Роликовый подшипник Советский патент 1992 года по МПК F16C19/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к подшипникам качения.

Известна конструкция цилиндрического роликоподшипника с проточками на посадочных поверхностях наружных и внутренних колец, с глубокими выточками на торцах рсликов. Предложенные конструктивные элементы позволили создать благоприятное распределение контактных напряжений и в определенных условиях эксплуатации повысить долговечность подшипника.

В качестве недостатков конструкции следует отметить повышенную трудоемкость изготовления и ограниченную область применения, связанную с уменьшением жесткости и прочности подшипника.

Известны конструкции роликоподшипников с дорожками качения, имеющими выпуклый профиль, позволяющий повысить работоспособность опоры за счет частичного устранения кромочного эффекта на контакте дорожки качения и ролика при перекосе колец.

Недостатками конструкции является обеспечение одинаковой величины выпуклости наружногоо и внутреннего колец, что в значительной степени максимально снижает возможную эффективность из-за различных условий взаимодействия ролика с дорожкой качения наружного и внутреннего колец, требующих назначения соответствующих геометрических параметров профиля.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является подшипник качения, содержащий наружное и внутреннее кольца, тела качения, размещенные между ними в дорожке качения, профиль которой выполнен криволинейным.

Недостатком конструкции является обеспечение одинаковых геометрических параметров дорожек качения наружного и внутреннего колец, что приводит к снижению долговечности подшипника.

Целью изобретения является повышение долговечности подшипника.

Указанная цель достигается тем, что в роликовом подшипнике, содержащем ролиЁ

ч

со го о

со ю

ки, наружное и внутреннее кольца с криволинейным профилем дорожек качения, отношение величины выпуклости профиля дорожек качения наружного и внутреннего колец обеспечивают равным 1,6-3,0.

При использовании предлагаемого изобретения повышается долговечность подшипника. При равных величинах выпуклости дорожек качения наружного и внутреннего колец последнее менее долговечно, так как контактные напряжения на нем в несколько раз выше, чем на наружном кольце. Поэтому, уменьшив величину выпуклости дорожки качения внутреннего кольца в указанное количество раз по сравнению с наружным кольцом, увеличивается размер площадки контакта, снижаются максимальные контактные напряжения,обеспечивается их равенства нг наружном и внутреннем кольцах и, гет пенно, увеличивается долговечность подшипника

На чертеур и юЬражен радиальный роликовый подшипник с цилиндрическим роликом.

1Ъд действием внешней нагрузки Р на наружное кольцо 1 роликоподшипника цилиндрический ролик 2 диамефом dp и длиной I упруго взаимодействует с дорожками качения наружного кольца 1 и внутреннего кольца 3 Диаметр дорожки качения наружного кольца 1 подлинника равен dH, диаметр качения внутреннего кольца 3 равен dn Профили дорожек качения имеют выпуклую форму с радиусами Гц и гв. Величина выпуклости профиля дорожки качения нар/жного кольца 1 равна Ль величина выпуклости дорожки качения внутреннего кольца 3 равна Лэ. Между поверхностями дорожек качения и роликом возникают площадки контакта и контактное напряжение, максимальная величина которого, как известно, равна

( - тт

где Рр - нагрузка, приходящаяся на один ролик;

а и Ь- размеры полуосей эллиптической площадки контакта.

Работа подшипника осуществляется при вращении одного из колец подшипника, например внутреннего 3, в результате чего ролики 2 перекатываются по дорожкам качения колец 1 и 3. Каждая точка контакта дорожек качения наружного и внутреннего колец подвергается циклическому нагруже- нию и со временем на дорожках качения возникают усталостные разрушения. Первоначально усталостные разрушения появляются на той дорожке качения, у которой с роликами возникают наибольшие контактные напряжения.

При равных величинах выпуклости

(2)

10

15

20

25

30

35

40

радиусы профиля дорожек колец 1 и 3 равны между собой гн гв гв,м, но ввиду того, что дорожка ксчения внутреннего кольца 3 имеет меньший диаметр do, чем диаметр dn дорожки качения наружного кольца 1, и она имеет в поперечном сечении (перпендикулярном оси подшипника) выпуклую форму, размеры площадки контакта этой дорожки с роликами получаются меньше, чем дорожки качения наружного кольца,а контактные напряжения выше. После соответствующих преобразований выражений для расчета величин максимальных контактных напряжений с использованием равенства (1) можно определить

Омаксв Ун (Л р 2/dp + 2/dB + 1/Га 2/3

СГнаксн YBlWB I 2/dp -2/dH + 1/П

О) где ги и гв - определяются из равенства (2).

В табл, 1 приведены значения величин Омаксв/Омаксн для стандартных роликовых подшипников при одинаковых величинах выпуклости дорожек Дз Дн

Как видно из табл. 1, при равных Аз и Дн контактные напряжения на внутреннем кольце в 1,09-1,24 раза больше, чем на наружном, Но, как известно, от величины контактных напряжений в десятой степени зависит долговечность подшипника. Следовательно, внутренне кольцо подшипника в 2,4-8,6 раза выходит из строя быстрее, чем наружное, снижая тем самым долговечность подшипника. Тот же эффект получается при 45 использовании бомбинированных роликов и прямолинейных дорожек качения.

Повысить долговечность роликоподшипника можно, уменьшив выпуклость профиля дорожек качения внутреннего кольца, CQ увеличив на ту же величину выпуклость профиля дорожки качения наружного кольца.

В табл. 2 показаны подсчитанные по

формуле (3) значения отношений Дн/Де, при

которых контактные напряжения на дорож55 ках качения внутреннего и наружного колец

одинаковы.

Как видно из условия равенства контактных напряжений, выпуклость профиля дорожек качения наружных колец должна быть в 1,6-3,0 раза больше, чем внутренних.

Это повышает долговечность подшипников от 1, 6 до 3,5 раза.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении долговечности роликоподшипников за счет снижения контактных напряжений на дорожке качения внутреннего кольца путем уменьшения величины выпуклости на ней и увеличения на эту же величину выпуклости дорожки качения наружного кольца. Формула изобретения Роликовый подшипник, содержащий наружное и внутреннее кольца с выпуклым профилем дорожек качения и установлен0

5

ные в них ролики, отличающийся тем. что, с целью повышения долговечности, отношение величины выпуклости профиля дорожки качения наружного кольца к величине выпуклости профиля дорожки качения внутреннего кольца составляет

для подшипников

сверхлегкой серии1,6-1,9:

для подшипников

легкой серии2,0-2,7;

для подшипников

средней серии2,3-3,0;

для подшипников

тяжелой серии2,7-3,0.

Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: отношение величины выпуклости профиля.дорожки качения наружного кольца к величине выпуклости профиля дорожки качения внутреннего кольца составляет для подшипников сверхлегкой серии 1,6-1,9; для подшипников легкой серии 2,0-2,7; для подшипников средней серии 2,3-3,0; для подшипников тяжелой серии 2,7-3,0. Такое выполнение снижает контактные напряжения на дорожке качения внутреннего кольца. 1 ил., 2 табл.

Таблица 1

20

Таблица 2