ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ НИКОЛАЯ ЗАГУТЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК F16C19/22 F16C29/04 F16C13/02 

Изобретение относится к подшипникам качения. Роликовая цепь, входящая в состав подшипника, может самостоятельно применятся для передачи вращательного движения, например, как приводная цепь. Роликовая цепь с ее отличительными признаками являются неотъемлемой составной частью подшипника. Известная роликовая цепь, содержащая внутренние и соединительные звенья, причем для снижения трения на втулках внутренних звеньев установлены ролики. [Д.Н. Решетов. "Детали машин. Машиностроение". М. 1989, с.251]. Недостатками данной цепи является наличие трения скольжения и необходимость применения смазки. Известна конструкция цепи [патент России № 1557390. 1995г.], в которой на втулках помещены ролики. С целью переноса смазки в зону трения скольжения между роликами и втулкой, последняя выполнена разрезной.

Недостатком такой цепи является то, что в ней также имеет место трения скольжения, что снижает долговечность и надежность устройства.

Известны различные конструкции подшипников, содержащие, например, опорные поверхности, тела качения и сепаратор [Общетехнический справочник под редакцией Е.А. Скороходова - Машиностроение, М: 1982, с. 300-305]. В этих подшипниках присутствует трения скольжения между телами качения и сепаратором.

Известный подшипник качения, содержащий опорные поверхности, пустотелые тела качения и сепаратор, с жестко закрепленными осями, причем тела качения установлены на этих осях [а.с. 1532733. 18.08.87 Бюл. Ж 29 7.08.93]. В данном устройстве тела качения и сепаратор в совокупности представляют собой роликовую цепь, в которой ролики выполняют функцию тел качения, а боковые пластины звеньев выполнены из двух целостных боковых половинок сепаратора. В данном устройстве также имеет место трение скольжения между пустотелыми телами качения и осями, на которых они установлены, что требует применения смазки.

Известная конструкция безсепараторного роликового подшипника качения [а.с. 519559 СССР, Бюл. № 24 1976 от 30.06.76], в котором между опорными поверхностями расположены два параллельных ряда полых цилиндрических роликов, между которыми свободно помещены, выполненные в виде колец тела качения сепаратора, каждое из которых взаимодействует с внутренними цилиндрическими поверхностями двух пар роликов с помощью двух запирающих валиков, свободно пропущенных через кольца сепаратора, и ролики в обоих параллельных рядах.

Недостатками этой конструкции является - не универсальность, ограниченное применение для машин и механизмов горнорудного оборудования.

Кроме того, конструкция усложнена наличием дополнительных колец, сепаратора и валиков.

Конструкция без сепараторного роликового подшипника не позволяет использовать ее элементы, для выполнения конструкции приводного цепи. Конструкцией не предусмотрена возможность использовать валики, устройства как рабочие тела качения.

Конструкция не позволяет применить ее для выполнения функции сепаратора в устройствах других подшипников качения. Наличие дополнительного сепарирующего, узла увеличивает межосевое расстояние между рабочими, телами качения, приводит к росту удельных нагрузок на тела качения. Кроме того, это не позволяет увеличить толщину стенки полых цилиндрических роликов, уменьшает их прочность.

Известный подшипник повышенной чувствительности (с уменьшенным трением) с промежуточным кольцом, уменьшает изменчивость момента трения по углу поворота - [Д.Н. Решетов. Детали машин. Машиностроение. М. 1989, с 362]. В данном устройстве имеет место трения, скольжения между телами качения, расположенных в верхнем и нижнем слоях.

Известна опора качения, патент SU 1455077 [Б.И. №4.1989], содержащая корпус с рабочим, поворотным и переходным участками, дорожки качения и тела качения -ролики с цапфами, а сепаратор выполнен в виде подшипников, установленных на цапфах. В данном устройстве присутствует трение скольжения в сепараторе, опора качения сложна в изготовлении.

Известны направляющие качения для поступательного перемещения, например, деталей состоящие из подвижной и неподвижной направляющих и тел качения, помещенных в сепаратор. Сепаратор состоит из планок с гнездами для рабочих тел качения. С целью уменьшения трения скольжения между рабочими телами качения помещают тела качения чуть меньшего диаметра [Д.Н. Решетов. Детали машин. Машиностроение. М. 1989, с 470]. В указанных устройствах имеет место трения скольжения, что уменьшает область их использования.

Известный подшипник поступательного перемещения, содержащий подвижную и неподвижную часть, сепаратор в виде втулки с гнездами и тела качения, причем каждое гнездо сепаратора выполнено в виде паза, продольная ось которого перпендикулярна продольной оси сепаратора и в котором размещено максимально возможное количество тел качения [патент SU №1185937 Б.И. № 44, 1990]. В данном устройстве имеет место увеличенные потери на трение скольжения.

Подшипник качения Николая Загуты (варианты).

1-й вариант.

В основу изобретения поставлена задача: снизить потери на трение, увеличить надежность, долговечность устройства, расширить область его применения. Это достигается тем, что подшипник качения с опорными поверхностями, телами качения и сепаратором содержит роликовая цепь, а роликовая цепь содержит внутренние и соединительные звенья с валиками и полыми роликами. Причем тела качения подшипника выполнены в виде валиков с цапфами роликовой цепи. Каждое внутреннее звено цепи состоит из двух параллельных валиков, расположенных своими цапфами в, по крайней мере, одном полом ролике на его диаметрально противоположных сторонах внутренней поверхности с возможностью взаимодействия с ней. А каждое связующее звено состоит из, в основном, двух параллельных полых роликов, расположенных с зазором относительно полых роликов двух смежных внутренних звеньев. И таким образом, что внутри полых роликов связующего звена на диаметрально противоположных сторонах внутренней поверхности, с возможностью взаимодействия с ней, размещены цапфы валиков внутренних звеньев. А сепаратор состоит из полых роликов внутренних и соединительных звеньев роликовой цепи, смонтированных, с зазором относительно опорных поверхностей, причем цепь выполнена замкнутой.

На фиг. 1 изображен схематично пространственный общий вид отрезка роликовой цепи (два варианта исполнения внутреннего звена).

На фиг. 2 - вид спереди варианта выполнения цепи как составной части подшипника качения (тела качения - валики, сепаратор - полые ролики).

На фиг. 3 - вид этого варианта в плане. На фиг. 4 изображен вид спереди подшипника качения (с роликовой цепью по фиг. 1).

На фиг. 5 изображено сечение по Α-A подшипника. Роликовая цепь фиг. 1 содержит валики 1 с цапфами 4, полые ролики 2 внутренних звеньев (показано применение одного и двух роликов), полые ролики 3 связующего звена, например, с целью исключения размыкания звеньев цепи, когда цепь применяется для передачи вращательного движения, могут быть установлены ограничительные щитки 5 - фиг.2; 3.

Роликовая цепь может применяться самостоятельно как приводная цепь для передачи вращательного движения и работает следующим способом. От взаимодействия, например, с зубьями ведущей звездочки (не показана) валики 1 фиг. 1 начинают прокатываться по поверхности зубьев и передают вращение взаимодействующим с ними полым роликам 2 внутренних и 3 соединительных звеньев. Полые ролики сообщают вращательное движение взаимодействующим с ними следующим валикам, валики снова полым роликам и так далее до замыкания цепи и передачи вращательного движения зубьям ведомой звездочки.

Подшипник качения, изготовленный на основе замкнутой роликовой цепи фиг. 4, 5, содержит опорные поверхности 6 и 7, а также тела качения 1 (валики) с цапфами 4, элементы сепаратора - полые ролики 2 - внутренних звеньев и 3 - соединительных звеньев. Подшипник работает следующим образом. Вращение, например, от вала передастся опорной поверхности 7, взаимодействующей с телами качения - валиками 1, которые, в свою очередь, прокатываются по второй опорной поверхности б, которая •может быть закреплена неподвижно, например, с корпусом (не показан). В этом случае вал с поверхностью 7 будет вращаться, опираясь на тела качения - валики 1.

При необходимости, второй опорой поверхности можно будет придать вращение в противоположную сторону (показано стрелками). Полые ролики 2 и 3 исполняют 'функцию сепаратора и удерживают валики 1 друг относительно друга на определенном расстоянии. Валики 1 своими цапфами 4 взаимодействуют с полыми роликами 2 и 3, также начинают вращаться. Поскольку полые ролики 2 внутренних звеньев цепи охватывают валики 1, то последние расположены с постоянным зазором друг относительно друга. В то же время полые ролики 3 соединительных звеньев взаимодействуют с валиками 1 двух смежных внутренних звеньев, охватывают валики 1 смежных звеньев, расположенных также с постоянным зазором друг относительно друга. Та ким образом, в подшипнике используются только тела качения, и отсутствует трение скольжения. С целью подтверждения работоспособности и преимущества предложенной конструкции подшипника качения с роликовой цепью была изготовлена ее работающая модель. Модели подшипника и цепи подтвердили, что их конструкции исключают трение скольжения, а следовательно, позволяют исключить применение смазки. Более того, конструкция позволяет применять для изготовления тел качения валиков и се сепаратора -полых роликов, фрикционные, эластичные и упругие материалы, что придает устройству новые свойства, в том числе свойства гасить ударные нагрузки. Элементы цепи можно применять для фрикционных передач. Так при изготовлении предложенного подшипника качения с роликовой цепью, полые ролики были изготовлены, в частности, из резины с кордом. Эластичные полые ролики (кольца) охватывают цапфы валиков, что позволяет существенно уменьшить габариты устройства. При этом имеет место амортизирующий эффект. Отсутствие трения скольжения, как известно, на несколько порядков снижает потери на трение.

Роликовая цепь с ничтожно малыми потерями на трение может использоваться в особо чувствительных приборах для сообщения вращательного движения и для опоры тел вращения и поступательного перемещения. Вышеуказанные свойства подшипника качения, позволяют использовать его при критически высоких (низких) температурах, когда известные подшипники, для работы которых, необходима смазка выходят из строя. Поскольку в подшипнике отсутствует трение скольжения, то, следовательно, нет и продуктов износа, что существенно увеличивает его срок службы. Подшипник можно устанавливать в аппаратах, где имеется контакт с пищевыми и медицинскими продуктами, потому что нет необходимости применять смазку, которая негативно влияет на их качество.

Подшипник качения Николая Загуты (варианты).

2-й вариант.

В основу изобретения поставлена задача: расширить область применения подшипника качения.

Это достигается тем, что подшипник качения, который содержит поверхности качения, тела качения, сепаратор и роликовую цепь, с внутренними и соединительными звеньями. 2-й вариант подшипника качения, также как и вариант - 1, содержит опорные поверхности 6 и 7 фиг. 6, 9 и роликовую цепь (фиг.1). Однако в первом варианте конструктивно в качестве тел качения применены валики 1 (фиг.4, 5) цепи, а во втором варианте фиг.6, 7 в качестве тел качения используются полые ролики 2, 3 внутренних и соединительных звеньев. В отличие от 1-го варианта во втором варианте сепаратором служат валики внутренних звеньев 1 с цапфами 4 - фиг.7. Вариант-2.

Подшипник работает следующим образом. Вращение от одной из опорных поверхностей, например 7 передается полым роликам 2 и 3 внутренних и соединительных звеньев, которые, в свою очередь, прокатываются по второй опорной поверхности 6. Опорная поверхность 6 может, при необходимости также вращаться, например, в противоположную сторону - фиг.6 (показано стрелками).

Тела качения - полые ролики 2, 3 удерживаются на расстоянии друг от друга цапфами 4 и не взаимодействуют между собой при работе подшипника - фиг. 9. В это же время полые ролики 2 - внутренних звеньев цепи также не взаимодействуют между собой, потому что удерживаются на расстоянии друг от друга за счет взаимодействия с валиками 1, внутренних звеньев цепи. Аналогично выполнены с зазором и пустотелые ролики 3 соединительных звеньев цепи. Конструктивные особенности 2-го варианта подшипника позволяют исключить взаимодействия между телами качения - полыми роликами (т.е. отсутствует трение скольжения) это, свою очередь, расширяет область применения подшипника качения, в том числе использовать его и как подшипник поступательного перемещения.

Изобретение может быть использовано в качестве опор тел вращения и опор возвратно поступательного перемещения без применения смазки преимущественно при критических условий эксплуатации, где традиционные подшипники выходят из строя. Предусмотрено два варианта конструкции подшипника. Подшипник качения с опорными поверхностями, телами качения и сепаратором содержит роликовую цепь, а роликовая цепь содержит внутренние и соединительные звенья с валиками и полыми роликами. Причем тела качения подшипника выполнены в виде валиков с цапфами роликовой цепи. Каждое внутреннее звено цепи состоит из двух параллельных валиков, расположенных своими цапфами по крайней мере в одном полом ролике на его диаметрально противоположных сторонах внутренней поверхности с возможностью взаимодействия с ней. А каждое связующее звено состоит в основном из двух параллельных полых роликов, расположенных с зазором относительно полых роликов двух смежных внутренних звеньев. И таким образом, что внутри полых роликов связующего звена на диаметрально противоположных сторонах внутренней поверхности, с возможностью взаимодействия с ней, размещены цапфы валиков внутренних звеньев. А сепаратор состоит из полых роликов внутренних и соединительных звеньев роликовой цепи, смонтированных, с зазором относительно опорных поверхностей, причем цепь выполнена замкнутой. Подшипник качения, содержащий поверхности качения, тела качения, сепаратор и роликовую цепь с внутренними и соединительными звеньями с валиками и полыми роликами. Тела качения выполнены как полые ролики внутренних и соединительных звеньев роликовой цепи, каждое внутреннее звено которой состоит из двух параллельных валиков, расположенных своими цапфами по крайней мере в одном полом ролике на его диаметрально противоположных сторонах внутренней поверхности с возможностью взаимодействия с ней. А каждое связующее звено состоит преимущественно из двух параллельных полых роликов, расположенных с зазором относительно полых роликов двух смежных внутренних звеньев так, что внутри полых роликов связующего звена на диаметрально противоположных сторонах внутренней поверхности с возможностью взаимодействия с ней размещены цапфы валиков внутренних звеньев. А сепаратор выполнен в виде валиков, например, внутренних звеньев этой цепи. Техническим результатом является исключение трения скольжения, что позволяет существенно расширить сферы использования и исключить применение смазки для опор тел вращения и для опор линейных перемещений. Позволяет применить устройство в критических условиях эксплуатации.

1. Подшипник качения с опорными поверхностями, телами качения, сепаратором, содержащим роликовую цепь, которая состоит из внутренних и соединительных звеньев с валиками и полыми роликами, отличающийся тем, что тела качения выполнены в виде валиков с цапфами роликовой цепи, каждое внутреннее звено которой состоит из двух параллельных валиков, расположенных своими цапфами в по крайней мере одном полом ролике на его диаметрально противоположных сторонах внутренних поверхностей с возможностью взаимодействия с ним, а каждое связующее звено состоит из преимущественно двух параллельных полых роликов, расположенных с зазором относительно полых роликов двух смежных внутренних звеньев так, что внутри пустотелых роликов связующего звена на диаметрально противоположных сторонах внутренней поверхности с возможностью взаимодействия с ней размещены цапфы валиков внутренних звеньев, а сепаратор состоит из полых роликов внутренних и соединительных звеньев роликовой цепи, смонтированных с зазором относительно опорных поверхностей, причем цепь выполнена замкнутой.

2. Подшипник качения, содержащий поверхности качения, тела качения, сепаратор и роликовую цепь с внутренними и соединительными звеньями с валиками и полыми роликами, отличающийся тем, что тела качения выполнены как полые ролики внутренних и соединительных звеньев роликовой цепи, каждое внутреннее звено которой состоит из двух параллельных валиков, расположенных своими цапфами в по крайней мере одном полом ролике на его диаметрально противоположных сторонах внутренней поверхности с возможностью взаимодействия с ней, а каждое связующее звено состоит из преимущественно двух параллельных полых роликов, расположенных с зазором относительно полых роликов двух смежных внутренних звеньев так, что внутри полых роликов связующего звена на диаметрально противоположных сторонах внутренней поверхности с возможностью взаимодействия с ней размещены цапфы валиков внутренних звеньев, а сепаратор выполнен в виде валиков, например внутренних звеньев этой цепи.