РЕДУКЦИОННЫЙ РАДИАЛЬНО-УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК ПЕРВОГО 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 подшипник качения радиально-упорный роликовый однорядный с коническими роликами ступенчатого типа, изображенный на фиг. 7 аналога.

Отличается исполнением дорожки качения наружного кольца 1 наклонная (коническая), а тела качения 2 выполнены коническими ступенчатого типа. Диаметры меньшей ступени ролика Dwm1 и Dwm2 контактируют по линии только с дорожкой качения внутреннего кольца 4. Диаметры большей ступени ролика (конического типа) Dwm3 и Dwm4 контактируют по линии только с дорожкой качения наружного кольца 1. Широкий торец в подшипнике качения осуществляет радиальный натяг и воспринимает осевое усилие. Подшипник качения на фиг. 7 работает аналогично фиг. 5 и 6.

Отличается условием сборки и наличием линейного контакта ступенчатого конического ролика 2 с дорожками качения колец 1 и 4.

Условие сборки:

d1m/Dwm1=d2m/Dwm2=D1m/Dwm3=D2m/Dwm4=Const,

где d1m диаметр дорожки качения (min) внутреннего кольца подшипника;

Dwm1 (min) диаметр меньшей ступени конического ролика;

d2m диметр дорожки качения (max) внутреннего кольца подшипника;

D1m диаметр дорожки качения (min) наружного кольца подшипника;

Dwm3 диаметр большей ступени (min) конического ролика;

D2m диаметр дорожки качения (max) наружного кольца подшипника;

Dwm4 (max) диаметр большей ступени конического ролика.

(см. заявку №2232926, модель подшипника, изображенная на Фиг. 7, опубликована 20.07.2004 г.).

Недостатком известного технического решения является то, что изобретение невозможно осуществить, так как невозможно исчислить указанные диаметры ступеней роликов и колец. В аналоге вектор давления на шипы меньшей ступени роликов противоположно направлен вектору давления на большую ступень роликов, что ведет к усталости металла в роликах. Кроме того, автор аналога подразумевает возможность вращения наружного или внутреннего кольца подшипника относительно неподвижного внутреннего или наружного кольца, но при вращении внутреннего кольца относительно наружного будет повышение, а не понижение частоты вращения ступенчатых роликов (обратный эффект редукции).

Для редукционного радиально-упорного подшипника первого типа усиленного 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) изменить конструкцию известных аналогов, чтобы при вращении внутреннего кольца относительно наружного (первый тип подшипника) частота вращения роликов понижалась.

Поставленная задача решается тем, что в редукционном радиально-упорном подшипнике первого 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 внутреннего 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 наружного кольца; между шипов меньшей ступени роликов размещены конические распирающие кольца, имеющие наружные реборды, 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 от одной штуки, 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 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|, s=zk=2D²_r(D-d)d_r, где k - коэффициент редукции ролика редукционного радиального подшипника первого типа, служащего базой (базового подшипника) для построения и исчисления редукционного радиально-упорного подшипника первого типа и его ролика, D_r и d_r - диаметры большей и меньшей ступеней ролика базового подшипника, D_r1, D_r2 - диаметры оснований большей ступени ролика редукционного радиально-упорного подшипника первого типа, 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, оно соответствует условиям патентоспособности изобретения - «изобретательский уровень» и «новизна».

Редукционный радиально-упорный подшипник первого типа усиленный поясняется Фиг. 1, на которой изображен редукционный радиально-упорный подшипник первого типа усиленный в разрезе.

Редукционный радиально-упорный подшипник первого типа усиленный состоит из наружного кольца 1 с возможной ребордой на каждом из двух участков конической дорожки качения, разделенных проточкой в кольце для прохождения в ней большей ступени ролика, внутреннего кольца 2 с возможной ребордой по центру конической дорожки качения, 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 распирающих колец, двух распирающих колец 6 в виде конической втулки с наружной ребордой, 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 ролика 4, вращается синхронно работе подшипника, препятствует давлению со стороны наружного кольца 1 постоянно.

Заявляемое техническое решение позволило понизить разрушающий ролики эффект от внешних радиально-осевых нагрузок на подшипник, направленных на смещение большей ступени ролика (влево-вверх на Фиг. 1) относительно меньшей ступени (вправо-вниз 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 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 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; 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 первого типа усиленный содержит наружное кольцо (1) с ребордой на каждом из двух участков конической дорожки качения, внутреннее кольцо (2) с ребордой по центру конической дорожки качения, размещенные между ними тела качения в виде двухступенчатых конических роликов, и распирающие кольца (6) в виде конической втулки с наружными ребордами от одной штуки. Ступени большего диаметра (3) роликов обкатываются по дорожке качения внутреннего кольца (2), а ступени меньшего диаметра (4) обкатываются по дорожке качения наружного кольца (1), имеющего проточку для прохождения в ней большей ступени (3) ролика. Большая ступень ролика (3) имеет цилиндрическое отверстие (5) для установки в нем меньшей ступени ролика (4). На каждом из двух участков меньшей ступени (4) роликов установлено распирающее меньшие ступени коническое кольцо (6) с наружными ребордами от одной штуки, фиксирующими положение кольца между роликами и придающими кольцу дополнительную жесткость. Технический результат: повышение предельной нагрузки на известные модели редукционных радиально-упорных подшипников первого типа и подшипников со ступенчатыми роликами радиально-упорных первого типа, повышение предела значения коэффициента редукции подшипника, повышение срока работы подшипника, сниженного 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. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Редукционный радиально-упорный подшипник первого 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 внутреннего кольца подшипника, а ступени меньшего диаметра обкатываются по дорожке качения его наружного кольца, распирающие 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⋅(|ОВ|-Н)/|ОВ|, d_r1=d_r2⋅(|ОВ|+h)/|OB|, d_r2=d_r/cosα, d_r3=d_r2⋅(|ОВ|-Н)/|ОВ|, d_r4=d_r2⋅(|ОВ|-Н-h)/|ОВ|; 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 радиусом D_r1; Н - ширина большей ступени ролика; h - ширина шипов меньшей ступени ролика; z - отношение диаметра большей ступени ролика редукционного подшипника к диаметру ролика стандартного подшипника с одинаковыми диаметрами дорожек качения колец, 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 распирающее меньшие ступени коническое 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 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 коническая меньшая ступень ролика, имеющая в центральной своей части расточку под цилиндр, устанавливается в цилиндрическое отверстие большей ступени на любой стадии сборки подшипника.