ЛАБИРИНТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ

Изобретение относится к уплотнению подшипников качения и может быть использовано как в производстве подшипников качения, так и при конструировании и эксплуатации подшипниковых узлов в машинах и оборудовании.
Известно распространенное и широко применяемое уплотнение подшипников качения, выполненное в виде резино-металлического уплотнения, неподвижно встроенного в наружное кольцо подшипника и взаимодействующего с внутренним кольцом подшипника [1].
Недостатками такого устройства является усложнение конструкции и технологии изготовления подшипника со встроенным уплотняющим резино-металлическим элементом. Вследствие этого недостатка такое уплотнение получило распространение преимущественно для радиальных шариковых подшипников с диаметральным размером внутреннего кольца по валу не более 150 мм (подшипники серий 160000 и 180000).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является уплотнение, выполненное в виде уплотнительного кольца из конструкционного полимерного материала и входящее по посадке скольжения в радиальную канавку прямоугольного сечения другого кольца; при этом кольца уплотнения встроены в наружное и внутреннее кольца подшипника [2].
Недостатками указанного решения является усложнение конструкции и технологии изготовления подшипников со встроенными уплотняющими элементами.
Задачей предполагаемого изобретения является упрощение конструкции и технологии изготовления, а также расширение номенклатуры подшипников с уплотнениями.
Поставленная задача решается тем, что в лабиринтном уплотнении подшипника качения, содержащем уплотнительное кольцо, выполненное из конструкционного полимерного материала и входящее по посадке скольжения в радиальную канавку прямоугольного сечения другого кольца, уплотнительное кольцо и/или кольцо с канавкой прикреплены к торцам наружного и внутреннего колец подшипника, например, посредством клеевого или адгезионного соединения. Уплотнение может быть выполнено как в виде уплотнительного кольца, контактирующего с торцом наружного кольца подшипника, и, соответственно, кольца с канавкой, контактирующего с торцом внутреннего кольца подшипника. Также возможен вариант конструкции с противоположным контактированием колец уплотнения и торцов колец подшипника.
Уплотнительное кольцо и/или кольцо с канавкой могут быть выполнены диаметральным размером равным диаметральным посадочным размерам наружного и внутреннего колец подшипника.
Уплотнительное кольцо и/или кольцо с канавкой могут быть выполнены с кольцевым выступом, сопряженным с наружной цилиндрической поверхностью внутреннего кольца подшипника и с внутренней цилиндрической поверхностью наружного кольца подшипника.
Кольцо с канавкой может быть выполнено из конструкционного полимерного материала.
Выполнение лабиринтного уплотнения подшипника качения в виде уплотнительного кольца и сопряженного с ним кольца с канавкой, прикрепленных к торцам наружного и внутреннего кольца подшипника, упрощает конструкцию и технологию изготовления подшипника с уплотнением, т.к. при этом непосредственно сам подшипник остается без каких либо конструктивных изменений. Такое выполнение лабиринтного уплотнения позволяет герметизировать подшипники различного исполнения - шариковых и роликовых радиальных (в т.ч. сферических), радиально-упорных и упорно-радиальных (в т.ч. конических роликоподшипников), и неограниченных размеров, как на стадии их производства, так и в условиях использования (эксплуатации) уже готовых подшипников. При этом внутреннюю полость подшипника перед прикреплением уплотнений можно заполнить качественным смазочным материалом, обеспечивающим долговременную работу подшипника, т.е. получить подшипник с разовой смазкой при его сборке.
Выполнение уплотнительного кольца и/или кольца с канавкой диаметральным размером равным посадочному размеру наружного и/или внутреннего колец подшипника улучшает центрирование колец уплотнения относительно оси вращения подшипника и создает дополнительную герметизацию уплотнения за счет плотной посадки колец уплотнения на вал и в корпус.
Выполнение уплотнительного кольца и/или кольца с канавкой с кольцевым выступом, сопряженным с наружной цилиндрической поверхностью внутреннего кольца подшипника и/или с внутренней цилиндрической поверхностью наружного кольца подшипника также обеспечивает центрирование колец уплотнения относительно оси вращения подшипника, а также за счет возможности уменьшения диаметральных размеров колец уплотнения упрощает компоновку подшипникового узла, оставляя без изменений присоединительные (монтажные) размеры подшипника по его ширине.
Материалом для изготовления кольца с радиальной канавкой может быть как металл, преимущественно составляющий антифрикционную пару трения с материалом уплотнительного кольца, так и конструкционный полимерный материал. В последнем случае упрощается технология и удешевляется изготовление кольца; а небольшие усилия в контакте колец уплотнения и наличие в нем смазки обеспечивают необходимый ресурс работы уплотнения.
Предлагаемое лабиринтное уплотнение подшипника качения проиллюстрировано на фиг.1, где показано уплотнение с уплотнительными кольцами и кольцами с радиальной канавкой.
Предлагаемое уплотнение состоит из уплотнительного кольца 1 из конструкционного полимерного материала, которое прикреплено к торцу 2 наружного кольца 3 подшипника, а кольцо с радиальной канавкой 4 прикреплено к торцу 5 внутреннего кольца 6 подшипника. Уплотнительное кольцо 7 также прикреплено к торцу внутреннего кольца 6 подшипника, а кольцо с радиальной канавкой 8 прикреплено к торцу наружного кольца 3 подшипника. Прикрепление колец производится, например, посредством клеевого или адгезионного соединения. Уплотнительное кольцо 1 и кольцо 4 с канавкой выполнены диаметральным размером равным диаметру цилиндрической посадочной поверхности наружного D и внутреннего d колец подшипника. Уплотнительное кольцо 7 и кольцо с канавкой 8 выполнены с кольцевыми выступами 9 и 10, сопряженными соответственно с наружной цилиндрической поверхностью 11 внутреннего кольца 6 подшипника и с внутренней цилиндрической поверхностью 12 наружного кольца 3 подшипника. Кольцо с канавкой 8 выполнено из конструкционного полимерного материала.
Лабиринтное уплотнение работает следующим образом.
Производят сборку лабиринтного уплотнения: в радиальную канавку кольца 4, заполненную пластичной смазкой, путем упругой деформации и радиального смещения устанавливают уплотнительное кольцо 1. Затем к торцам 2, 5 колец 3, 6 подшипника прикрепляют кольца 1, 4 уплотнения. При этом выверяют соосное положение колец уплотнения относительно оси вращения подшипника, т.е. относительно посадочных поверхностей наружного кольца по D и внутреннего кольца по d. Прикрепление колец уплотнения к торцам колец подшипника производят, например, посредством клеевого или адгезионного соединения. Внутреннюю полость подшипника перед прикреплением колец уплотнения заполняют качественным смазочным материалом. Уплотнительное кольцо 7 и кольцо с канавкой 8 также прикрепляют к торцам колец 3, 6 подшипника, при этом выполняя центрирование колец уплотнения 7, 8 относительно оси вращения подшипника посредством сопряжения кольцевых выступов 9 и 10 соответственно с наружной цилиндрической поверхностью 11 внутреннего кольца бис внутренней цилиндрической поверхностью 12 наружного кольца 3 подшипника. Кольцо с канавкой 8 выполнено из конструкционного полимерного материала.
При вращении одного из колец подшипника, например, внутреннего, вращаются кольцо с канавкой 4 и уплотнительное кольцо 7 за счет прикрепления этих колец к торцам кольца 6 подшипника, при этом происходит скольжение уплотнительных колец по стенкам канавки в сопряженных кольцах 4, 8. Прикрепление колец уплотнения к торцам колец подшипника, а также плотная посадка скольжения уплотнительного кольца 1, 7 в канавке кольца 4, 8 обеспечивает необходимую герметичность уплотнения.
Выполнение лабиринтного уплотнения подшипников качения предлагаемой конструкции обеспечивает упрощение конструкции и технологии их производства, расширяет возможности герметизации подшипников различных типоразмеров.
Опытные образцы лабиринтного уплотнения радиальных шарико-подшипников №316 и 236 и радиально - упорных конических подшипников №7620 изготовлены в ООО "ЭнергоМашСервис", г.Челябинск, и прошли успешно испытания в подшипниковых опорах энергетического и металлургического оборудования.
Предлагаемое уплотнение может найти применение как в производстве непосредственно подшипников качения с уплотнением, так и в машинах и оборудовании различных отраслей при необходимости герметизации готовых серийных подшипников качения различного конструктивного исполнения и практически любых габаритных размеров.
1. А.Г.Комиссар. Уплотнительные устройства опор качения, Изд-во "Машиностроение", М., 1980, с.173, рис.126 г, д, е.
2. Патент РФ №2395741, Лабиринтное уплотнение, МПК F16J 15/453 (2006/01), от 27.07.2010.