УСТРОЙСТВО СТУПИЦЫ КОЛЕСА

Полезная модель относится к автомобильному транспорту, в частности, к ступицам колес транспортных средств.
Известно устройство ступицы колеса (патент на полезную модель РФ №34456, МПК B60B 27/02, 2003 г.), состоящее из ступицы, подшипника наружного в сборе, кольца наружного подшипника ступицы колеса, внутреннего подшипника в сборе, наружного кольца внутреннего подшипника ступицы колеса, цапфы и шпателя, расположенного в центре ступицы колеса между внутренними обоймами подшипников, выполненного в виде пирамидальной формы и жестко прикрепленного к хомуту под углом 10°, который в свою очередь жестко закреплен на цапфе.
Недостаток известного устройства в том, что в процессе эксплуатации автомобиля происходит интенсивный износ внутреннего подшипника ступицы колеса из-за недостаточного поступления смазочного материала к поверхностям трения, так как предложенная форма шпателя и угол установки его на хомуте в 10° обеспечивают подачу смазки из радиальной полости ступицы только к наружному подшипнику ступицы, оставляя тела качения внутреннего подшипника без подпитки смазочным материалом из зоны резерва.
Технический результат направлен на снижение интенсивности износа внутреннего подшипника ступицы колеса и, как следствие, повышение его долговечности.
Технический результат достигается тем, что устройство ступицы колеса, содержащее ступицу, подшипник наружный в сборе, кольцо наружного подшипника ступицы колеса, внутренний подшипник в сборе, наружное кольцо внутреннего подшипника ступицы колеса, цапфу, шпатель, расположенный в центре ступицы колеса между внутренними обоймами подшипников, жестко прикрепленный к хомуту, который в свою очередь жестко закреплен на цапфе, при этом шпатель имеет V - образную форму поперечного сечения с углом развала 60° и прикреплен жестко к хомуту перпендикулярно его опорной поверхности с расположением вершины шпателя по направлению вращения ступицы колеса.
Отличительным признаком от прототипа является то, что шпатель имеет V - образную форму поперечного сечения с углом развала 60° и прикреплен жестко к хомуту перпендикулярно его опорной поверхности с расположением вершины шпателя по направлению вращения ступицы колеса.
Сопоставительный анализ заявляемого решения и выбранного в качестве прототипа показывает, что предлагаемое устройство ступицы колеса позволяет вовлечь в поток смазывания внутреннего и наружного подшипников ступицы колеса всю смазку заложенную в ступицу колеса, разделив ее на два равномерных потока, и снизить интенсивность изнашивания внутреннего подшипника, увеличив его долговечность.
В ступице колеса основная часть пластичной смазки располагается в полостях корпуса и находится в состоянии покоя, а внутри подшипника в процессе работы возникает циркуляционная смазочная система. Она включает зону резерва 1 (фиг. 1), объекты смазывания (зоны трения) 2 и основной элемент системы - переходные зоны циркуляции (подпитки) 3.
Возможность существования такой системы определяется спецификой конструкции ступицы колеса и способностью смазок к переходу в различные реологические состояния. В зоне резерва смазка неподвижна и, обладая пределом прочности, располагается на деталях большими объемами. В зонах подпитки смазка находится в состоянии циркуляции, при этом в наибольшей степени проявляются ее пластичные свойства. В зоне трения реализуется режим контактно-гидродинамической смазки, а высокие скорости сдвига определяют состояние вязкого течения смазки. В наиболее тяжелых случаях в этой зоне может иметь место граничный режим трения, который приводит к преждевременному выходу из строя подшипников ступицы колеса.
Вовлечение в процесс смазывания всей массы смазки заложенной в ступицу позволит увеличить объем резервной зоны, осуществить “подпитку” зоны трения и как следствие снизить интенсивность износа подшипников.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что между внутренними обоймами подшипников ступицы колеса дополнительно установлен шпатель, имеющий V-образную форму поперечного сечения с углом развала 60°, который жестко прикреплен к хомуту перпендикулярно его опорной поверхности с расположением вершины шпателя по направлению вращения ступицы колеса и позволяющий равномерно подавать пластичную смазку из радиальной полости ступицы к подшипникам качения.
На фиг. 1 изображены зоны распределения смазки в ступице колеса при его вращении, на фиг. 2 - устройство ступицы колеса.
Устройство ступицы колеса состоит из ступицы 1 (фиг. 2), подшипника наружного в сборе 2, кольца наружного подшипника ступицы колеса 3, внутреннего подшипника в сборе 4, наружного кольца внутреннего подшипника ступицы колеса 5, цапфы 6, шпателя 7, расположенного в центре ступицы колеса между внутренними обоймами наружного и внутреннего подшипников и имеющего V-образную форму поперечного сечения с углом развала 60°, который жестко прикреплен к хомуту 8 перпендикулярно его опорной поверхности с расположением вершины шпателя по направлению вращения ступицы, который в свою очередь жестко закреплен на цапфе 6.
Устройство работает следующим образом: при вращении колеса, пластичная смазка под действием центробежной силы скапливается в радиальной полости ступицы 1. По мере накопления пластичная смазка попадает на вершину шпателя 7 и, соскальзывая по двум наклонным поверхностям, расположенным под углом 60° относительно друг друга, попадает на тела качения подшипников 2 и 4 и вовлекается в процесс смазывания. По мере прохождения зоны трения и зоны подпитки избыточная смазка под действием центробежной силы перетекает в радиальную полость ступицы колеса и процесс повторяется.
Применение шпателя, расположенного в центре ступицы колеса между внутренними обоймами подшипников и имеющего V-образную форму поперечного сечения с углом развала 60°, который жестко прикреплен к хомуту перпендикулярно его опорной поверхности с расположением вершины шпателя по направлению вращения ступицы, который в свою очередь жестко закреплен на цапфе, позволяет вовлечь в поток смазывания внутреннего и наружного подшипников ступицы колеса всю смазку заложенную в ступицу колеса, разделив ее на два равномерных потока, и снизить интенсивность изнашивания внутреннего подшипника, увеличив его долговечность.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
на использование полезной модели
«Устройство ступицы колеса»
Предлагаемое устройство ступицы колеса позволяет снизить интенсивность износа внутреннего подшипника ступицы колеса и как следствие повысить его долговечность.
Существующее устройство ступицы колеса обеспечивает подачу смазки из радиальной полости ступицы только к наружному подшипнику ступицы, оставляя тела качения внутреннего подшипника без подпитки смазочным материалом из зоны резерва. В результате этого, подача свежей смазки в зону трения внутреннего подшипника не осуществляется, смазка из зоны циркуляции быстро теряет свои функциональные свойства, что приводит к интенсивному износу тел качения и выходу внутреннего подшипника из строя.
Применение разработанного устройства ступицы колеса позволит равномерно подавать смазку из зоны резерва в зону трения и подпитки внутреннего и наружного подшипников ступицы в равных количествах. Такое распределение позволит увеличить ресурс работы внутреннего подшипника ступицы, а также более полно реализовать функциональные свойства пластичной смазки закладываемой в ступицу, тем самым увеличить срок службы смазки и соответственно уменьшить экономические затраты на ее закупку. Кроме того, увеличенные сроки службы пластичной смазки за счет более полной реализации ее функциональных свойств, позволят сократить трудовые затраты смазчика на проведение смазочно-заправочных работ и уменьшить объем отработанной смазки, требующей утилизации, тем самым улучшив экологическую обстановку в местах сбора и переработки отработанных смазочных материалов.