдельных элементов - каждое со сквозным центральным отверстием, в отверстия тела качения и шестерни вводят ось цилиндрической формы, при этом шестерню устанавливают на торцевой стороне тела качения, а фиксируют проворот шестерни относительно тела качения при помощи, по меньшей мере, одного выступа или паза, расположенного на внутренней поверхности сквозных отверстий как тела качения, так и шестерни, а наружную поверхность цилиндрической оси снабжают, по меньшей мере, одним ответным пазом или выступом, взаимодействующим с выступом или пазом отверстий.

Поставленная задача решается также тем, что шестерню дополнительно фиксируют от разъединения с телом качения в направлении оси их совместного вращения.

Поставленная задача в части устройства достигается тем, что в элементе качения, содержащем тело качения с рабочей поверхностью качения, контактирующей с опорными поверхностями дорожек качения, по меньшей мере, одну шестерню, установленную соосно с телом качения и зацепленную с зубьями, расположенными эквидистантно дорожкам качения, при этом шестерня зафиксирована от проворота относительно тела качения, согласно изобретению тело качения и шестерня установлены на общей цилиндрической оси, расположенной в сквозных отверстиях тела качения и шестерни, а устройство фиксации шестерни с телом качения выполнено в виде, по меньшей мере, одного выступа, расположенного вдоль образующей цилиндрической поверхности оси и входящего в ответный продольный паз в отверстиях как тела качения, так и шестерни, в которых расположена цилиндрическая ось.

Поставленная задача достигается также тем, что устройство фиксации может быть выполнено в виде шлицевого соединения.

Поставленная задача достигается также тем, что выступ устройства фиксации может быть выполнен в виде шпонки, установленной в шпоночном пазу цилиндрической оси.

Поставленная задача достигается также тем, что он содержит два тела качения, установленные соосно и со стороны двух противоположных торцевых поверхностей шестерни.

Поставленная задача достигается также тем, что элемент качения снабжен ограничителем осевого смещения, выполненным из кольцевых плоских поверхностей и постоянно контактирующего с ними дискового выступа.

Поставленная задача достигается также тем, что выступ расположен на элементе качения, а кольцевые плоские поверхности расположены на опорной поверхности, по меньшей мере, одной из дорожек качения.

Поставленная задача достигается также тем, что дисковый выступ выполнен в виде кольца, надетого на тело качения и контактирующего с торцевыми поверхностями зубьев шестерни.

Заявленное изобретение поясняется при помощи чертежей.

На фиг.1 показан описываемый элемент качения в изометрии с двумя шестернями.

На фиг.2 - то же, элемент качения в виде сборки.

На фиг.3 - то же, продольный разрез, порядок сборки элемента качения.

На фиг.4 - продольный разрез собранного элемента качения.

На фиг.5 показан вариант использования элемента качения в подшипнике.

На фиг.6 - элемент качения с одной шестерней.

На фиг.7 - то же, вариант с фиксацией при помощи шпоночного соединения.

Описываемый элемент качения содержит тело 1 качения с рабочей поверхностью 2 качения, контактирующей с опорными поверхностями 3 и 4 дорожек качения, например внутренней 5 и наружной 6 обойм кругового подшипника (см. фиг.5). Каждое тело 1 качения соединено с одной или двумя шестернями 7, расположенными соосно с телом 1 качения. Эквидистантно дорожкам качения расположены зубья, в данном случае зубчатые венцы, соответственно 8 и 9, зацепленные с шестернями 7. Тело 1 качения и шестерни 7 установлены на общей цилиндрической оси 10, расположенной в сквозных отверстиях, соответственно 11 тела 1 качения и 12 шестерни 7. Вдоль образующей цилиндрической поверхности оси 10 расположен, по меньшей мере, один выступ 13, входящий в ответный продольный паз 14, выполненный в отверстиях 11 и 12 и тела 1 качения, и шестерни 7. Выступ 13 может быть выполнен заодно с осью 10, например, в виде одного или множества шлицев, либо в виде шпонки 15 (фиг.3 и 7), установленной в шпоночном пазу 16 оси 10.

Элемент качения может быть снабжен ограничителем осевого смещения, выполненным из кольцевых плоских поверхностей 17 канавки и постоянно контактирующего с ними дискового выступа 18. Выступы 18 могут быть выполнены в виде отдельных колец, надеваемых на тело 1 качения. Либо выступ 18 выполнены заодно с шестерней 7. Канавка с поверхностями 17 может быть выполнена в виде кольцевой проточки на опорной поверхности 3 внутренней обоймы 5.

При выполнении элемента качения с единственной шестерней 7 (фиг.6) его собирают из двух тел 1 качения, между которыми размещают шестерню 7. Фиксацию тел 1 качения и шестерни 7 выполняют с помощью описанных выше элементов.

При изготовлении элемента качения требуются повышенная точность углового позиционирования зубьев шестерен 7 (в варианте с двумя шестернями), а также соосность шестерен 7 и тел 1 качения. При изготовлении элемента качения, описанного в патенте Японии, велика вероятность ошибки, особенно углового положения зубьев, так как посадочные шлицы тела качения выполняются последовательно со сменой положения тела 1 в зажимном приспособлении.

При изготовлении элемента качения в соответствии с заявленным способом с одного установа выполняются как пазы 14 в отверстиях 11 и 12, так и выступ 13 или шпоночный паз 16. При этом легко контролируется точность (параллельность пазов и выступов образующей цилиндрической поверхности).

Парные шестерни 7 могут изготавливаться совместно на технологической оправке (на чертежах не показана) с выступами 13, идентичной оси 10, что позволит обеспечить точное угловое их позиционирование в совокупности с точным изготовлением выступов и пазов.

Высокая точность изготовления необходима для исключения непараллельности оси вращения тела 1 качения и образующей цилиндрических поверхностей опорных поверхностей 3 и 4 кругового подшипника. При использовании элементов качения в линейных опорах точность важна для предотвращения ухода элемента качения в сторону от зубьев синхронизирующих реек.

Описываемый элемент качения работает следующим образом.

При использовании его в круговом подшипнике одна из обойм 5 или 6 является ведущей. За счет трения покоя между рабочей поверхностью 2 тела 1 качения и опорными поверхностями 3 и 4 элементы качения перекатываются между опорными поверхностями 3 и 4, передавая радиальную нагрузку от одной обоймы другой. В случае проскальзывания взаимодействующих контактных поверхностей 2, 3 и 4, возникающего, например, при переменных скоростных режимах, при повышенной радиальной нагрузке и т.д., происходит постепенное изнашивание контактных поверхностей, приводящее к выходу подшипника из строя.

Для предотвращения указанных явлений каждое тело 1 качения снабжено шестернями 7, предотвращающими его проскальзывание. При этом отсутствует необходимость в установке сепаратора, так как наличие синхронизирующей зубчатой передачи предотвращает сближение элементов качения.

Таким образом, заявленные изобретения позволяют повысить надежность работы бессепараторных зубчатых подшипников.

Изобретения относятся к области машиностроения, а именно к круговым и линейным опорам качения. Элемент качения содержит тело (1) качения с рабочей поверхностью (2) качения, контактирующей с опорными поверхностями дорожек качения, по меньшей мере, одну шестерню (7), установленную соосно с телом (1) качения и зацепленную с зубьями, расположенными эквидистантно дорожкам качения, при этом шестерня (7) зафиксирована от проворота относительно тела (1) качения. Тело (1) качения и шестерня (7) установлены на общей цилиндрической оси (10), расположенной в сквозных отверстиях тела (1) качения и шестерни (7). Устройство фиксации шестерни (7) с телом (1) качения выполнено в виде, по меньшей мере, одного выступа, расположенного вдоль образующей цилиндрической поверхности оси (10) и входящего в ответный продольный паз в сквозных отверстиях тела (1) качения и шестерни (7). Также предложен способ изготовления вышеописанного элемента качения. Способ заключается в том, что тело качения (1) и шестерню (7) изготавливают в виде отдельных элементов - каждое со сквозным центральными отверстием, в которые вводят ось (10), при этом шестерню (7) устанавливают на торцевой стороне тела (1) качения. Фиксируют проворот шестерни (7) относительно тела (1) качения при помощи, по меньшей мере, одного выступа или паза, расположенного на внутренней поверхности сквозных отверстий, а наружную поверхность оси (10) снабжают, по меньшей мере, одним ответным пазом или выступом, взаимодействующим с выступом или пазом отверстий. Технический результат: повышение надежности работы и ресурса подшипника при использовании в условиях предельно возможных скоростных и нагрузочных режимов. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ изготовления элемента качения, заключающийся в том, что изготавливают, по меньшей мере, одно тело качения с рабочей поверхностью качения, контактирующей с опорными поверхностями дорожек качения, а также изготавливают, по меньшей мере, одну синхронизирующую зубчатую шестерню, контактирующую с зубьями, расположенными эквидистантно опорным поверхностям, установленную соосно с осью вращения тела качения и зафиксированную от проворота относительно тела качения вокруг их общей оси вращения, отличающийся тем, что тело качения и шестерню изготавливают в виде отдельных элементов - каждое со сквозным центральными отверстием, в отверстия тела качения и шестерни вводят ось цилиндрической формы, при этом шестерню устанавливают на торцевой стороне тела качения, а фиксируют проворот шестерни относительно тела качения при помощи, по меньшей мере, одного выступа или паза, расположенного на внутренней поверхности сквозных отверстий, как тела качения, так и шестерни, а наружную поверхность цилиндрической оси снабжают, по меньшей мере, одним ответным пазом или выступом, взаимодействующим с выступом или пазом отверстий.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что шестерню фиксируют от разъединения с телом качения в направлении оси их совместного вращения.

3. Элемент качения, содержащий тело качения с рабочей поверхностью качения, контактирующей с опорными поверхностями дорожек качения, по меньшей мере, одну шестерню, установленную соосно с телом качения и зацепленную с зубьями, расположенными эквидистантно дорожкам качения, при этом шестерня зафиксирована от проворота относительно тела качения, отличающийся тем, что тело качения и шестерня установлены на общей цилиндрической оси, расположенной в сквозных отверстиях тела качения и шестерни, а устройство фиксации шестерни с телом качения выполнено в виде, по меньшей мере, одного выступа, расположенного вдоль образующей цилиндрической поверхности оси и входящего в ответный продольный паз в сквозных отверстиях, как тела качения, так и шестерни, в которых расположена цилиндрическая ось.

4. Элемент качения по п.3, отличающийся тем, что устройство фиксации выполнено в виде шлицевого соединения.

5. Элемент качения по п.3, отличающийся тем, что выступ устройства фиксации выполнен в виде шпонки, установленной в шпоночном пазу цилиндрической оси.

6. Элемент качения по п.3, отличающийся тем, что он содержит два тела качения, установленных соосно и со стороны двух противоположных торцевых поверхностей шестерни.

7. Элемент качения по п.3, отличающийся тем, что он снабжен ограничителем осевого смещения элемента качения, выполненным из кольцевых плоских поверхностей и постоянно контактирующего с ними дискового выступа.

8. Элемент качения по п.7, отличающийся тем, что дисковый выступ расположен на элементе качения, а кольцевые плоские поверхности расположены на опорной поверхности, по меньшей мере, одной из дорожек качения.

9. Элемент качения по п.8, отличающийся тем, что дисковый выступ выполнен в виде кольца, надетого на тело качения и контактирующего с торцевыми поверхностями зубьев шестерни.