РЕДУКЦИОННЫЙ РАДИАЛЬНЫЙ ПОДШИПНИК ПЕРВОГО ТИПА УСИЛЕННЫЙ Российский патент 2017 года по МПК F16C19/22 F16C33/36 

Изобретение относится к области машино-, приборостроения и может быть использовано во всех отраслях промышленности и транспорта.

Известен подшипник качения со ступенчатыми роликами, содержащий наружное и внутреннее кольца с дорожками качения, установленные между ними тела качения в виде двухступенчатых роликов, ступени большего диаметра которых контактируют с дорожкой качения внутреннего кольца подшипника, а ступени меньшего диаметра контактируют с дорожкой качения его наружного кольца, диаметры большей и меньшей ступеней ролика находятся в пропорциональной зависимости d₁/d₂=k и определяются из соотношений: d₂=(D₁-D₂)/(k+1) и d₁=kd₂, где d₁ и d₂ - диаметры большей и меньшей ступеней роликов; D₁ и D₂ - диаметры дорожек качения наружного и внутреннего колец подшипника; k - коэффициент редукции ролика (см. RU №2554033, опубликовано 20.06.2015 г.).

Другой прототип - редукционный подшипник второго типа, содержащий наружное и внутреннее кольца с дорожками качения, установленные между ними тела качения, выполненные в виде установленных в гнездах сепаратора двухступенчатых роликов, ступени большего диаметра которых контактируют с дорожкой качения наружного кольца подшипника, а ступени меньшего диаметра контактируют с дорожкой качения его внутреннего кольца, диаметры большей и меньшей ступеней ролика находятся в пропорциональной зависимости D_r1/d_r1=k и определяются из формул: d_r1=(D-d)/(k+1), D_r1=kd_r1, коэффициент редукции подшипника определяется из формулы , где D_r1 и d_r1 - диаметры большей и меньшей ступеней ролика подшипника; D и d - диаметры дорожек качения наружного и внутреннего колец подшипника; k - коэффициент редукции ролика, равный от единицы до нескольких единиц; z - отношение диаметра большей ступени ролика редукционного подшипника к диаметру ролика стандартного подшипника с одинаковыми диаметрами дорожек качения (см. RU 2578087, опубликовано 20.03.2016 г.).

Недостатками подшипника качения со ступенчатыми роликами являются одностороннее давление на шипы меньшей ступени роликов перпендикулярно оси вращения, не имеющих опоры с другой стороны, ведущее к усталости металла даже под небольшой нагрузкой при большом значении коэффициента редукции роликов (чем больше коэффициент - тем меньше диаметр шипов меньшей ступени ролика) или под большой радиальной нагрузкой на подшипник; возможное смещение роликов вдоль собственной оси вращения; неудобство при сборке подшипника. Кроме того, в первом прототипе не исчислен коэффициент редукции подшипника, во втором прототипе представлена конструкция редукционного радиального подшипника второго типа, не первого, с правильным коэффициентом редукции, использованным в настоящем изобретении.

Для редукционного радиального подшипника первого типа усиленного поставлена задача: 1) изменить конструкцию, чтобы: а) можно было увеличить предельное значение коэффициента редукции подшипника или можно было повысить предельную нагрузку на подшипник при прежнем коэффициенте редукции, b) ролик не перемещался вдоль оси вращения, с) повысить срок работы подшипника, d) упростить сборку подшипника; 2) использовать правильно исчисленный во втором прототипе коэффициент редукции подшипника, чтобы можно было конструировать редукционный радиальный подшипник первого типа с учетом запросов технических характеристик.

Поставленная задача решается тем, что в редукционном радиальном подшипнике первого типа усиленном, содержащем наружное и внутреннее кольца, помещенные между ними тела качения в виде установленных в гнезда сепаратора двухступенчатых роликов, ступени большего диаметра которых обкатывают дорожку внутреннего кольца подшипника, а ступени меньшего диаметра в виде цилиндрических шипов, выступающих соосно с двух сторон большей ступени роликов, имеющих проточки для реборд, обкатывают дорожку его наружного кольца, между шипов меньшей ступени роликов размещены распирающие кольца с обеих сторон больших ступеней роликов, препятствующие выгибанию шипов в сторону оси вращения подшипника. На каждом из двух участков дорожки качения наружного кольца могут быть реборды, препятствующие перемещению роликов вдоль оси вращения, которые (реборды) в случае препятствия сборке подшипника можно конструктивно перенести на дорожку качения внутреннего кольца. Для этого на большей ступени ролика делаются проточки для реборды (реборды размещены либо на наружном, либо на внутреннем кольце). Для удобства сборки подшипника меньшая ступень устанавливается в большую на любой удобной стадии сборки. Исчисления диаметров ступеней роликов должно производиться по формулам прототипов (у редукционных радиальных подшипников первого и второго типов исчисления диаметров ступеней роликов произведены из одной базовой закономерности D-d=2(r₁+r₂)=D_r1+d_r1) d_r=(D-d)/(1+k), D_r=kd_r; исчисление коэффициента редукции подшипника должно производиться по формуле второго прототипа, где D и d - диаметры дорожек качения наружного и внутреннего кольца, r₁ и r₂ - радиусы большей и меньшей ступеней роликов, D_r и d_r - диаметры большей и меньшей ступени ролика, s - коэффициент редукции подшипника, k - коэффициент редукции ролика, z - отношение диаметра большей ступени ролика редукционного подшипника к диаметру ролика стандартного подшипника с одинаковыми диаметрами дорожек качения.

Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, он соответствует условиям патентоспособности изобретения - «изобретательский уровень» и «новизна».

Редукционный радиальный подшипник первого типа поясняется чертежом.

Фиг. 1 - редукционный радиальный подшипник первого типа усиленный в разрезе.

Редукционный радиальный подшипник первого типа усиленный состоит из наружного кольца 1 с возможной ребордой на каждом из двух участков дорожки качения, разделенных проточкой в кольце для прохождения в ней большей ступени ролика, внутреннего кольца 2 с возможной ребордой по центру дорожки качения, ступенчатых роликов с большей ступенью 3 с возможной проточкой для реборды и цилиндрическим отверстием 5 под меньшую ступень и меньшей ступенью 4 с обязательными проточками на каждом шипе ступени для реборд распирающих колец, двух распирающих колец в виде цилиндрической втулки с наружной ребордой 6, сепаратора, не указанного на чертеже. А-А - увеличенное сечение распирающего кольца.

Большая ступень ролика 3 обкатывается только по дорожке качения внутреннего кольца 2, одновременно меньшая ступень ролика 4 обкатывается только по дорожке качения наружного кольца 1. Распирающее кольцо 6, служащее дополнительной опорой меньшей ступени 4 роликов, вращается синхронно работе подшипника, препятствует давлению на меньшую ступень 4 ролика со стороны наружного кольца 1.

Заявляемое техническое решение позволило понизить разрушающий ролики эффект от внешних радиальных нагрузок на подшипник, направленных на смещение большей ступени ролика (вверх на Фиг. 1) относительно меньшей ступени (вниз на Фиг. 1, эффект гильотинирования), который увеличивается при повышении нагрузки на подшипник или при увеличении коэффициента редукции ролика, ведущего к уменьшению диаметра меньшей ступени ролика. Срок работы подшипника увеличился по сравнению с редукционным подшипником без распирающих колец, предел коэффициента редукции подшипника увеличился тоже, как и предел максимальной нагрузки на подшипник. Реборда распирающего кольца увеличила жесткость кольца и препятствует его перемещению вдоль оси вращения. Смещение роликов вдоль оси ограничено ребордами либо на дорожке качения наружного кольца, либо на дорожке качения внутреннего кольца. Диаметры ступеней ролика представленного подшипника и его коэффициент редукции исчисляются по формулам прототипов, либо диаметры ступеней ролика подгоняются под требуемые диаметры дорожек качения и необходимый коэффициент редукции по тем же формулам. Таким образом, технический результат достигнут. Изобретение предназначено для замены стандартных подшипников для экономии энергии, затрачиваемой на преодоление трения скольжения шаров подшипника, для снижения кинетической энергии вращения тел качения подшипника (например, в роторе электродвигателя); когда нужно повысить в разы предел частоты вращения внутреннего кольца радиального подшипника при повышенной нагрузке на подшипник и прежней частоте вращения тел качения (авиадвигатели, двигатели крылатых ракет околоземной орбиты); для снижения усталости металла от стремления смещения под нагрузкой большей ступени ролика относительно меньшей ступени.

Редукционный подшипник первого типа усиленный может быть изготовлен на стандартном оборудовании с использованием современных материалов и технологий.

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения и может быть использовано во всех отраслях промышленности. Редукционный радиальный подшипник первого типа усиленный содержит наружное кольцо (1) с возможной ребордой на каждом из двух участков дорожки качения и внутреннее кольцо (2) с возможной ребордой по центру дорожки качения, размещенные между ними тела качения, выполненные в виде установленных в гнезда сепаратора двухступенчатых роликов, и распирающие кольца (6) в виде цилиндрической втулки с наружными ребордами. Ступени большего диаметра (3) роликов с возможными проточками для реборд и цилиндрическими отверстиями (5) под ступень меньшего диаметра (4) обкатываются по дорожке качения внутреннего кольца (2), а ступени меньшего диаметра (4) с обязательными проточками для реборд обкатываются по дорожке качения наружного кольца (1). Диаметры большей (3) и меньшей (4) ступеней ролика исчисляются по формулам D_r=kd_r, d_r=(D-d)/(1+k); коэффициент редукции подшипника исчисляется по формуле , где D и d - диаметры дорожек качения наружного (1) и внутреннего (2) кольца, D_r и d_r - диаметры большей (3) и меньшей (4) ступеней ролика, s - коэффициент редукции подшипника, k - коэффициент редукции ролика, z - отношение диаметра большей ступени (3) ролика редукционного подшипника к диаметру ролика стандартного подшипника с одинаковыми диаметрами дорожек качения. На каждом участке меньшей ступени роликов установлено распирающее меньшие ступени цилиндрическое кольцо (6) с наружными ребордами от одной штуки, фиксирующими положение кольца (6) между роликами и придающими кольцу (6) дополнительную жесткость. Технический результат: повышение предельной нагрузки на известные конструкции редукционных и подшипников со ступенчатыми роликами первого типа, повышение предела коэффициента редукции подшипников (повышении частоты вращения подшипника), повышение срока работы подшипника, сниженного из-за усталости металла в роликах, возникшей из-за стремления смещения ступеней роликов друг относительно друга под внешней нагрузкой. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Редукционный радиальный подшипник первого типа усиленный, содержащий наружное и внутреннее кольца с дорожками качения, установленные между ними тела качения, выполненные в виде установленных в гнезда сепаратора двухступенчатых роликов, ступени большего диаметра которых обкатывают дорожку качения внутреннего кольца подшипника, а ступени меньшего диаметра обкатывают дорожку качения его наружного кольца, распирающие кольца, препятствующие односторонней нагрузке на меньшие ступени роликов, ведущей к усталости металла; диаметры большей и меньшей ступеней ролика исчисляются по формулам d_r=(D-d)/(1+k), D_r=kd_r, где D и d - диаметры дорожек качения наружного и внутреннего кольца, D_r и d_r - диаметры большей и меньшей ступени ролика, k - коэффициент редукции ролика, отличающийся тем, что для увеличения предельной величины коэффициента редукции подшипника, предельной нагрузки на подшипник, срока работы подшипника в нем на каждом участке меньшей ступени роликов установлено распирающее меньшие ступени цилиндрическое кольцо с наружными ребордами от одной штуки, фиксирующими положение кольца между роликами и придающими кольцу дополнительную жесткость.

2. Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что для предотвращения перемещения ступенчатых роликов вдоль собственной оси вращения, как альтернатива, на каждом из двух участков наружной дорожки качения кольца присутствуют реборды от одной штуки, входящие в проточки на шипах меньшей ступени роликов.

3. Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что для предотвращения перемещения ступенчатых роликов вдоль собственной оси вращения, как альтернатива, на внутренней дорожке качения кольца присутствуют реборды от одной штуки, входящие в проточки на большей ступени роликов.

4. Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что для удобства сборки меньшая ступень ролика устанавливается в большую ступень на любой удобной стадии сборки.

5. Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что формулы диаметров ступеней роликов выведены из закономерности D-d=2(r₁+r₂)=D_r1+d_r1, где r₁ и r₂ - радиусы большей и меньшей ступеней роликов.

6. Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что коэффициент редукции подшипника исчисляется из формулы , где s - коэффициент редукции подшипника, z - отношение диаметра большей ступени ролика редукционного подшипника к диаметру ролика стандартного подшипника с одинаковыми диаметрами дорожек качения колец.