РЕДУКЦИОННЫЙ РАДИАЛЬНО-УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК ВТОРОГО ТИПА УСИЛЕННЫЙ Российский патент 2017 года по МПК F16C19/22 F16C19/34 F16C33/36 

Изобретение относится к области машино-, приборо-, самолето-, автомобиле-, корабле- и ракетостроения и может быть использовано во всех отраслях промышленности и транспорта.

Известен редукционный радиально-упорный подшипник второго типа, содержащий наружное и внутреннее кольца с дорожками качения, установленные между ними тела качения, выполненные в виде установленных в гнезда сепаратора двухступенчатых конических роликов, меньшая ступень которых обкатывается по дорожке внутреннего кольца подшипника, а большая ступень обкатывается по дорожке его наружного кольца; диаметры большей и меньшей ступеней ролика исчисляются по формулам D_r/d_r=k; D_r1=D_r/cosα; D_r2=D_r1*(⎪OB⎪-H)/⎪OB⎪; d_r1=d_r2*(⎪OB⎪+h)/⎪OB⎪; d_r2=dr/cosα; d_r3=d_r2*(⎪OB⎪-H)/⎪OB⎪; d_r4=d_r2*(⎪OB⎪-H-h)/⎪OB⎪, коэффициент редукции подшипника исчисляется по формуле , где D_r - диаметр большей ступени ролика редукционного радиального подшипника второго типа, служащего базой (базового подшипника) для построения и исчисления редукционного радиально-упорного подшипника второго типа; d_r - диаметр меньшей ступени ролика базового подшипника; k - коэффициент редукции базового цилиндрического и конического ролика; D_r1, D_r2 - диаметры оснований большей ступени ролика редукционного радиально-упорного подшипника; d_r1, d_r2, d_r3, d_r4 - диаметры оснований выступов меньшей ступени ролика редукционного радиально-упорного подшипника; α - угол между векторами силы F_r радиальной нагрузки на подшипник и вектором суммы векторов силы F_r и силы F_i осевой нагрузки; |ОВ| - отрезок, соединяющий точку фокуса линий наружной и внутренней дорожек, линий большей и меньшей ступеней ролика и центр основания ролика радиусом D_r1; Н - ширина большей ступени ролика; h - ширина выступов меньшей ступени ролика; z - отношение диаметра большей ступени ролика редукционного подшипника к диаметру ролика стандартного подшипника с одинаковыми диаметрами дорожек качения (см. заявку №2015146363, опубл. 27.10.2015 г.).

Недостатком известного технического решения является одностороннее давление на шипы меньшей ступени роликов перпендикулярно их 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 радиально-осевой нагрузкой на подшипник; возможное смещение роликов вдоль собственной оси вращения.

Для редукционного радиально-упорного подшипника второго типа усиленного (модель вращения наружного кольца относительно неподвижного внутреннего) поставлена задача 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) исключить смещения роликов вдоль собственной оси вращения, с) повысить срок работы подшипника.

Поставленная задача решается тем, что в редукционном радиально-упорном подшипнике второго типа усиленном, содержащем наружное и внутреннее кольца с коническими дорожками качения, установленные между ними тела качения, выполненные в виде установленных в гнезда сепаратора двухступенчатых роликов, усеченные конические ступени большего диаметра которых обкатывают дорожку наружного кольца подшипника, а ступени меньшего диаметра в виде усеченных конических шипов, выступающих соосно с двух сторон большей ступени роликов, имеющих проточки для реборд, обкатывают дорожку его внутреннего кольца; на шипах меньшей ступени роликов размещены конические стягивающие кольца, имеющие внутренние реборды, с обеих сторон больших ступеней роликов, препятствующие выгибанию шипов в сторону от оси вращения подшипника. На каждом из двух участков дорожки качения внутреннего кольца могут быть реборды от одной штуки, препятствующие перемещению роликов вдоль оси вращения, которые (реборды) в случае препятствия сборке подшипника можно конструктивно перенести на дорожку качения наружного кольца, для этого на большей ступени ролика делаются проточки для реборд (реборды размещены либо на наружном, либо на внутреннем кольце). Для удобства сборки подшипника меньшая ступень ролика устанавливается в большую на любой удобной стадии сборки с последующей фиксацией. Исчисления диаметров ступеней роликов и коэффициента редукции подшипника должно производиться по формулам прототипа k=D_r/d_r; D_r1=D_r/cosα, D_r2=D_r1*(|OB|-H)/|OB|, d_r1=d_r2*(|OB|+h)/|OB|, d_r2=d_r/cosα, d_r3=d_r2*(|OB|-H)/|OB|, d_r4=d_r2*(|OB|-H-h)/|OB|, , где k - коэффициент редукции ролика радиального подшипника второго типа, служащего базой (базового подшипника) для построения и исчисления редукционного радиально-упорного подшипника второго типа и его ролика, D_r - диаметр большей ступени ролика базового подшипника, d_r - диаметр меньшей ступени ролика базового подшипника, D_r1, D_r2 - диаметры оснований большей ступени ролика редукционного радиально-упорного подшипника, d_r1, d_r2, d_r3, d_r4 - диаметры оснований шипов меньшей ступени ролика рассматриваемого подшипника, α - угол между векторами силы F_r радиальной нагрузки на подшипник и вектором суммы векторов силы F_r и силы F_i осевой нагрузки; |ОВ| - отрезок, соединяющий точку фокуса линий наружной и внутренней дорожек, линий большей и меньшей ступеней ролика и центр основания ролика радиуса D_r1; Н - ширина большей ступени ролика; h - ширина шипов меньшей ступени ролика; s - коэффициент редукции подшипника, z - отношение диаметра большей ступени ролика редукционного подшипника к диаметру ролика стандартного подшипника с одинаковыми диаметрами дорожек качения колец.

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 радиально-упорный подшипник второго типа усиленный поясняется чертежом:

Фиг. 1 - Редукционный радиально-упорный подшипник второго типа усиленный в разрезе.

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

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

Заявляемое техническое решение позволило понизить разрушающий ролики эффект от внешних радиально-осевых нагрузок на подшипник, направленных на смещение большей ступени ролика (вправо-вниз на Фиг. 1) относительно меньшей ступени (влево-вверх на Фиг. 1, эффект гильотинирования), который увеличивается при повышении нагрузки на подшипник или при увеличении коэффициента редукции ролика, ведущего к уменьшению диаметров меньшей ступени ролика. Срок работы подшипника увеличился по сравнению с редукционным радиально-упорным подшипником без стягивающих 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 прототипа, либо диаметры ступеней ролика подгоняются под готовые 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 ступице автомобиля); когда нужно повысить в разы предел частоты вращения внутреннего кольца радиально-упорного 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 радиально-упорный подшипник первого типа усиленный может быть изготовлен на стандартном оборудовании с использованием современных материалов и технологий.

Изобретение относится к области машино-, приборо-, самолето-, автомобиле-, корабле- и ракетостроения и может быть использовано во всех отраслях промышленности и транспорта. Редукционный радиально-упорный подшипник второго типа усиленный содержит наружное кольцо (1) с возможной ребордой по центру конической дорожки качения, внутреннее кольцо (2) с возможной ребордой на каждом из двух участков конической дорожки качения, размещенные между ними тела качения, выполненные в виде установленных в гнезда сепаратора двухступенчатых конических роликов, и стягивающие кольца (6) в виде конической втулки с внутренними ребордами от одной штуки. Ступени большего диаметра (3) роликов с возможными проточками для реборд обкатываются по дорожке качения наружного кольца (1), а ступени меньшего диаметра (4) с обязательными проточками для реборд обкатываются по дорожке качения внутреннего кольца (1), имеющего проточку для прохождения в ней большей ступени (3) ролика. Большая ступень (3) ролика имеет цилиндрическое отверстие (5) для установки в нем меньшей ступени (4) ролика. На каждом из двух участков меньшей ступени (4) роликов установлено стягивающее меньшие ступени коническое кольцо (6) с внутренними ребордами от одной штуки, фиксирующими положение кольца (6) между роликами и придающими кольцу дополнительную жесткость. Технический результат: повышение предельной нагрузки на известные модели редукционных радиально-упорных подшипников второго типа и подшипников со ступенчатыми роликами радиально-упорных второго типа, повышение предела значения коэффициента редукции подшипника, повышение срока работы подшипника, снижение из-за усталости металла в роликах, возникшей из-за стремления смещения ступеней роликов относительно друг друга под внешней нагрузкой, исключение возможности перемещения роликов вдоль собственной оси вращения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Редукционный радиально-упорный подшипник второго типа усиленный, содержащий наружное и внутреннее кольца с коническими дорожками качения, установленные между ними тела качения, выполненные в виде установленных в гнезда сепаратора двухступенчатых конических роликов, ступени большего диаметра которых обкатываются по дорожке качения наружного кольца подшипника, а ступени меньшего диаметра обкатываются по дорожке качения его внутреннего кольца, стягивающие конические кольца, препятствующие односторонней нагрузке на меньшие ступени роликов, ведущей к усталости металла; диаметры большей и меньшей ступеней ролика исчисляются по формулам: D_r/d_r=k, D_r1=D_r/cosα, D_r2=D_r1*(|OB|-H)/|OB|, d_r1=d_r2*(|OB|+h)/|OB|, d_r2=d_r/cosα, d_r3=d_r2*(|OB|-H)/|OB|, d_r4=d_r2*(|OB|-H-h)/|OB|; коэффициент редукции подшипника исчисляется по формуле , где D_r - диаметр большей ступени ролика редукционного радиального подшипника первого типа, служащего базой (базового подшипника) для построения и исчисления редукционного радиально-упорного подшипника первого типа; d_r - диаметр меньшей ступени ролика базового подшипника; k - коэффициент редукции базового цилиндрического и конического ролика; D_r1, D_r2 - диаметры оснований большей ступени ролика редукционного радиально-упорного подшипника; d_r1, d_r2, d_r3, d_r4 - диаметры оснований шипов меньшей ступени ролика рассматриваемого подшипника; α - угол между векторами силы F_r радиальной нагрузки на подшипник и вектором суммы векторов силы F_r и силы F_i осевой нагрузки; |ОВ| - отрезок, соединяющий точку фокуса линий наружной и внутренней дорожек, линий большей и меньшей ступеней ролика и центр основания ролика радиуса D_r1; Н - ширина большей ступени ролика; h - ширина шипов меньшей ступени ролика, отличающийся тем, что для увеличения предельной величины коэффициента редукции подшипника, предельной нагрузки на подшипник, срока работы подшипника в нем на каждом из двух участков меньшей ступени роликов установлено стягивающее меньшие ступени коническое кольцо с внутренними 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 внутренней дорожки качения кольца присутствуют реборды от одной штуки, входящие в проточки на меньшей ступени роликов.

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