РОЛИКОВЫЙ ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2012 года по МПК F16C19/38 F16C19/40 F16C33/76 B61F15/22 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к подшипникам цапф осей, а более конкретно к усовершенствованному разделителю подшипникового узла, применяемому в конструкции, используемой в железнодорожных товарных вагонах.

Известны роликовые подшипниковые узлы, содержащие два ряда конусно-роликовых подшипников, смонтированных в отдельном, заранее смазанном блоке, предназначенном для установки на шейки на концах осей или валов. Такие подшипниковые узлы используются в товарных вагонах в качестве подшипников, монтируемых на цапфы на концах осей. В подшипниках данного типа применяются два ряда конусно-роликовых подшипников, посаженных по одному с каждого конца общего наружного кольца, у которых внутренний размер соответствующего внутреннего конусного кольца рассчитан на посадку с натягом на цапфу, и цилиндрическая втулка, или разделитель, расположенная между внутренними кольцами и обеспечивающая точное расстояние и надлежащий боковой зазор на цапфе. Уплотнения, смонтированные на каждом конце наружного кольца, имеют уплотняющий контакт с износными кольцами, закрепленными на наружных концах или на задних торцах соответствующих внутренних конусных колец с обоих сторон узла. Такие уплотнения показаны в патентах США №№ 5,975,533, 7,607,836 и 7,534,047.

В типовой конструкции железнодорожного вагона цапфа оси механически обработана с галтелью на внутреннем конце. Точное положение подшипникового узла на цапфе обеспечивается упорным кольцом, имеющим поверхность, соответствующую профилю галтели, и опорную поверхность, в которую упирается внутренний торец внутреннего износного кольца. Торцевой колпак, закрепленный на конце оси болтами, завернутыми в отверстия в торце оси, упирается в наружное износное кольцо и зажимает весь узел на торце оси. Внутренний диаметр износных колец, как правило, имеет размер, обеспечивающий посадку с натягом на цапфу по крайней мере на части ее длины, так что весь узел запрессовывается на конец цапфы оси как единый блок.

Желательно обеспечить зажим и надлежащее расстояние между внутренними конусными подшипниковыми кольцами за счет зажима и позиционирования разделителя.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Подшипниковый узел согласно настоящему изобретению представляет собой роликовый подшипник, содержащий внутреннее кольцо, или внутренний конус, насаживаемое на цапфу оси или вала. Данное внутреннее кольцо, сформированное в виде конуса, имеет направленную наружу беговую дорожку. Наружное кольцо имеет беговые дорожки, направленные внутрь. Роликовые элементы качения располагаются между внутренней и наружной беговыми дорожками и контактируют с ними.

Упорное кольцо имеет профилированную поверхность, совпадающую с профилированной поверхностью выполненной на валу галтели и упирающуюся в нее. Галтель является переходом от цапфы к заплечику вала. Профилированные поверхности предотвращают осевое смещение упорного кольца вдоль вала.

Подшипниковый узел включает узел уплотнения, который служит барьером, удерживающим смазку внутри подшипникового узла и предотвращающим проникновение загрязнений. Предусмотрен разделитель для обеспечения надлежащего расстояния между двумя внутренними конусными кольцами. Предусмотрена опора разделителя для обеспечения надлежащего позиционирования и зажима разделителя во время транспортировки и монтажа. После монтажа подшипникового узла на оси опора разделителя может быть оставлена на своем месте.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах:

фиг.1 представляет собой разрез по цапфе вала, на которой смонтирован конусно-роликовый подшипниковый узел в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения;

фиг.2 представляет собой вид сбоку на опору разделителя в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения; и

фиг.3 представляет собой подробный частичный поперечный разрез по разделителю конусно-роликового подшипникового узла в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Обратимся теперь к фиг.1 чертежей. Подшипниковый узел, в целом обозначенный на фиг.1 позицией 10, показан смонтированным на цапфе 12 свободного, консольного конца вала или оси 14, в типичном случае - оси железнодорожного вагона. Цапфа 12 механически обработана с очень жесткими допусками и на внутреннем конце заканчивается профилированной галтелью 22, переходящей в цилиндрический заплечик 18 оси 14. На свободном конце оси цапфа 12 заканчивается направляющим участком 24 с небольшой конусностью, предназначенным для облегчения монтажа подшипникового узла на цапфу. На торце оси 14 сформировано множество резьбовых отверстий 26 под винты с цилиндрической головкой или болты 28 для крепления колпака фиксации подшипников 30 на данном конце вала, предназначенного для зажима подшипников в заданном положении, как будет более подробно описано ниже.

Сборка подшипникового узла 10 производится заранее перед его монтажом на цапфу 12 и зажимом посредством крепежного колпака 30 и болтов 28. Подшипниковый узел включает общее наружное кольцо 32, имеющее на концах пару обращенных внутрь беговых дорожек 34, 36, выполненных рядом друг с другом, которые работают совместно с парой внутренних колец 38, 40, имеющих соответственно обращенные наружу беговые дорожки, между которыми удерживаются два ряда конических роликов 42, 44, соответственно. Между внутренними кольцами 38, 40 расположен центральный разделитель 46, предназначенный для фиксации внутренних колец в строго определенном положении относительно друг друга, обеспечивающем надлежащий боковой зазор в подшипниках.

Опора разделителя 72 показана как большей частью цилиндрическая единая конструкция, обычно изготовленная из пластмассы, например полиэтилена высокой плотности. Опора разделителя 72 имеет направленный по радиусу внутренний торец, прилегающий к направленной по радиусу обращенной наружу внешней поверхности 73 разделителя 46. Опора разделителя 72 имеет направленный по радиусу наружный торец, прилегающий к направленной по радиусу обращенной внутрь средней части 71 наружного кольца 32. Внутренний торец опоры разделителя 72 может поджиматься к направленной по радиусу обращенной наружу внешней поверхности 73 разделителя 46.

Наружный торец 79 опоры разделителя 72 может поджиматься к направленному по радиусу обращенному внутрь ответному торцу 71 наружного кольца 32. Вне зависимости от существования фактического контакта, опора разделителя 72 осуществляет позиционирование и удерживание разделителя 46 между внутренними кольцами 38 и 40 во время транспортировки и монтажа подшипникового узла 10. Вначале, после установки опоры разделителя 72 для транспортировки, она может соприкасаться и с направленной по радиусу обращенной внутрь средней частью 71 наружного кольца 32 и с направленной по радиусу обращенной наружу внешней поверхностью 73 разделителя 46, а после монтажа и износа в процессе эксплуатации она может касаться одной, обеих или ни одной из этих поверхностей.

Наружное кольцо 32 снабжено цилиндрическими расточками 17,19 на своих наружных концах, и в каждую из цилиндрических расточек 17,19 наружного кольца 32 запрессовывается первая концевая часть 48, 50 участков уплотнений 52, 54. Каждая вторая концевая часть 55, 63 участков уплотнений 52, 54 может включать упругие уплотнительные элементы 56, 58, которые трутся, образуя уплотнение, по круглым наружным поверхностям 37, 61 двух уплотнительных износных колец 60, 62, имеющих направленные внутрь торцы, поджимаемые к направленным наружу торцам внутренних колец 38, 40, соответственно. Уплотнение 54 аналогично уплотнению 52 и подробно не описывается. Другой торец износного кольца 60 упирается в обращенный по оси наружу торец упорного кольца 66, которое в свою очередь на другом торце имеет расточку 68, диаметр которой рассчитан на посадку с натягом и свободную посадку на цилиндрический заплечик 18 вала 14. Размеры расточки 64 и наружного диаметра износного кольца 60 также обеспечивают посадку с натягом, так что износное кольцо 60 запрессовывается в упорное кольцо 66, которое подвергается точной механической обработке с целью обеспечить то, чтобы после того, как подшипник будет смонтирован на вал, профилированная внутренняя поверхность 70 была согласована и упиралась в профиль галтели 22. Обращенный наружу торец износного кольца 60 упирается в расточку 31 крепежного колпака 30.

Обратимся теперь к фиг.2 и 3, на которых подробно показаны опора разделителя 72, а также радиальное позиционирование опоры разделителя 72 между наружным кольцом 32 и разделителем 46. Опора разделителя 72 имеет направленный по радиусу внутренний торец, который может включать выступающие участки 77. Указанные выступающие участки 77 примыкают и возможно будут упираться или касаться направленной по радиусу, обращенной наружу внешней поверхности 73 разделителя 46. Опора разделителя 72 имеет направленный по радиусу обращенный наружу торец 79, который примыкает и возможно будет упираться или касаться направленной по радиусу, обращенной внутрь средней части 71 колпака 32.

Изобретение относится к подшипникам цапф осей, а более конкретно к усовершенствованному разделителю подшипникового узла, применяемому в конструкции, используемой в железнодорожных товарных вагонах. Роликовый подшипниковый узел (10) содержит внутреннее кольцо (38, 40) с обращенной наружу беговой дорожкой, наружное кольцо (32) с обращенной внутрь беговой дорожкой (34, 36) и направленной по радиусу, обращенной внутрь расточкой (17, 19), между беговыми дорожками которых удерживаются ролики (42, 44), разделитель (46), прилегающий к внутреннему кольцу (38, 40), износное кольцо (60, 62), уплотнение (52, 54) и опору (72) разделителя. Кольцо (60, 62) прилегает к плоскому, обращенному по оси внутрь торцу кольца (38, 40) и направлено от него внутрь в осевом направлении, и имеет цилиндрическую наружную поверхность (37, 60). Уплотнение (52, 54) имеет первую концевую часть (48, 50) и вторую концевую часть (55, 63), причем первая концевая часть (48, 50) входит в расточку (17, 19) кольца (32). Опора (72) разделителя имеет направленный по радиусу внутренний торец, прилегающий к разделителю (46), и направленный по радиусу наружный торец, прилегающий к кольцу (32). Подшипниковый узел (10) по второму варианту отличается от первого тем, что содержит упругий уплотнительный элемент (56, 58), прикрепленный к части (55, 63), при этом элемент (55, 63) контактирует с поверхностью (37, 60) кольца (60, 62). Технический результат: обеспечение надлежащего расстояния между внутренними кольцами за счет зажима и позиционирования разделителя. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Роликовый подшипниковый узел, содержащий: внутреннее кольцо, имеющее обращенную наружу беговую дорожку, и плоский обращенный по оси внутрь торец; наружное кольцо, имеющее обращенную внутрь беговую дорожку и направленную по радиусу, обращенную внутрь расточку; прилегающий к внутреннему кольцу разделитель; износное кольцо, прилегающее к плоскому, обращенному по оси внутрь торцу внутреннего кольца, и направленное от него внутрь в осевом направлении, и имеющее цилиндрическую наружную поверхность; уплотнение цилиндрической конфигурации, которое имеет первую концевую часть и вторую концевую часть, причем первая концевая часть входит в направленную по радиусу обращенную внутрь цилиндрическую расточку наружного кольца; упругий уплотнительный элемент, прикрепленный ко второй концевой части уплотнения, при этом упругий уплотнительный элемент контактирует с цилиндрической наружной поверхностью износного кольца; и опору разделителя цилиндрической конфигурации, имеющую направленный по радиусу внутренний торец, прилегающий к разделителю, и направленный по радиусу наружный торец, прилегающий к наружному кольцу.

2. Роликовый подшипниковый узел по п.1, в котором опора разделителя изготовлена из пластмассы.

3. Роликовый подшипниковый узел по п.1, в котором опора разделителя изготовлена из полиэтилена высокой плотности.

4. Роликовый подшипниковый узел по п.1, в котором направленный по радиусу внутренний торец опоры разделителя включает множество участков, выступающих в сторону разделителя.

5. Роликовый подшипниковый узел по п.1, в котором наружное кольцо включает направленную по радиусу обращенную внутрь среднюю часть, разделитель включает направленную по радиусу обращенную наружу внешнюю поверхность, и в котором опора разделителя располагается между направленной по радиусу обращенной внутрь средней частью наружного кольца и направленной по радиусу обращенной наружу внешней поверхностью разделителя.

6. Роликовый подшипниковый узел по п.5, в котором направленный по радиусу внутренний торец опоры разделителя упирается в направленную по радиусу обращенную наружу внешнюю поверхность разделителя, а направленный по радиусу наружный торец опоры разделителя упирается в направленную по радиусу обращенную внутрь среднюю часть наружного кольца.

7. Роликовый подшипниковый узел, содержащий: внутреннее кольцо, имеющее обращенную наружу беговую дорожку, и плоский обращенный по оси внутрь торец; наружное кольцо, имеющее обращенную внутрь беговую дорожку, и направленную по радиусу, обращенную внутрь расточку; разделитель, прилегающий к внутреннему кольцу; износное кольцо, прилегающее к плоскому, обращенному по оси внутрь торцу внутреннего кольца, и направленное от него внутрь в осевом направлении, и имеющее цилиндрическую наружную поверхность; уплотнение цилиндрической конфигурации, которое имеет первую концевую часть и вторую концевую часть, причем первая концевая часть входит в обращенную внутрь цилиндрическую расточку наружного кольца; и опору разделителя цилиндрической конфигурации, имеющую направленный по радиусу внутренний торец, прилегающий к разделителю, и направленный по радиусу наружный торец, прилегающий к наружному кольцу.

8. Роликовый подшипниковый узел по п.7, в котором опора разделителя изготовлена из пластмассы.

9. Роликовый подшипниковый узел по п.7, в котором опора разделителя изготовлена из полиэтилена высокой плотности.

10. Роликовый подшипниковый узел по п.7, в котором направленный по радиусу внутренний торец опоры разделителя включает четыре множества участков, выступающих в направлении разделителя.

11. Роликовый подшипниковый узел по п.7, в котором наружное кольцо включает направленную по радиусу обращенную внутрь среднюю часть, а разделитель включает направленную по радиусу обращенную наружу внешнюю поверхность, и в котором опора разделителя прилегает к направленной по радиусу обращенной внутрь средней части наружного кольца и к направленной по радиусу обращенной наружу внешней поверхности разделителя.

12. Роликовый подшипниковый узел по п.11, в котором направленный по радиусу внутренний торец опоры разделителя упирается в направленную по радиусу обращенную наружу внешнюю поверхность разделителя, а направленный по радиусу наружный торец опоры разделителя упирается в направленную по радиусу обращенную внутрь среднюю часть наружного кольца.