ПОДШИПНИК СФЕРИЧЕСКИЙ ДВУХРЯДНЫЙ

Заявляемое техническое решение относится к области приборостроения, в частности, к шариковым сферическим двухрядным подшипникам качения, предназначенным для использования в узлах опор приборов, работающих в условиях высоких вибрационных нагрузок, преимущественно, в узлах опор гиростабилизированных платформ разного типа, разных весов и габаритов с обеспечением необходимых требований по трем осям координат.
Известны радиальные шариковые сферические двухрядные подшипники качения (ГОСТ 28428-90, введен 01.01.1991 г.), содержащие наружное и внутреннее кольца с рабочими сферическими поверхностями качения, установленные с возможностью поворота друг относительно друга, и два ряда тел качения, выполненных в форме шара, причем центр рабочей сферической поверхности наружного кольца совпадает с центром масс подшипника, находящимся внутри подшипника на его продольной оси.
Такие подшипники предназначены, преимущественно, для восприятия больших радиальных нагрузок и не пригодны для использования при больших осевых нагрузках.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков относится подшипник сферический двухрядный радиальный роликовый по патенту RU №2231696 [с приоритетом от 25.06.2001, МПК F16C 33/46, F16C 19/28, опубл. 27.06.2004], содержащий наружное и внутренние кольца с рабочими поверхностями качения, два сепаратора для размещения в них двух рядов бочкообразных роликов, причем ободок одного сепаратора входит в ободок другого сепаратора, взаимодействуя с ним. Центр сферы рабочей поверхности качения наружного кольца подшипника находится на его продольной оси. Такая конструкция подшипника позволяет повысить его надежность и снизить трение в следствие более устойчивого положения осей роликов и устранения их несоосности с кольцами.
Данное устройство выбрано за ближайший аналог.
Недостатками ближайшего аналога являются: ограничение работы подшипника в условиях высоких нагрузок одной осью координат и отсутствие способности роликов обеспечивать угловые перемещения относительно вынесенного центра масс в трех взаимно ортогональных направлениях оси координат без дополнительных усилий и с минимальным моментом сопротивления.
Задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, является снижение трения в подшипнике при высоких вибрационных нагрузках, возникающих в трех взаимно ортогональных осях координат.
Достигаемый технический результат заключается в возможности восприятия подшипником больших радиальных и осевых нагрузок, в том числе знакопеременных, по трем осям координат с минимальным моментом сопротивления при более рациональном размещении подшипника в приборе.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что подшипник содержит наружное и внутреннее кольца с рабочими сферическими поверхностями, два ряда тел качения, размещенных в двух взаимодействующих друг с другом сепараторах, причем кольца установлены с возможностью поворота друг относительно друга вокруг центра рабочей сферической поверхности наружного кольца, расположенного на его продольной оси.
В отличие от ближайшего аналога заявляемый подшипник содержит тела качения, выполненные в форме шара, пружину, контактирующую с тороидальным выступом, по крайней мере, одного из сепараторов, при этом размещенное между сепараторами с телами качения внутреннее кольцо имеет две рабочие сферические поверхности, каждая из которых сопряжена посредством соответствующего ряда тел качения с соответствующей рабочей сферической поверхностью наружного кольца, огибающего внутреннее кольцо, причем все рабочие сферические поверхности колец имеют общий центр, совмещенный с центром масс прибора.
Наружное кольцо заявляемого подшипника может состоять из кольцевой детали с вогнутой сферической рабочей поверхностью, кольцевой детали с выпуклой сферической рабочей поверхностью и кольцевой втулки с фланцем, сопряженных между собой.
Кроме того, внутреннее кольцо заявляемого подшипника может содержать элементы крепления для соединения с балкой прибора, а сферические кольца и втулка могут быть выполнены из металла, например, стали, или керамического материала.
Два ряда тел качения, выполненных в форме шара, позволяют уменьшить нежелательные радиальные перемещения.
Совмещение сепараторов обеспечивает согласованное движение шаров.
Сопряжение посредством соответствующего ряда тел качения парных рабочих сферических поверхностей наружного и внутреннего колец позволяет увеличить величину допустимого угла поворота одного кольца подшипника относительно другого.
Пружина служит для более равномерного распределения нагрузки, а тороидальный выступ одного из совмещенных сепараторов снижает трение в месте контакта с пружиной.
Совмещение центра всех рабочих сферических поверхностей подшипника с центром масс прибора, находящимся за пределами подшипника, позволяет за счет увеличения угла контакта шарикового подшипника значительно увеличить величину нагрузок (особенно осевой) во всех трех взаимно ортогональных осях координат и обеспечить более компактное и удобное размещение подшипника в приборе.
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежом.
На фиг. изображена схема общего вида сферического подшипника с разрезом.
Сферический подшипник содержит наружное кольцо, состоящее из кольцевой детали 1 с вогнутой сферической рабочей поверхностью, кольцевой детали 2 с выпуклой сферической рабочей поверхностью и кольцевой втулки 3, соединенных между собой, а также внутреннее кольцо 4 с наружной и внутренней рабочими сферическими поверхностями, верхний ряд тел качения 5, выполненных в форме шара и расположенных в верхнем сепараторе 6, нижний ряд тел качения 7, выполненных в форме шара и расположенных в нижнем сепараторе 8, причем сепаратор 8 имеет тороидальный выступ 9, контактирующий при движении с пружиной 10. Внутреннее кольцо 4 размещено между сепараторами 6 и 8 с соответствующими рядами тел качения 5 и 7 и закреплено на балке прибора (на фиг. не показано). Наружное кольцо, сформированное деталями 1, 2, 3, огибает внутреннее кольцо 4. Втулка 3 фланцем 11 крепится к узлу опоры прибора (на фиг. не показано).
Устройство работает следующим образом.
При изменении положения прибора в пространстве относительно заданного направления по любой из осей координат наружное кольцо, сформированное деталями 1, 2, 3 вместе с размещенными в сепараторах 6 и 8 рядами шаров соответственно 5 и 7, поворачивается вокруг центра сфер О. При этом внутреннее кольцо 4, закрепленное на балке прибора, остается неподвижным. При повороте деталей 1, 2, 3 наружного кольца относительно внутреннего кольца 4 шарики 5 и 7, находящиеся в контакте с соответствующими рабочими сферическими поверхностями качения, катятся по ним, увлекая за собой соответствующие сепараторы 6 и 8, что обеспечивает плавный поворот с минимальным сопротивлением, поскольку шарики, в отличие от прототипа, всегда создают меньшее трение, чем ролики. При движении к крайней точке сепаратор 8 тороидальным выступом 9 сжимает пружину 10, которая позволяет возвращать шарики 5 и 7 в исходное положение. Снижение трения в месте контакта деталей 8 с пружиной 10 достигается тороидальной формой выступа 9. В случае приближения шариков 5 и 7 к крайним точкам соответствующих сферических поверхностей качения наружное кольцо деталью 1 встает на упор, образованный внешней балкой прибора (на фиг. не показано).
Заявляемый сферический подшипник работает согласно приведенному описанию во всех трех осях координат.
Данная конструкция устройства обеспечивает соблюдение всех заданных конструктивных, технологических и эксплуатационных характеристик подшипника, позволяет снизить трение в местах контактов деталей, обладает технологичностью, прошла необходимые испытания и предназначена для промышленного производства.