Уплотнение подшипникового узла для шлифовально-полировальной машины

Полезная модель относится к уплотнениям подшипников качения и может быть использована для герметизации подшипникового узла диска несущего шлифовально-полировальных машин.
Известно уплотнение подшипникового узла для работы в среде порошкообразного материала при горизонтальной ориентации вала по патенту полезной модели № 20353, F16C 33/76, содержащее размещенную в корпусе эластичную манжету, вал с подшипником качения, и прикрепленную к корпусу со стороны порошкообразного материала крышку, охватывающую вал и примыкающую к выполненному на нем уступу, дополнительную эластичную манжету, примыкающую к крышке, и отверстие, выполненное в нижней части корпуса между манжетами и соединенное с атмосферой.
Недостатками конструкции являются:
- сложность сборки и разборки, так как требуется специальное технологическое оборудование и наличие специального инструмента;
- невозможность работы (поломка конструкции) в жестких абразивных средах (пыль, песок). Абразивная пыль является более мелкой и обильной по сравнению с порошкообразными частицами.
- отсутствие мобильности конструкции, приводящее к проблеме замены манжеты и подшипника. Для замены износившейся манжеты и подшипника необходимо специальное технологическое оборудование, отсутствующее в полевых условиях.
- низкая экономичность уплотнений, потому что при каждом выходе из строя встаёт проблема её доступности (манжета дефицитна) при высокой стоимости, а также доставки на место работ шлифовально-полировальной машины в полевых условиях.
2.
Из существующего уровня техники известна также конструкция со стандартным уплотнением подшипникового узла, принятая за прототип и содержащая подшипник качения, установленный в гнезде, размещенном на валу, и резиновую манжету, установленную на втулке для защиты вала от износа, и прижимную крышку. При запыленности внешней среды перед манжетой устанавливают защитные устройства (отражатели, уплотнения с кольцевыми проточками, лабиринтные уплотнения и др.). Для предохранения манжеты от выворачивания при перепаде давления более 5 Н/см а также при сборке и работе применяют конусный упор (Конструкции деталей под подшипники качения, рис.4, https://extxe.com/19780/konstrukcii-detalej-pod-podshipniki-kachenija/).
Однако манжеты обладают недостатками:
- низкий срок службы манжет при постоянном контакте с пылью, что снижает эффективность работы;
- высокая стоимость;
- сложность конструкции;
- дефицитность манжеты.
Кроме того, манжета имеет точку касания с втулкой, вращающейся с валом. Это приводит к трению скольжения с повышением температуры в месте контакта до 180°С, что является критической для резины манжеты и ведет к ее разрушению, снижению надежности манжеты. При выходе из строя манжеты возникает проблема разгерметизации подшипника, что в дальнейшем приводит к его поломке. Это снижает надежность конструкции и срок службы узла, а также эффективность работы.
Задачей заявляемой конструкции является устранение указанных выше недостатков, обеспечение бесперебойной работы, а также сокращение времени на техническое обслуживание оборудования особенно в полевых условиях.
Технической задачей полезной модели является увеличение надежности и срока службы узла, повышающее эффективность конструкции при сохранении простоты и легкости установки и замены уплотнения.
Заявляемое уплотнение подшипникового узла для шлифовально-полировальной машины содержит подшипник качения, установленный в гнезде, уплотнение подшипника с элементами крепления, установленное на цилиндрическом элементе, и прижимной узел.
В отличие от прототипа в качестве уплотнения подшипника используют сальниковую набивку, в качестве цилиндрического элемента используют разъемную фланцевую полумуфту, выполненную с возможностью быстрого разъединения фланца, являющегося прижимным узлом. В качестве сальниковой набивки используют уплотнение марки АП-3.
Сальниковая набивка является простой, легкодоступной (недефицитной) и недорогой конструкцией с большим сроком службы при постоянном контакте с пылью. Она выдерживает температуру нагрева до 300°С в сравнении с прототипом, поэтому не реагирует на температуру нагрева до 180°С в точке касания с вращающейся полумуфтой. Это увеличивает надежность узла, обеспечивает бесперебойность работ и повышает эффективность конструкции.
Наличие узла полумуфты обеспечивает полную изоляцию и герметизацию сальниковой набивки от контакта с пылью и более благоприятные условия работы в сравнении с прототипом, что также повышает надежность уплотнения и эффективность конструкции.
Наличие фланца, закрепленного на полумуфте быстроразъемным соединением, обеспечивает не только прижим уплотнения и всех внутренних узлов в гнезде, но и простоту, легкость, удобство и быстроту установки и замены как уплотнения, так и других внутренних узлов, что особенно важно для ремонта в полевых условиях и сокращает время технического обслуживания оборудования, повышая эффективность конструкции.
Таким образом, все признаки являются существенными и решают поставленную задачу.
Заявляемое уплотнение подшипникового узла представлено на чертежах.
Фиг.1 - общий вид в разрезе.
Фиг.2 - общий вид, изометрия, разнесенное состояние.
Фиг.3 - шлифовально-полировальная машина Linolit 350 с разнесенным состоянием сборки узла на фиг.1.
Уплотнение подшипникового узла для шлифовально-полировальной машины содержит диск несущий 1, в осевом отверстии основания которого установлено гнездо подшипника 2 с подшипником качения 3, втулочной фланцевой полумуфтой 4 и уплотнением подшипника 5, размещенным между установочными кольцами 6, 7 для герметизации. В качестве уплотнения подшипника используют сальниковую набивку АП-3.
Фланец 8 для полумуфты выполнен отдельной деталью и связан с ней быстроразъемным соединением с помощью винтов 9. Фланец 8 обеспечивает зажим сальниковой набивки 5 между установочными кольцами 6, 7 для плотного и герметичного соединения. Гнездо подшипника 2 соединено с основанием диска 1 с помощью быстроразъемного болтового соединения 10. Полумуфта 4 снабжена кольцевыми проточками на наружной поверхности головки 11 и шейки 12 для возможности установки стопорных колец соответственно 13, 14, фиксирующих её положение по оси. Стопорное кольцо 13 ограничивает сальниковую камеру. Подшипник 3 снабжен внутренним кольцом 15 для фиксации его в гнезде 2.
В целом данная конструкция представляет собой герметично закрытую подшипниковую камеру с быстро разборными узлами и высоким сроком службы для долгосрочной работы всей шлифовально-полировальной машины, удобную для ремонта особенно в полевых условиях.
2
Сборка подшипникового узла осуществляется следующим образом. В осевом отверстии основания диска несущего 1 размещают все элементы конструкции: гнездо подшипника 2, закрепляют болтами 10 к диску 1, и вставляют в него подшипник 3 с внутренним стопорным кольцом 15 для фиксирования подшипника в гнезде. Затем в подшипник 3 устанавливают с натягом полумуфту 4 со стопорными кольцами 13 и 14 и размещают установочное кольцо 6 до контакта со стопорным кольцом 13. При этом образуется изолированная сальниковая камера между кольцом 6, наружной поверхностью полумуфты 4 и внутренней поверхностью гнезда подшипника 2, в которую плотно укладывают сальниковую набивку 5 и второе установочное кольцо 7, закрывающее и герметизирующее сальниковую камеру. Размер набивки подбирают таким образом, чтобы после формирования сальникового кольца его можно было свободно ввести в зазор сальниковой камеры и при этом не оставить излишнего зазора. Пространство под сальниковую набивку выполняют в зависимости от сечения самого сальника для обеспечения плотного его прилегания между стенками гнезда подшипника 2 и головки полумуфты 11. В пазы полумуфты 4 устанавливают фланец 8, закрепляя его винтами 9, затягивая сальниковую набивку 5 в сальниковую камеру с силой в пределах 10-15 Н/мм и обеспечивая надежный прижим сальниковой набивки между установочными кольцами 6 и 7, фиг.1, 2. За счёт правильно подобранного соотношения размеров установочное кольцо 7 будет выступать выше последней ступени полумуфты 4. Высота установочного кольца 6, сечения сальниковой набивки 5 и установочного кольца 7 позволяет получить разность между высотой сальниковой камеры и полумуфты. Это нужно для того, чтобы фланец 8 при стяжке винтами 9 обеспечил сжатие сальниковой набивки в сальниковой камере.
Конструкцию надевают на вал двигателя (не показано) шлифовально-полировальной машины Linolit 350, фиг.3. Полумуфта 4 передает осевое вращение от вала двигателя 16 с помощью шпоночного соединения 17 подшипнику 2, фиг.1.