РОЛИКОВЫЙ ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ
ROLLER BEARING

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к роликовым подшипникам качения.
Подшипники качения поддерживают вращающиеся валы и оси, воспринимают при этом действующие на них радиальные и осевые нагрузки.
Подшипники делятся на подшипники скольжения и качения. В подшипниках качения в качестве элементов качения используют шарики или ролики. Соответственно подшипники качения делятся на шариковые и роликовые.
Ниже при анализе известных роликовых подшипников качения использован учебник Д.Н. Решетова [«Детали машин». Издание третье. - М.: «Машиностроение», 1974 год].
Известен роликовый подшипник качения, содержащий внутреннее кольцо и наружное кольцо, каждое с дорожкой качения, и расположенные между дорожками качения тела качения в виде цилиндрических роликов (см., например, рис. 248, а-д и 249, а указанного источника). Подшипник может быть с короткими (рис. 248, а-в) роликами, длинными роликами (рис. 248, г), двухрядным (см. рис. 248, д) и с игольчатыми роликами (см. рис. 249, а).
Известному подшипнику присущи недостатки. Во-первых, относительно низкие возможности известного подшипника воспринимать осевые нагрузки, так как эти нагрузки воспринимаются и передаются торцевой частью цилиндрических роликов, а не их катящей поверхностью. Во-вторых, подшипник с игольчатыми роликами не воспринимает осевых нагрузок.
Известен роликовый подшипник качения, содержащий внутреннее кольцо и наружное кольцо, каждое с дорожкой качения, и расположенные между дорожками качения тела качения в виде цилиндрических роликов, при этом дорожка качения внутреннего кольца выполнена в виде поверхности однополостного гиперболоида [см., например, материалы заявки №2014136717/11 (059388) от 10.09.2014].
По совокупности существенных признаков указанный роликовый подшипник качения принят в качестве прототипа.
Существенным недостатком прототипа является применение только внутреннего кольца с поверхностью в виде поверхности однополостного гиперболоида. Этот недостаток заметно снижает возможности известного подшипника воспринимать осевые нагрузки.
Предлагаемый роликовый подшипник качения свободен от указанного недостатка известного роликового подшипника. В конструкции подшипника, в том числе игольчатого роликоподшипника, благодаря исполнению поверхностей обеих втулок в виде поверхности однополостного гиперболоида обеспечено одинаковое восприятие осевой нагрузки от катящей поверхности цилиндрических роликов обеими втулками подшипника. К тому же, полностью устранена переменная жесткость подшипника по углу поворота и обусловленная ею вибрация.
Перечисленные технические результаты достигаются за счет того, что в известном роликовом подшипнике качения, содержащем внутреннее кольцо и наружное кольцо, каждое с дорожкой качения, и расположенные между дорожками качения тела качения в виде цилиндрических роликов, при этом дорожка внутреннего кольца выполнена в виде поверхности однополостного гиперболоида, согласно изобретению поверхность дорожки качения наружного кольца оппозитно повторяет поверхность дорожки качения внутреннего кольца и имеет с ней одинаковую по величине, но разную по знаку кривизну.
Предложенный роликовый подшипник качения проиллюстрирован на фиг. 1-6. На фиг. 1 показано внутреннее кольцо подшипника с поверхностью дорожки качения в виде поверхности однополостного гиперболоида; на фиг. 2 - наружное кольцо подшипника с поверхностью дорожки качения в виде поверхности однополостного гиперболоида, оппозитно повторяющей поверхность дорожки качения внутреннего кольца; на фиг. 3 - тело качения подшипника в виде цилиндрического ролика; на фиг. 4 - продольный разрез подшипника с контактом цилиндрических роликов по одной из прямых образующих поверхностей однополостных гиперболоидов внутреннего и наружного колец; на фиг. 5 - продольный разрез подшипника с контактом цилиндрических роликов по другой прямой образующей поверхностей однополостных гиперболоидов внутреннего и наружного колец и на фиг. 6 (для лучшей наглядности) укрупненно показано взаимное расположение колец и цилиндрического ролика подшипника на примере верхней части фиг. 4.
Внутреннее кольцо 1 (фиг. 1) подшипника снабжено отверстием диаметром D для посадки на вал. Наружная поверхность 2 внутреннего кольца подшипника образована вращением прямолинейных образующих 3 относительно продольной оси 4. Известно, что в этом случае поверхность 2 является поверхностью однополостного гиперболоида, который при равенстве действительных полуосей, как в случае внутреннего кольца 1 на фиг. 1, может быть получен вращением гиперболы 5 вокруг оси 4. Известно также, что однополостный гиперболоид имеет два семейства прямолинейных образующих [см. рис. 221 и текст к нему, «Справочник по математике», И.Н. Бронштейн и К.А. Семендяев. Издание шестое. Госиздательство технико-теоретической литературы. - М., 1956 г. ].
п
Наружное кольцо 6 (фиг. 2) подшипника имеет наружный диаметр D. Внутренняя поверхность 7 этого кольца образована вращением прямолинейных образующих 8 относительно продольной оси 9. При этом, так же как для кольца 1 (фиг. 1), имеются две прямолинейные образующие 8 (фиг. 2), которые расположены относительно оси 9 так же, как расположены прямолинейные образующие 3 относительно оси 4 внутреннего кольца (фиг. 1) и отстоят от них на расстоянии диаметра d ролика цилиндрического 10 (фиг. 3). По аналогии с внутренним кольцом 1 на фиг. 1 поверхность 7 наружного кольца 6 на фиг. 2 может быть образована вращением гиперболы 11 относительно продольной оси 9.
Совокупность отмеченного в исполнении внутреннего кольца 1 (фиг. 1) и наружного кольца 6 (фиг. 2) свидетельствует о том, что при надевании кольца 6 на кольцо 1 и совмещении при этом их продольных осей 9 и 4 между поверхностями 7 (фиг. 2) и 2 (фиг. 1) этих колец образуется пространство, в котором поверхность 7 однополостного гиперболоида наружного кольца 6 и поверхность 2 однополостного гиперболоида внутреннего кольца 1 становятся оппозитно повторяющими друг друга при расстоянии между ними, взятом по соответствующим прямолинейным образующим 8 и 3, равном диаметру d цилиндрического ролика 10 (фиг. 3).
Оппозитное повторение расположения поверхностей 2 и 7 (поверхностей дорожек качения внутреннего и наружного дорожек качения подшипника) однозначно означает, что поверхность дорожки качения 7 наружного кольца 6 повторяет поверхность качения 2 внутреннего кольца 1 (при совмещении их продольных осей 9 и 4). Отмеченное означает, что поверхности 2 и 7 имеют одинаковую по величине кривизну, но кривизна этих поверхностей имеет разный знак.
Цилиндрические ролики 10 подшипника расположены между указанными поверхностями дорожек качения 2 и 7, при этом продольные оси роликов 10 могут быть параллельны одному или другому семейству прямолинейных образующих 3 или 8. Соответственно роликовый подшипник качения имеет в разрезе вид, показанный на фиг. 4 или на фиг. 5. Рисунок на фиг. 6 иллюстрирует укрупненно (для наглядности) взаимное расположение внутреннего 1 и наружного 6 колец подшипника и цилиндрического ролика 10 на примере их расположения, приведенном на верхней половине фиг. 4. Согласно фиг. 4-6 в разработанном роликовом подшипнике обеспечено восприятие осевых нагрузок поверхностями всех его деталей: внутреннего и наружного колец и цилиндрических роликов. Отмеченное расширяет технические и эксплуатационные возможности применения предложенного роликового подшипника качения в промышленности.