Шариковая опора для прямолинейных перемещений Советский патент 1992 года по МПК F16C29/06 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к опорным устройствам для элементов, движущихся прямолинейно, допускающих одновременное вращение (поворот)относительно направления прямолинейного перемещения, может быть использовано для опор, воспринимающих большую нагрузку на подвижную часть в нескольких направлениях, в том числе перпендикулярно прямолинейному перемещению, имеющих линейный размер (протяженность) подвижной части меньше, чем неподвижной, например, для опор магнитной швартовки судов.

Известно устройство, представляющее собой опору качения для поступательного движения, содержащее неподвижный элемент, втулку, с циркуляционными каналами, заполненными телами качения, и подвижный элемент, вал.

В устройстве на внутренней поверхности втулки и, соответственно, на наружной поверхности вала выполнено несколько осевых желобов для нагруженных шариков. Наличие желобов как на внутренней поверхности втулки, так и на наружной поверхности вала усложняет конструкцию и влечет за собой необходимость специального крепления шариков, если протяженность вала меньше длины втулки.

Недостатками устройства являются возможность защемления подвижного элемента в опоре при нагрузках, направленных под углом к прямолинейному перемещению, сложность и малая надежность конструкции. Кроме того, нет возможности совмещения функций прямолинейного перемещения вдоль оси и вращения (поворота) подвижного элемента вокруг оси опоры.

Наиболее близким по техническому решению является устройство, в котором опорная обойма содержит множество шариков, входящих в контакт со скалкой. Шарики помещены в канавки с диаметром, превышающим диаметр шариков, а со стороны, обращенной к скалке, имеются пазы с прорезями, ширина которых меньше диаметра шарика.

Недостатком прототипа является то, что указанные условия не определяют оптимальное соотношение прочности и габари - Ј

VJ

сл ел

СЬ

4

тов устройства и не являются достаточными для надежной работы опоры.

Целью изобретения является повышение надежности опоры.

Указанная цель достигается тем, что диаметр шариков, помещенных в омегообраз- ные желобы на внутренней поверхности неподвижного элемента опоры больше 0,8 диаметра желоба, а высота борта желоба равна диаметру шарика.

На фиг. 1 представлена шариковая опора. Шариковая опора для прямолинейных перемещений состоит из неподвижной части, станины, 1 в виде полого цилиндра с вырезом, вала 2, расположенного внутри станины, омвгообразных желобов 3 на внутренней поверхности станины, нагруженных шариков 4, удерживаемых в снегообразном желобе, каналов с ненагруженными шари- ка ми 5, 6, жестко связанного с валом.

Устройство работает следующим образом.

Усилие передается через шток б валу 2, от него - через нагруженные шарики 4 на станину 1. Вал 2 может совершать поступательное движение вдоль оси опоры, а также вращаться (поворачиваться) на определенный угол (до 90°) относительно оси опоры, для чего в станине 1 сделан вырез для свободного хода штока 6. Если опора применяется в конструкциях, где усилие передается непосредственно на вал, а также в тех случаях, когда длина (протяженность) вала намного больше линейного размера (протяженности) станины, так что последняя выполняет роль подшипника, вырез в станине не обязателен. В этом случае вал может одновременно перемещаться вдоль оси опоры и вращаться.

Для надежной работы предлагаемой шариковой опоры должны соблюдаться определенные соотношения между геометрическими размерами шарика и омегообразного желоба.

На фиг. 2 обозначены: 1 - дуга наружной поверхности станины; 2 - дуга вала; 3 - окружность омегообразного желоба радиуса п; А окружность шарика радиуса rz; h - высота сегмента DiAD, DiD - хорда, Н - высота борта желоба;

При условии

(n - Г2)мли H-d2 (1)

вал 2 будет опираться на шарик 3 и не касаться станины 1, Чтобы шарик удерживался в омегообразном желобе, хорда DiD допжна быть меньше диаметра шарика BD п (2)

Из рассмотрения треугольника OBD (фиг. 2) с учетом (11

ВО п2 - 0В7 п2 - (п - h)2

4ПГ2 - 4Г22(3)

Подставляя (3) в неравенство (2), возведенное в квадрат, получим (4пг2 -4г2 ) п , т.е.

.8п или d2 0.8di (4)

Значит 0,8п Г2 п. Таким образом, условия (1) и (4) являются необходимыми и достаточными для конструкции опоры. Причем, условие (1)

0 выбрано из требования наибольшей прочности, которая достигается при большей внутренней поверхности желоба.

На фиг. 3 показана конструкция, где выполняются условия Диаметр канавки пре5 вышает диаметр шарика, ширина прорези меньше диаметра шарика, но не выполняется условие (4). Такая конструкция не может служить опорой.

На фиг. 4 штрихпунктирной линией по0 казана конструкция, где условие (4) выполняется, а условие (1) не выполняется (Н1 d2). В этом случае, хотя в целом конструкция будет работоспособной, станина сможет воспринимать меньшие усилия, чем при Н d2.

5Таким образом, заявляемая конструкция более прочна, обладает более высокими показателями безотказности и долговечности, т.е. обладает повышенной надежностью.

0 Эти преимущества проявляются наиболее ощутимо при различных направлениях нагрузки на вал, когда шарики вращаются в гидравлической среде (воде), что имеет место в опорах для магнитной швартовки судов.

5 Возможность предложенного в данном изобретении технического решения шире, чем опора для подвески магнита в устройствах электромагнитной швартовки судов. По существу предложенное решение является

0 протяженным шарикоподшипником и может быть использовано в разнообразных устройствах со скользящими вдоль оси и одновременно поворачивающимися относительно оси цилиндрическими поверхно5 стями,

Реализация изобретения и его производственная применимость не вызывают затруднений. По усилию, воспринимаемому валом, определяются его диаметр, диаметр

0 шариков и число желобов в станине. По диаметру шарика, используя заявленные соотношения, определяются оптимальные по прочностным условиям для данных габаритов опоры диаметр и высота желоба.

5

Технико-экономический эффект применения изобретения состоит в оптимизации конструкции и повышении надежности ее работы при одновременном расширении функциональных возможностей.

Формула изобретения

Шариковая опора для прямолинейных перемещений, содержащая неподвижный элемент в виде полого цилиндра с выполненными на внутренней поверхности продольными желобами омегообразной формы

в поперечном сечении под шарики, диаметр которых меньше диаметра желобов, подвижный элемент, отличающаяся тем, что. с целью повышения надежности, диаметр шариков превышает 0,8 диаметра желоба, а высота борта желоба равна диаметру шарика.

Использование: машиностроение, опорные устройства для элементов, движущихся прямолинейно и вращающихся одновременно. Сущность изобретения: опора содержит неподвижный элемент в виде полого цилиндра с продольными желобами омего- образной формы в поперечном сечении под шарики, желоба выполнены на внутренней поверхности цилиндра. Диаметр шариков составляет 0,8 диаметр желоба, а высота борта желоба равна диаметру шарика. 4 ил.

five 2

фие.4

С/1 7Ј/2 в tdj