Способ снижения контактных напряженийВ пОдшипНиКАХ КАчЕНия и уСТРОйСТВОдля ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК F16C19/00 F16C33/58 

Изобретение относится к машпностро-. ению, а именно к подшипникам качения . Известен способ снижения контактных напряжений а подшипниках качения путем .демпфирования дорожки качения одного из его колец, имеющего кольцевую канавв месте сопряжения с другой деталью Недостаток . известного способа заключается в том, что )11ругая хефактерис тика кольца подшипника, в поперечном сечении изгибающегося под нагрузкой как двухпорнай балка, близка к линейной и при прохождении резонансных режимов или росте значений дисбаланса в процессе эксплуатации, сопровождаюшихся действием значительных нагрузок, могут возникать значительные прогибы кольца с со ответствующим возрастанием амплитуды колебаний вала. Возрастание амплитуды колебаний вала связано с такими отрицательными явлениями, как появление в подшипниках перекосов наружных в внутренних колец относительно друг друга. вызывающих износ и разрушение сепаратора н дальнейщую разбалансировку ротора с соответствующим ростом нагрузки на подшипнш сверх допустимой. Значительное увеличение прогиба дорожки качения кольца подшипника связано с соответствующим уменьшением радиуса ее кривизны, что приводит к дсаолнитель ному сопротивлению качению и, естественно, к ускоренному износу дорожек и тел качения, т.е. снижает эксплуатационную надежность и уменьшает срок службы подшипника. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежкости подшипника. Указанная цель достигается тем, что в способе сниж;ения контактных напряжений в подшипниках качения путем демпфирования дорожки качения одаого из его холёц, имеющего кольцевую канавку в месте сопряжения с другой деталью, демпфирование производят с нарастанием сопротивления прогибу по параболическому закону до достижения 38 контакта но образующей поворхиости детали и кольца. При применении полых тел каче1ШЯ демпфирование производят при одно временном прогибе дорожки и тел качения. В устройстве для осуществления предлагаемого способа, содержащем внутреннее и наружное кольц.а, одно из которых имеет в месте сопряжения с другой деталью кольцевую канавку, и тела качения - бомбцнные ролики, с цел повыщения его стойкости, профиль поперечного сечения кольцевой канавки имее форму сегмента, радиус которого равен радиусу бомбины ролика, а хорда равна длине ролика. Кроме того, при применении полых т качения радиус бомбины ролика составляет 15-2О его диаметров в плоскости поперечного сечения. На фиг, 1 схематически изображен подшипник качения с сегментной канавкой в кольце, в котором осуществляетс предлагаемый способ снижения контактных напряжений; на фиг. 2 - тоже, с сегментно канавкой в сопряженной детали; на фиг. 3 кривая параболического демпфирования. Подшипник качения содержит наружно 1 и внутреннее 2 кольца, одно из которых сопряжено с другой деталью 3 (4) и имеет кольцевую канавку 5 в месте сопряжения, поперечное сечАие канавки имеет форму сегмента 6 с радиусом, равным рад1; усу R.g контура (бомбины) 7 ролика 8, в плос1шсти, перпендикулярной направлению вращения, и с хордой 9, равной длине ролика 8. При этом, при выполнении бомбинного ролика полым контур 7 ролика 8 в плоскости, перпендикулярной направлению вращения может быть выполнена радиусом R , рабным 15-2О диаметрам последнего в плоскости поперечного сечения. Приведенная на фиг. 3 экспериментальная зависимость прогиба дорожки качения кольца 1(2) от действующей нагрузки наглядно показывает, что она носит параболический характер. Осуществление .предлагаемого спо соба снижения контактных напряжений подшипнике качения происходит следующим образом. При работе подшипника демпфировани путем прогиба дорожки качения, по кра ней мере, одного из колец 1(2), как двухопорной балки (благодаря сегментной канавке 5 между ними), ведут по параболическому закону, обусловленйом 4 нарастание; i сопротивлении прогибу засчет уволичолш по , возрастания нагрузки поверхности контакта между сопряженной деталью 3(4) и наружной поверхностью кольца 1(2). При достижении полного контакта между указанными деталями . прогиб прекращают и этим- ооеспечивают в дальнейшем (независимо от возрастания нагрузки) взаимодействие тел качения с дорожкой качения кольца 1(2) но всей образующей, так как кривизна последней определяете я.радиусом сегмента 6 канавки 5, равным радиусу контура(бомбины)7 ролика 8, в плоскости, перпендикулярной, направлению вращения. Параболический закон демпфирования сохраняется и при применении роликов 8 с плоскостями, с той лишь разницей, что в этом случае . демпфирование производят при одновременном прогибе как дорожки качения кольца 1(2), так и тел качения - роликов 8, достигая оптимального перераспреде- , ления общей величины прогиба между этими упругими деталями за счет выполнения радиуса контура (бомбины) 7 ролика 8 в плоскости, перпендикулярной направлению вращения, меньше, чем у известных роликоподшипников с полыми роликами, а именно в пределах величины, равной 15-2О диаметрам ролика в попереч}юм сечении (против 2О-25 у it3BecTHbix роликоподшипников). Использование предлагаемого способа снижения контактных напряжений в подшипниках качения позволяет, имея параболическую характеристику прогиба упругого кольца или упругого кольца и полого тела качения, не только снижать величину нагрузки, переда ваемой от вала к корпусу, но и уменьшать амплитуду колебаний при прохождении через резонансные частоты и при разбалансйровке на повышенных .оборотах, чем существенно улучшаются условия работы подшипников. Возможность управления процессом демпфирования позволяет вести его по требуемой закономерности, предварительно задаваясь моментом его прекращения и предотвращая этим недоступное уменьшение радиуса кривизны дорожки качения и взаимный перекос наружного и внутреннего колец, вызывающих дополнительное сопротивление качению и, соответственно, повьшшнный износ дороисек и тел качения. Данные испытаний ряда тилоразмеров подшипников со сниженными контактными напряжениями показывают, что 58 процесс демпфировании в них протекает по параболическому закону. Сравнительные данные проводимых испытаний Подтверждают, что предлагаемый способ снижения koHTaKTHbix напряжений повышает эксплуатационную надежность подшипников качения. Это видно из осмотра указанных лодшипников после испытаний рабочие поверхности дорожек и тел качения имеют зна чительно меньший износ, чем у известных подшипников. Формула изобретения 1. Способ снижения контактных напряжений в подшипниках качения путем демпф рования дорожки качения одного из его кэлец, имеющего кольцевую канавку в месте сопряжения с другой деталью, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, демпфирование производят с нарастанием сопротивления прогибу по параболическому закону до достижения контакта но образующей поверхности детали и кольца. 2.Способ но п. 1, от л и ч а Kirn и и с я тем, что. ujjii npjsMouciniH пилы х тел качения ucMntjiiipoBaiutc производят при одновременном прогибе дорожки и тел качения. 3.Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее внутренние и наружное кольца, одно нз которых имеет в месте сопряжения с другой деталью кольцевую канавку, и тела качения - бомбиннью ролики, отл ич ающоес ятем,что, с целью повышения его стойкости, профиль поперечного сечения кольцевой канавки имеет форму сегмента, радиус которого равен радиусу бомбины ролика, а хорда равна длине ролика. 4. Устройство для осуществления способа по п. 2, содержащее тела качеПИЯ - полые бомбипные ролики, о г л ii чающееся тем, что радиус бок«бииы ролика составляет 15-20 его диаметра, в плоскости поперечного сечения. Источники ин4юрмаццн, прньштые во внимание при экспертизе 1. Патент Швейцарии N9 459 G71, кл. 47 Ь 7, 1967.

J

(Риг. 1