Корпус подшипникового узла

Область техники
Настоящая полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в составе конструкции подшипниковых узлов, предназначенных для установки подшипников в конвейерных роликах.
Уровень техники
Известные корпуса подшипниковых узлов изготавливают из чугуна, прессованной или штампованной стали, полимеров, в том числе, синтетического каучука. В конструкциях конвейерных роликов полимерные корпуса подшипников находят применение в тех случаях, когда подшипник не подвергается повышенным нагрузкам, к примеру, в отраслях легкой промышленности. Еще одним преимуществом полимерных корпусов является их стойкость к коррозии в сравнении с аналогичными корпусами, изготовленными из металла. Однако по причине того, что полимерные корпуса являются более хрупкими, нежели металлические, сужается область их применения. К примеру, в ситуациях, когда на конвейерную ленту транспортера интенсивно сгружаются сыпучие или тяжелые материалы, такие как щебень или шлак, полимерные корпуса не выдержат нагрузки в силу их пониженной ударной прочности.
В свою очередь, металлические корпуса более подвержены коррозии вследствие подверженности климатическим воздействиям окружающей среды и обладают большим весом по сравнению с аналогичными корпусами, изготовленными из полимерных материалов. Подшипники, запрессованные в металлические корпуса, подвергаются значительным вибрационным нагрузкам при движении конвейерной ленты, что приводит к более быстрому износу подшипника. При этом применение металлических корпусов также приводит и к более быстрому износу металлических валов конвейерных роликов вследствие трения.
Таким образом, на текущий момент при выборе материала корпуса подшипникового узла потребителям приходится делать вынужденный выбор между преимуществами того или иного материала.
Известна опора подшипникового узла, раскрытая в патенте на полезную модель RU62182 (опубл. 27.03.2017, МПК F16C 17/00). Согласно известному техническому решению, на внутреннюю и торцевую поверхности корпуса подшипника нанесено антифрикционное покрытие. Покрытие работает в прямых парах скольжения с рабочей поверхностью оси и с опорной поверхностью опорной шайбы, установленной на рабочей поверхности оси, в режиме сухого (полусухого) трения скольжения. При трении с рабочей поверхностью оси и с опорной поверхностью шайбы реализуется эффект избирательного переноса (эффект безызносности).
Известное техническое решение повышает износостойкость в трущихся частях подшипниковой опоры. Однако недостатком такого решения является пониженная ударная прочность и износостойкость корпуса подшипника при воздействии динамических и ударных нагрузок, при условии изготовления корпуса подшипникового узла из известных типов материалов (металл или полимер), что отрицательно влияет на надежность используемого корпуса подшипникового узла в целом.
Наиболее близким аналогом является ролик конвейера, раскрытый в патенте на полезную модель RU 96850 U1 (опубл. 20.08.2010, МПК B65G 39/09). Ролик конвейера содержит ось с подшипниками, установленными во втулках, крышки и цилиндрический корпус. При этом втулки ролика выполнены из смеси полиэтилена и песка, причем массовая доля полиэтилена в смеси составляет 30±2%, а массовая доля песка - 70±2%.
Однако известный аналог характеризуется сравнительно повышенной хрупкостью, обусловленной повышенным содержанием доли песка в используемой полимерно-песчаной смеси, что может приводить к снижению срока службы готового изделия.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническая задача состоит в увеличении срока службы, как корпуса, так и самого подшипникового узла.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в снижении хрупкости корпуса подшипникового узла.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в корпусе подшипникового узла, выполненного в виде опоры с внутренним посадочным местом под подшипник, согласно полезной модели, опора изготовлена из композиционного материала, содержащего полимерное связующее и минеральный наполнитель.
В частности, опора выполнена в виде цилиндрического тела.
В частности, содержание минерального наполнителя в композиционном материале, из которого изготовлена опора, составляет 60-67%.
На фиг. представлен типовой чертеж корпуса подшипникового узла.
Осуществление полезной модели
Для изготовления корпуса подшипникового узла согласно настоящей полезной модели сначала измельченную массу полимерного материала перемешивают с минеральным наполнителем в смесителе. Затем полученную равномерно перемешанную полимерно-песчаную смесь направляют на нагревание в печи агрегата плавильно-нагревательного (АПН), в которой полученный материал доводят до состояния однородной тугой пластичной массы. Далее смесь закладывают в форму, изготовленную из закаленного металла, и подвергают прессовке под давлением, выдерживают и остужают водой до отвердения.
В качестве минерального наполнителя может быть использован песок любого качества, в частности, речной, карьерный или кварцевый.
В качестве полимерного связующего могут быть использованы термопластичные полимеры, в частности, полиэтилены низкой или высокой плотности.
Содержание минерального наполнителя в композиционном материале корпуса подшипникового узла в количестве 60-67% является оптимальным, поскольку меньшее содержание минерального наполнителя приводит к снижению ударной прочности корпуса, большее – повышает его хрупкость.
С целью повышения иных эксплуатационных качеств корпуса подшипникового узла в композиционный материал, содержащий полимерное связующее и минеральный наполнитель, также могут быть при необходимости введены армирующие добавки, пластификаторы, красители (пигменты).
В соответствии с фиг.: 1 – корпус подшипникового узла, 2 – посадочное место под подшипник, 3 – отверстие для установки корпуса с подшипником на валу.
Одним из вариантов использования корпуса подшипникового узла 1 согласно настоящей полезной модели является обеспечения соосности двух опорных подшипников, находящихся на противоположных сторонах конвейерного ролика. Вал конвейерного ролика устанавливается в корпус подшипникового узла через сквозное отверстие 3 в корпусе 1. Затем в посадочное место 2 корпуса на валу устанавливается подшипник путем запрессовки его в корпус, при этом с обеих сторон подшипника на вал могут быть надеты защитные шайбы. С целью исключения самопроизвольной разборки ролика в процессе эксплуатации на свободном конце вала устанавливают стопорные кольца.
Применение настоящей полезной модели на практике позволяет значительно снизить ударную нагрузку на подшипник, не исключая преимущества как металлических, так и полимерных корпусов. Используемый полимерно-песчаный композиционный материал является устойчивым к воздействию агрессивной среды, обладает коррозионной и химической стойкостью, делает корпуса более устойчивыми к износу, позволяет снизить вес готового изделия и увеличить срок его службы.
Также изготовленный из полимерно-песчаного композиционного материала корпус подшипникового узла не требует дополнительной обработки при его установке в конвейерный ролик. Корпус может быть изготовлен различных типоразмеров в зависимости от условий использования – как для конвейерных линий предприятий тяжелой промышленности, так и для легкой промышленности, например, пищевой. При этом улучшение эксплуатационных качеств корпуса не приводит к значительному повышению затрат на его производство, что с учетом положительных технических эффектов делает изготовление корпусов согласно настоящей полезной модели экономически выгодным.