ОКОННЫЙ БЛОК

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения, а так же может быть использовано во всех отраслях промышленности.
Известны подшипники качения, содержащие внутреннее и наружное кольца с дорожками качения, размещенные между ними тела качения, выполненные в виде шариков или роликов, установленных в гнездах сепаратора.
Основным недостатком известных подшипников качения является наряду с трением качения присутствие трения качения с проскальзыванием тел качения относительно дорожек качения:
- проскальзывание тел качения, относительно дорожек качения, вызванное сдвиговой деформацией материала в точке контакта;
- скольжение тел качения, относительно дорожек качения, при нарушении качения в результате сдвигов и перекосов колец подшипников под нагрузкой (См. П.И.Орлов кн.2 "Основы конструирования" М. Машиностроение 1977 г. Стр.453...460).
-1
-1
Для примера возьмем подшипник качения радиально-упорный шариковый однорядный с разъемным наружным кольцом с четырехточечным контактом №116220 по ГОСТ 8995-75, у которого d100×D180×B34; DW25.4; Z=14; α=26; Nk=4000 мин; Nж=5000 мин. Шарик ф25,4 обкатывается по корде с ф23 мм по дорожкам качения подшипника. По наружным дорожкам качения с ф163 мм шарик обкатывается за один оборот вала:
Nоборотов=π 163/π 23=7,086.
А по дорожкам качения внутреннего кольца с ф117 мм шарик делает за один оборот вала:
Nоборотов=π 117/π 23=5,086
То есть по дорожкам качения наружного кольца подшипника шарик делает на два оборота больше, чем по дорожкам качения внутреннего кольца подшипника. Эта величина равна величине проскальзывания шарика в подшипнике только за один оборот вала. А шариков в подшипнике 14 и каждый за один оборот вала делает по два лишних оборота или этот путь проскальзывает.
-1
Однако подшипник может делать 5000 мин.Тогда число "лишних" оборотов будет сделано только за одну минуту всеми шариками (Z=14):
-1
N=14×(5000×2)=140000 мин.
Данное противоречие работает в подшипниках качения как радиальных, так и радиально-упорных вот уже 120 лет со времени изготовления подшипников на заводе в Германии, когда был освоен промышленный выпуск.
Аналогами для данного предполагаемого изобретения являются заявки №2001119832 и №2002107654.
Цель изобретения:
- Обеспечение чистого качения тел качения при обкатке их по дорожкам качения, как внутреннего, так и наружного колец подшипника;
- В целом повысить долговечность подшипника, только за счет устранения проскальзывания тел качения, а так же за счет снижения величины упругого гистерезиса в зоне контакта меньшего диаметра ступеней ролика;
- Повысить частоту вращения подшипников качения, например, в два раза по отношению к известным подшипникам.
Поставленные цели и технический эффект предполагаемого изобретения достигается за счет того, что промежуточное звено представляет собой жесткое торовое кольцо, которое выполнено увеличенным по отношению к расчетному меньшему диаметру ступеней ролика, а дорожки качения под жесткое торовое кольцо выполнены как на внутреннем кольце подшипника, так и на цилиндрических участках меньших диаметров ступеней ролика.
На фиг.1 изображен подшипник качения радиально-упорный однорядный с разъемным наружным кольцом с четырех точечным контактом тел качения с дорожками качения. Направление воспринимаемых нагрузок - радиальное и осевое в обе стороны.
Подшипник качения состоит из разъемного наружного кольца 1, тел качения 2,сепаратора 3, внутреннего кольца 4 и промежуточного звена 5. Тела качения 2 выполнены в виде одноступенчатого ролика, больший диаметр большей стороны ролика выполнен сферическим по форме и контактирует только с дорожками качения с диаметром Dim наружного кольца 1 в двух точках по диаметру ролика Dwm2 с углом контакта α (α равен от 12° до 36°, как пример). А меньший диаметр ступеней ролика 2 выполнен цилиндрическим с радиусными кольцевыми проточками, по которым проходит обкатка промежуточного звена 5. Последнее выполнено в виде жесткого тора с увеличенным диаметром по отношению к расчетному. На внутреннем кольце 4 выполнена кольцевая проточка с образованием зазоров под больший диаметр большей ступени ролика 2. Дополнительно на внутреннем кольце 4 выполнены радиусные
кольцевые проточки - дорожки качения с диаметром dim, по которым и происходит контакт расчетного диаметра Dwm1 - меньшего диаметра ступени ролика 1.
Сепаратор 3 центрируется по наружному диаметру с кольцом 1, содержит центровые вставки для фиксации роликов 2, а так же соединительные ступенчатые заклепки. (См. Фиг.1).
Подшипник качения изображенный на фиг.1 работает следующим образом: при вращении вала получает вращение внутреннее кольцо 4, ступенчатый ролик 2 своим меньшим диаметром Dwm1 через промежуточное звено 5 обкатывается по дорожкам качения с диаметром dim внутреннего кольца 4. Больший диаметр большей ступени Dwm1 обкатывается по дорожкам качения Dim наружного кольца 1. При этом необходимо чтобы выполнялось условие сборки:
Dim/Dwm2=dim/Dwm1=Const.
Здесь надо заметить, что данное условие позволяет телам качения 2 обкатываться по наружной и внутренней дорожкам качения с постоянной и одинаковой частотой вращения без проскальзывания.
Промежуточное звено 5, жесткое торовое кольцо, контактирует одновременно и с дорожками качения внутреннего кольца 4 и кольцевыми проточками меньшего диаметра ступеней ролика 2. При этом данное звено 5 участвует в передаче, как радиальной нагрузки, так и осевой. Промежуточное звено 5 - жесткий кольцевой тор, выполненный большего, чем расчетный диаметр меньшего диаметра ступени ролика Dwm1, работает своим радиусом от центра ролика 2. Больший же радиус жесткого тора 5 при обкатке снижает величину упругого гистерезиса в месте контакта с дорожкой качения по диаметру dim. Так как в контакте с дорожками качения dim проходит и обкатывается увеличенный радиус торового жесткого кольца 5. А в контакте с дорожками качения Dim наружного кольца 1 участвует два участка с диаметром Dwm2 - большего диаметра ступени ролика 2.
Следует заметить, это диаметры жесткого кольцевого тора могут быть и различными по наружному диаметру, а по сечению тор должен быть идеальным и одинаковым. Это обстоятельство не повлияет на работу подшипника при его вращении, это скажется только на скорости обкатки промежуточного звена 5 по своему среднему диаметру кольца тора. Однако это обстоятельство повлияет на собственные колебания подшипника.
Будет лучше, если наружные диаметры тора будут одинаковыми для каждого ролика (например, для первого ролика dH тора будет равен 65 мм, а для последующего dH равен 63 мм). То есть неплохо будет чередовать dH тора величины кратные 2; 3; 4; 5... Это повлияет на плавность хода при вращении подшипника, чем увеличит его надежность.
Отсутствие проскальзывания тел качения позволит значительно повысить частоту вращения подшипника, например, в два или более раз, и одновременно повысить и долговечность, снизить шум при работе.
Отсутствие проскальзывания тел качения способствует и снижению расхода масла. Можно применять смазку масляным туманом, как пример. Большой избыточный расход смазки в скоростном подшипнике снижает обороты подшипника и выступает в качестве тормоза.