ЭКСЦЕНТРИКОВЫЙ ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к подшипникам качения и может быть использована в механизмах, преобразующих вращательное движение в колебательное с меньшей частотой.
Известны эксцентриковые подшипники качения (например, А.с. 314048 СССР). Такой подшипник содержит наружное и внутреннее кольца, тела качения разного диаметра и сепаратор. Особенностью эксцентрикового подшипника является то, что в кинематической паре, образуемой телами качения и сепаратором, действуют значительные усилия. При скоростях скольжения равных окружной скорости тел качения эти усилия вызывают быстрый износ сепаратора и тел качения. В результате тела качения смещаются в окружном направлении, и в подшипнике возникает люфт. Таким образом, недостатком данного вида подшипников является повышенное трение тел качения о сепаратор и скорый износ подшипника.
Известным решением подобной проблемы является использование вместо сепаратора водила - обычная планетарная передача (например, Артоболевский - М.: Наука, 1981. - 400 с.). В ней водило, соединено с сателлитами с помощью шарниров, оси которых проходят внутри сателлитов. В такой схеме трение в паре водило - сателлит происходит при пониженной скорости скольжения и может быть практически устранено использованием подшипников качения. Недостатки использования водила в эксцентриковом подшипнике связаны с высокой степенью статической неопределимости такой системы. Расположение осей шарниров зависит от диаметров тел качения. Это требует неоправданно высокой точности изготовления всех деталей механизма и очень удорожает его производство.
Известны, так называемые бессепараторные подшипники качения (А.с. 1719749 СССР, А.с. 1581896 СССР), содержащие разделительные ролики и
охватывающие их кольца. Их общим недостатком является сложность конструкции и склонность к потере устойчивости системы, то есть выпадению разделительных тел качения.
Наиболее близким по конструкции к предлагаемому устройству является фрикционный редуктор (Пат. 3.380.312 США), содержащий наружное и внутреннее кольца, тела качения разного диаметра и звено, выполняющее функцию сепаратора (в конкретном редукторе - стойка), взаимодействующее с осями тел качения, причем связи осей меньших тел качения с сепарирующим звеном являются односторонними. Устройство рассчитано на работу в режиме, когда полезную нагрузку снимают с наружного кольца в виде момента, постоянного по направлению. При этом проявляется его способность к самонатяжению за счет смещения одного из малых тел качения в клиновое пространство между наружными и внутренними кольцами. При использовании данного устройства в режиме эксцентрикового подшипника дополнительное натяжение катков не нужно, так как необходимое их прижатие обеспечивается радиальными силами, приложенными к наружному кольцу. Присутствующие же степени свободы - зазоры и податливость колец лишь создают вибрацию при работе подшипника.
Таким образом, данное устройство при работе в режиме эксцентрикового подшипника имеет те же недостатки, что и механизм с жестким водилом, то есть требует увеличений точности изготовления деталей.
Для устранения этих недостатков в эксцентриковом подшипнике качения, содержащем наружное и внутреннее кольца, тела качения разного диаметра и водило - сепаратор с шарнирами в центрах тел качения, водило - сепаратор выполнено состоящим из поводков, число которых на единицу меньше числа тел качения, попарно соединяющих тела качения, шарнирно связанных между собой, причем оси шарниров одного или нескольких тел качения выполнены в виде эксцентрика, угловое положение которого
относительно водила - сепаратора зафиксировано в процессе сборки подшипника, например, с помощью резьбы.
Выполнение осей тел качения в виде эксцентриков позволяет, регулируя в процессе сборки подшипника расстояния между центрами тел качения в соответствии с конкретными размерами добиться, равномерного нагружения тел качения при отсутствии люфта. Регулирование подшипника может также проводиться при техническом обслуживании и ремонте машины.
Наиболее просто и эффективно упомянутое регулирование происходит на подшипнике, содержащем три тела качения разного диаметра (кстати, характеризующимся максимумом передаточного числа - отношения частоты вращения внутреннего кольца к частоте вращения водила - сепаратора). В нем водило - сепаратор выполнено, состоящим из двух поводков, шарнирно связанных между собой в центре одного из тел качения, а ось другого тела качения изготовлена в виде эксцентрика.
На фиг.1 показан эксцентриковый подшипник с шестью телами качения; на фиг.2 - эксцентриковый подшипник качения с тремя телами; на фиг.3 - его разрез по А-А.
Подшипник, изображенный на фиг.1 содержит внутреннее кольцо 1, наружное кольцо 2, шесть тел качения разного диаметра 3 и пять поводков 4, соединяющих тела качения. При этом четыре оси 5 выполнены эксцентричными, а две оси 6 - нет. Все оси тел качения снабжены игольчатыми подшипниками 7.
1
h
Эксцентриковый подшипник качения работает следующим образом. При движении внутреннего кольца 1, вращающегося с угловой скоростью w, тела качения, увлекаемые силами трения, катятся по наружному кольцу 2. При этом водило - сепаратор вращается с угловой скоростью w. Передаточное число U механизма:
1
h
2
1
1
2
U=w/w=1+d/d, где d и d - рабочие диаметры колец 1 и 2.
Регулировка подшипника осуществляется поворотом эксцентричных осей 8 до устранения люфта между телами качения 3 и кольца и с
последующей фиксацией эксцентриков 8 относительно сепаратора с помощью резьбы.
Подшипник, изображенный на фиг.2 содержит три тела качения 9, 10, 11 и два поводка 12, 13, попарно соединяющие тела качения. Ось 14 малого тела качения 9 выполнена эксцентричной, а две другие 15, 16 - нет. Регулировка производится поворотом эксцентричной оси 14, которая затем фиксируется относительно сепаратора с помощью гаек 17 (фиг.3).
Надо заметить, что в данной симметричной схеме расположения тел качения, размещение эксцентрика внутри большого тела качения 11 не обеспечивало бы регулировку зазора в подшипнике. В каком из малых тел качения находится эксцентричная ось принципиально безразлично, но из конструктивных соображений предпочтительно - в крайнем, то есть 9.
Применение предлагаемого подшипника позволит уменьшит износ сепаратора, снизить требования к точности изготовления его деталей и создаст возможность регулировки зазора в процессе эксплуатации механизма.