Гибридный радиально-упорный однорядный шариковый подшипник бессепараторный с замком на наружном кольце Российский патент 2024 года по МПК F16C19/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гибридным радиально-упорным однорядным шариковым подшипникам качения, которые являются высокоскоростными и применяются в электродвигателях и в струйных турбореактивных установках.

Известен подшипник качения гибридный, содержащий наружное и внутреннее кольца, снабженные кольцевыми дорожками качения и размещенные между ними и удерживаемые сепаратором тела качения (патент RU 19888 U1, МПК F16C 33/30 (2000.01), дата публикации 10.10.2001).

Недостатком является низкая надежность сепаратора при работе в условиях высоких температур и ограниченного подвода смазки.

Ближайшим аналогом является скоростной подшипник качения, содержащий наружное и внутреннее кольца, снабженные кольцевыми дорожками качения и размещенные между ними и удерживаемые сепаратором тела качения (патент RU 21075 U1, МПК F16C 33/30 (2000.01), дата публикации 20.12.2001).

Недостатком ближайшего аналога является низкая работоспособность сепаратора скоростного подшипника качения в условиях высоких температур и ограниченного подвода смазки.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является улучшение динамических характеристик подшипника (снижение потерь на трение) в условиях влажной среды и высоких температур.

Технический результат достигается тем, что гибридный радиально-упорный однорядный шариковый подшипник выполнен бессепараторным и содержит наружное кольцо с дорожкой качения, открытой в сторону противобазового торца, с замком, обеспечивающим неразъемность подшипника при его монтаже в изделие, внутреннее кольцо с полным желобом, при этом кольца выполнены из коррозионностойкой стали, что обеспечивает возможность применения подшипника в условиях влажной среды и работоспособность при температуре узла до 350°С, а также комплект шариков из нитрида кремния, обеспечивающий работу подшипника при высокой частоте вращения и высоких температурах, накопленный зазор между шариками уложенными вплотную друг к другу в желоб внутреннего кольца равен (0,5- 0,7)Dw, где Dw - диаметр шарика.

Сущность технического решения поясняется чертежом, на Фиг. 1 показан вид подшипника в разрезе.

Гибридный радиально-упорный однорядный шариковый подшипник выполнен бессепараторным и содержит наружное кольцо 1 с дорожкой качения, открытой в сторону противобазового торца, с замком, обеспечивающим неразъемность подшипника при его монтаже в изделие; внутреннее кольцо 2 с полным желобом; при этом кольца выполнены из коррозионностойкой стали, что обеспечивает возможность применения подшипника в условиях влажной среды и работоспособность при температуре узла до 350°С; а также комплект шариков 3 из нитрида кремния, обеспечивающий работу подшипника при высокой частоте вращения и высоких температурах, при отсутствии сепаратора и в условиях дефицита смазки, снижение потерь на трение по сравнению со стальными шариками; накопленный зазор между шариками равен (0,5-0,7)Dw, отсутствие сепаратора исключает ограничения по температуре и также снижает момент трения в подшипниковом узле;

где Dw - диаметр шарика,

накопленный зазор - зазор между шариками, уложенными вплотную друг к другу в желоб внутреннего кольца.

Гибридный радиально-упорный однорядный шариковый подшипник работает следующим образом.

Предлагаемый подшипник, установленный в узле, устройстве, машине, обеспечивает восприятие нагрузок и передачу вращения. При вращении наружного кольца 1 и внутреннего кольца 2 подшипника шариков 3 также вращаются, обеспечивая необходимое взаиморасположение наружного кольца 1 и внутреннего кольца 2 подшипника.

Применение радиально-упорной конструкции обеспечивает работу подшипника при комбинированной, преимущественно осевой, нагрузке.

Применение коррозионностойкой стали для изготовления колец обеспечивает работу подшипника при температуре плюс 350°С, позволяет снизить требования к обращению с подшипником в процессе контрольно-сборочных операций и консервации.

Применение шариков из нитрида кремния обеспечивает работу подшипника при частоте вращения 110000 об/мин и позволяет отказаться от сепаратора, необходимого при использовании стальных шариков.

Шарики из нитрида кремния за счет своей высокой упругости позволяют уменьшить площадку контакта с дорожками качения колец, что положительно сказывается на моменте трения и облегчает выход двигателя на рабочие обороты.

Применение шариков из нитрида кремния позволяет уменьшить потери на трение в подшипнике в связи с уменьшением площади пятна контакта шариков с дорожкой качения, а также позволяет применить конструкцию без сепаратора, так как возможный контакт керамических шариков друг с другом не приводит к их критическому повреждению. Кроме того, диэлектрические свойства керамики исключают электрический контакт в подшипниковом узле и прохождение тока через точки контакта шариков с дорожками качения.

Разрабатываемый подшипник предполагается использовать в малогабаритном турбореактивном двигателе при следующих условиях:

- частота вращения - 110000 об/мин;

- температура - до плюс 350°С;

- радиальная нагрузка - 5,88 Н;

- осевая нагрузка - 500 Н;

- марка смазочного материала - керосин ТС-1 и масло ИМП-10 в пропорции 20:1;

- желаемый ресурс - 60 мин.

Возможно применение подшипника в установках со схожими условиями работы.

Техническая характеристика:

Габаритные размеры подшипника (10х26х8) мм.

Материал колец - коррозионностойкая сталь 110Х18М-ШД или (допускается) 95Х18-Ш, материал тел качения (шариков) - нитрид кремния (Si₃N₄).

Частота вращения при жидком смазывании - до 200000 об/мин.

Рабочая температура - до 350°С.

Таким образом, использование предложенного подшипника по сравнению с использованием подшипника, выбранного в качестве прототипа, позволяет обеспечить повышенный ресурс работы и восприятие осевой нагрузки в условиях влажной среды и высоких температур.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гибридным радиально-упорным однорядным шариковым подшипникам качения, которые являются высокоскоростными и применяются в электродвигателях и в струйных турбореактивных установках. Гибридный радиально-упорный однорядный шариковый подшипник выполнен бессепараторным и содержит наружное кольцо с дорожкой качения, открытой в сторону противобазового торца, с замком, обеспечивающим неразъемность подшипника при его монтаже в изделие, внутреннее кольцо с полным желобом, при этом кольца выполнены из коррозионностойкой стали, что обеспечивает возможность применения подшипника в условиях влажной среды и работоспособность при температуре узла до 350°С, а также комплект шариков из нитрида кремния, обеспечивающий работу подшипника при высокой частоте вращения и высоких температурах, накопленный зазор между шариками, уложенными вплотную друг к другу в желоб внутреннего кольца, равен (0,5-0,7)Dw, где Dw - диаметр шарика. Достигается улучшение динамических характеристик подшипника (снижение потерь на трение) в условиях влажной среды и высоких температур. 1 ил.

Гибридный радиально-упорный однорядный шариковый подшипник, выполненный бессепараторным и содержащий наружное кольцо с дорожкой качения, открытой в сторону противобазового торца, с замком, обеспечивающим неразъёмность подшипника при его монтаже в изделие, внутреннее кольцо с полным желобом, при этом кольца выполнены из коррозионностойкой стали, что обеспечивает возможность применения подшипника в условиях влажной среды и работоспособность при температуре узла до 350°С, а также комплект шариков из нитрида кремния, обеспечивающий работу подшипника при высокой частоте вращения и высоких температурах, накопленный зазор между шариками, уложенными вплотную друг к другу в жёлоб внутреннего кольца, равен (0,5–0,7)Dw, где Dw – диаметр шарика.