"Роликовый подшипник "Бархатный" Советский патент 1993 года по МПК F16C33/58 

ел С

Использование: машиностроение, в подшипниковых узлах ДВ С и других машин. Сущность изобретения: роликовый подшипник качения содержит наружное кольцо с дорожкой качения, состоящее из двух полуколец и тела качения в виде роликов. Разъемы полуколец выполнены ступенчатыми с разнонаправленными скосами на поверхностях контактирования. Кромки полуколец, прилежащие к дорожке качения, затуплены или снабжены многорадиусными фасками. При этом стык дорожки качения выполнен ступенчатым. Между смежными кромками стыка образованы канавки без общих образующих дорожек качения. Полукольцо или оба полукольца снабжены по краям наружными плоскими выступами с отверстиями. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области узлов и деталей машин, а более конкретно - к подшипникам качения для восприятия радиальной нагрузки и может быть использовано в машинах с кривошипно-шатунными и другими механизмами.

Известны радиальные роликовые подшипники, содержащие наружное кольцо с дорожкой качения. Такие подшипники стандартизованы и описаны в ГОСТ 6874-54,

Известные стандартные роликовые подшипники качения характеризуют сравнительно большие радиальные габариты и отсутствие разъемных конструкций, ограничивающие область применения. В частности не применяются стандартные подшипники в ДВС в качестве коренных и шатунных подшипников.

Известны также технические решения, в которых функциональные возможности роликовых подшипников расширены путем применения наружного кольца, состоящего из двух полуколец. Вариантом такого технического решения является, в частности, шатунный роликовый подшипник, в котором наружным разъемным кольцом служит часть головки, прилегающая к стержню, и крышка шатуна, скрепленные болтами, Однако такого типа роликовые подшипники имеют малую работоспособность в связи с неровностями и повышенным трением на стыках дорожки качения и усталостными разрушениями кромок поверхностей и стыка и тел качения.

Наиболее близким.техническим решением, принятым за прототип, является радиальный роликовый подшипн-ик качения, включающий наружное кольцо с дорожкой качения, состоящее из двух полуколец, поверхности контактирования которых выполнены с разнонаправленными скосами под

vj Ю N К

Ю

СО

заданным углом к диаметральной плоскости подшипника.

Прототип имеет сравнительно низкую работоспособность из-за повышенного трения качения на стыках дорожки качения, росту которого способствует также относительный сдвиг полуколец по скосам поверхностей контактирования при упругих деформациях корпуса подшипника. Желательно иметь подшипник, в котором тела качения не взаимодействуют со стыками дорожки качения, что значительно увеличило бы работоспособность подшипника и КПД машины.

Цель - повышение работоспособности подшипника путем уменьшения неровностей и трения на стыках дорожки качения наружного разъемного кольца.

Поставленная цель достигается тем, что стык полуколец выполнен ступенчатым с разнонаправленными для ступеней скосами поверхностей контактирования.

В вариантах подшипника поставленная цель достигается также тем, что:

- кромки в стыках полуколец выполнены с закруглениями, например, многорадиусными, причем, канавки, образованные закруглениями на смежных участках Стыка дорожки качения, не имеют общих образующих дорожки качения;

- одно из полуколец имеет по концам наружные выступы с привалочнымй плоскостями, расположенными в одной плоскости, и отверстиями под болты, перпендикулярными привалочным плоскостям и оси подшипника;. ...

- оба полукольца имеют по концам наружные выступы с противолежащими отверстиями, перпендикулярными оси подшипника, и взаимодействуют между собой привалочнымй поверхностями выступов;

- полукольца подшипника выполнены одинаковыми по форме и номинальным размерам..

Перечисленные признаки или их сочетание являются новыми и существенными.

Ступенчатость стыка полуколец - признак новый, обеспечивает ступенчатость стыка дорожки качения со смещением участков по окружности.

Ступенчатость стыков обеспечивается разнонаправленными скосами участков поверхностей контактирования полуколец.

Ступенчатость стыков обеспечивает безударное перекатывание тел качения над участками стыка дорожки качения по смежным участкам дорожки качения, имеющим стык на другой образующей цилиндра, а исключение ударов и повышенного трения на

стыках повышает работоспособность подшипника.

Кромки с закруглениями - признак новый, недопустимый у прототипа и известных

аналогов. Этот признак существенный потому, что обеспечивает сохранение технологи- чески заданной неровности дорожки качения в зонах стыков полуколец, предупреждая вспучивание дорожки из-за пластических деформаций кромок в процессе приработки поверхностей контактирования полуколец и образование ступеней на дорожке при упругих деформациях подшипника.

Полукольцо с выступами для крепления - признак известный (например, упомянутая крышка шатуна с дорожкой качения по пат. США). Новым является сочетание такого полукольца с другим полукольцом, устана вливаемым в корпус (в известных аналогах дорожке качения на крышке соответствует дорожка качения на корпусе под- щцпникового узла). При этом повышение работоспособности подшипника достигается

чет г шышенных механических свойств

M shrep HiSiiia полукольца, неприменимого для изготовления кВргТуса подшипникового узла, а б олнмт льный эффект - уменьшение д ме тр

Оба полукольца имеют элементы для &рег1 ния-, собой - признак новый. Он существенный, поскольку обеспеч ивает обр бвйнй icophyca подшипника с беговыми дорожками. Такой подшипник имеет повышённукз работоспособность при износе и относительных деформациях постелей в корпусе машины.

Изготовление полуколец одинаковыми по форме и номинальным размерам - признак новый и существенный, поскольку упрощает и удешевляет производство.

На фиг.1 изображен подшипник, вид сбоку; на фиг,2 - наружное кольцо подшипника в сборе; На фиг.З - стык полуколец; на

фиг.4 - наружное кольцо подшипника, разрез с видом на стык дорожки качения; на фиг.5 - вариант стыка полуколец; на фиг.6 - вариант поверхности контактирования полукольца, аксонометрическое изображение;

на фиг.7 - то.же, для другого полукольца; на фиг.8 - вариант наружного кольца подшипника, разрез с видом на стык дорожки качения; на фиг.9 - вариант подшипника в сборе с корпусом подшипникового узла; на фиг.10

- вариант подшипника в сборе, установлен в картере.

Радиальный роликовый подшипник качения (рис.1...6) имеет полукольца 1 и 2, составляющие наружное кольцо, снабженное дорожкой качения 3, и составной из двух

полуколец сепаратор с телами качения в виде цилиндрических роликов (не показаны). Внутренняя дорожка качения выполнена на шнке вала (не показан). Каждый из стыков 4 полуколец, линейный на наружной поверхности наружного кольца подшипника, в разъеме имеет ступенчатую поверхность контактирования благодаря разнонаправленным скобам 5 и 6, выполненными под заданными углами (р и р2 к диаметральной плоскости на отдельных участках поверхности. Вследствие этого стык полуколец (см. фиг.4) по внутренней поверхности 3 имеет вид ломаной линии 7, образующей на дорожке качения выступы 8 и 9 и имеющей участки 10 и 11 поперечного стыка дорожки со смещением (А) вдоль окружности. Уменьшение числа участков до трех (фиг,6,.,8) целесообразно для упрощения технологии. Полукольца 1 и 2 идентичны по форме и номинальным размерам, что также упрощает производство. При этом каждое из полуколец имеет на концах формы, изображенные на рис.6 и 7 или аналогичные им с другим числом выступов.

Сборку подшипника производят путем установки на шейку частей сепаратора с роликами и полуколец 1 и 2 и закрепления подшипника крышкой в корпусе узла.

Работает роликовый радиальный подшипник следующим образом.

При вращении вала радиальная нагрузка передается от него на полукольца 1 и 2 через тела качения, обегающие дорожку качения 3 в направлении, например, от стыка 10 к стыкам 11 (фиг.4). Благодаря смещению (а), заданному скосами 5 и 6 поверхностей контактирования стыка полуколец, дорожка качения не имеет ни одной образующей цилиндра, подобной линии 4, принадлежащей одновременно стыкам 10 и 11. Следовательно, в зоне стыка полуколец тело качения какой-то частью поверхности непременно катится по бесстыковому участку дорожки качения. Так, над участками 10 ролик катится по выступам 9 у их оснований, а над участками 11 - по ровным поверхностям выступов 8. Поскольку тела качения и полукольца жесткие и имеют малый прогиб, а окружные участки линии 7 на характеристику качения не влияют, то возможность ударов и повышенного трения на стыках дорожки качения уменьшается и работоспособность подшипника возрастает по сравнению с прототипом.

В варианте подшипника (фиг.8) кромки полуколец имеют многорадиусные закругления со стороны дорожки качения. Для уп- рощения технологии просто кромки затуплены. Многорадиусные закругления

обеспечивают более плавное сопряжение поверхностей канавки 12, образуемой на дорожке качения затупленными или радиусными кромками, причем, канавки 12, от- 5 носящиеся к участкам 10 не соединяются с аналогичными канавками, относящимися к участкам 11. Вследствие этого дорожка качения не имеет образующих цилиндра, аналогичных линии 4, принадлежащих одно- 10 временно канавкам 12 на участках 10 и 12.

Работает подшипник аналогично рассмотренному варианту с той особенностью, что скругления или затупления кромок и образуемые ими канавки 12 предотвращают 15 вспучивание металла в стыках 10 и 11, возможные в результате смятия или наклепа поверхностей контактирования стыков в периоды затяжки, приработки или нормальной эксплуатации из-за упругих и остаточных

0 деформаций полуколец. Кроме того, плавные сопряжения с дорожкой качения, обеспечиваемые многорадиусными скруглениями, обеспечивают безударную и долговечную работу ролика на стыках даже при некотором проги5 бе его в канавку 12. В связи с этим радиусные закругления кромок наиболее целесообразны для игольчатых подшипников, целесообразных для уменьшения диаметрального габарита подшипника.

0В варианте подшипника (рис.9) полукольцо 2 имеет по концам наружные выступы 13 с привалочными плоскостями 14, расположенными в одной плоскости, и отверстиями под болты 15, перпендикулярны5 ми привалочным плоскостям и оси подшипника. Подшипник имеет ролики 16, взаимодействующие с валом 17, установлен, например, в корпусе 18узла, выполненного из легкого сплава, и болтами 15 прижат

0 поверхностями 14 к аналогичным привалочным поверхностям корпуса 18.

Работает подшипник аналогично рассмотренным вариантам с той особенностью, что через выступы 13, болты 15 и

5 привалочные плоскости 14 полукольцо 2 передает корпусу 18 нагрузку, воспринимаемую от вала 17 через тела качения 16. Конструкция наружного кольца с полукольцом, выполненным зацело с крышкой под0 шипника и потому более жестким и не изнашиваемым по наружной поверхности, обеспечивает стабильность установочных зазоров и размеров и имеет повышенную работоспособность. Этот вариант целесо5 образен, в частности, для коренных опор коленчатого вала ДВС из легких сплавов.

В варианте роликовый подшипник (фиг. 10) имеет два одинаковых полукольца 1 и 2, снабженных противолежащими выступами 13с отверстиями и привалочными поверхностями 14, и составной сепаратор (не показан) с телами качения 16, взаимодей- стующими с шейкой вала 17. При сборке на шейку вала устанавливают сначала части сепаратора с роликами, а затем полукольца, соединяя последние с помощью призонных болтов 15. При этом полукольца образуют корпус подшипника. Вал с комплектом подшипников устанавливают в корпус 18, например, картер ДВС, и закрепляют в нем с помощью болтов 15.

Работает подшипник аналогично рассмотренным вариантам. Дополнительный эффект по повышению работоспособности обусловлен повышением качества сборки, не зависящего от перекосов и изношенности постелей в корпусе 18.

Заметим, что не следует рассмотренный вариант подшипника, подобный протоФормула изобретения

типу по составу частей, относить к подшипниковым опорам и разрушать единство изобретения. Его использование целесообразно также в двигателестроении

в качестве коренных подшипников ДВС из легких сплавов. Очевидно, что если с помощью болтов 15 подшипник соединить со стержнем шатуна то образуется шатунно- кривошипный узел. Это свидетельствует о

широких возможностях использования подшипника.

Благодаря указанным преимуществам предложенный подшипник в среднем на 30% дешевле и работоспособнее базового

объекта, в качестве которого принят прототип. Использование изобретения в двигате- лестроении обеспечивает годовой экономический эффект около 50 руб. на одно изделие.

Фиг.Ю