Подшипник качения

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к подшипникам качения.
Известен подшипник качения радиальный роликовый бессепараторный, содержащий наружное и внутреннее кольца с дорожками качения и размещенные между ними тела качения, выполненные в виде роликов двухступенчатого типа, в проточки меньших ступеней роликов нижнего яруса входят с зазором два участка больших ступеней роликов верхнего яруса, при этом диаметры трех участков больших ступеней нижнего яруса, контактирующих с тремя участками меньших ступеней роликов верхнего яруса, равны, и все ролики как верхнего, так и нижнего ярусов, контактируют друг с другом и дорожками качения по трем линиям, образуя силовой единый замкнутый кольцевой комплект из роликов верхнего и нижнего яруса (патент RU №2334137, МПК F16C 19/22, F16C 19/28, F16C 33/34, F16C 33/36, опубл. 2008).
Известен подшипник, на наружном кольце которого выполнены две расточки треугольного типа под дорожки качения двух сферических участков, выполненных на внешней стороне больших ступеней роликов верхнего яруса, которые контактируют с пятном контакта в зоне расточек треугольного типа - по дорожкам качения равных по диаметру дорожке качения наружного кольца, при этом по оси роликов нижнего яруса установлены два подпятника, выполненных, например, в виде шарика, которые расположены в стаканчиках, выполненных, например, из углепластика, и контактирующие с поверхностями высоких бортов внутреннего кольца и упорного кольца (патент RU №2384765, МПК F16C 19/22, F16C 19/28, F16C 33/34, F16C 33/36, опубл. 2010).
Недостатком подшипников является сложное устройство, а также неравномерная деформация тел качения вследствие истирания в процессе использования, в результате чего образуются «впадины» заполненные излишком смазочного материала, который создает вязкое сопротивление, ухудшая эксплуатационные свойства подшипника.
Известен подшипник качения упорный с коническими роликами бессепараторный, содержащий свободное и тугое кольца, расположенные между ними тела качения, выполненные в виде конических роликов, расположенных в два ряда, образуя единый замкнутый кольцевой комплект из роликов, при этом плоскость линейных контактов роликов одного ряда со вторым проходит, например, по продольной оси симметрии упорного подшипника (патент RU №2349803, МПК F16C 19/22, F16C 19/32, опубл. 2009). Подшипник, все конические ролики которого содержат коаксиальное сквозное отверстие, в котором со стороны меньшего диаметра ролика установлена пресс-масленка, а за подпятником установлен жестко стержень, выполненный, например, из металлокерамики, а сферическая головка подпятника выполнена с эксцентриситетом (патент RU №2384764, МПК F16C 19/22, F16C 19/32, F16C 33/34, опубл. 2010).
Недостатком подшипников является сложность его устройства, а также неравномерная деформация тел качения вследствие их истирания в процессе использования, в результате чего образуются «впадины» заполненные излишком смазочного материала, который создает вязкое сопротивление, ухудшая эксплуатационные свойства подшипника.
Роликовый подшипник качения, содержащий наружное и внутреннее кольца, одно из которых выполнено разрезным по вертикальной оси симметрии подшипника, снабженные цилиндрическими дорожками качения с буртиками с обеих сторон дорожек качения, тела качения в виде цилиндрических роликов, имеющих сферическую форму на концах, сепаратор для разделения тел качения, сопряжения дорожек качения с буртиками, выполненные в виде участков криволинейных поверхностей, с одинаковыми радиусами, равными радиусу сферы концов роликов (патент RU №2582630, МПК F16C 19/22, F16C 19/26, F16C 33/34, F16C 33/58, опубл. 2016).
Недостатком подшипника является неравномерная деформация тел качения вследствие истирания в процессе использования, в результате чего образуются «впадины» заполненные излишком смазочного материала, который создает вязкое сопротивление, ухудшая эксплуатационные свойства подшипника.
Известна опора качения, выполненная в виде радиально-упорных подшипников качения, установленных в корпусе, содержащая стопорное кольцо, наружные и внутренние кольца, цельнометаллические несущие шарики (или ролики) и сепарирующие шарики (или ролики), имеющие на поверхности твердосмазывающие материал, расположенные поочередно с несущими телами качения (заяв. на изобретение RU №96101411, МПК F16C 19/14, опубл. 1998).
Недостатком опоры является меньшее, по сравнению с бессепараторным подшипником качения, количество несущих тел качения, дополнительные силы трения между несущими телами качения и сепарирующими телами качения.
Известен роликовый подшипник качения, содержащий внутреннее кольцо и наружное кольца с дорожками качения и качения тела качения в виде цилиндрических роликов, при этом дорожка качения внутреннего кольца выполнена в виде поверхности однополостного гиперболоида, поверхность дорожки качения наружного кольца оппозитно повторяет поверхность дорожки качения внутреннего кольца и имеет с ней одинаковую по величине, но разную по знаку кривизну (патент RU №2588176, МПК F16C 19/22, F16C 19/34, F16C 33/34, F16C 33/58, 10.02.2016). Подшипник, дорожка качения внутреннего и наружного колец которого эквидистантны на всей ширине колец, а центр подшипника расположен на плоскости, делящей ширину подшипника пополам (патент RU №2585437, МПК F16C 19/22, F16C 19/34, F16C 33/34, F16C 33/58, 10.02.2016).
Недостатком подшипника является неравномерная деформация тел качения вследствие истирания в процессе использования, в результате чего образуются «впадины» заполненные излишком смазочного материала, который создает вязкое сопротивление, ухудшая эксплуатационные свойства подшипника.
Известен подшипник качения радиально-упорный, состоящий из внутреннего и наружного колец подшипника и тел качения, представляющих собой цилиндрические ролики и шарики, расположенные в первой паре кольцевых канавок, предназначенной для передачи радиальной нагрузки (патент RU №2529931, МПК F16C 19/20, F16C 19/49, 10.02.2014).
Недостатком подшипника является неравномерная деформация тел качения вследствие истирания в процессе использования, в результате чего образуются «впадины» заполненные излишком смазочного материала, который создает вязкое сопротивление, ухудшая эксплуатационные свойства подшипника.
Наиболее близким является подшипник качения со ступенчатыми роликами, содержащий наружное и внутреннее кольца с дорожками качения, установленные между ними тела качения, выполненные в виде установленных в гнездах сепаратора двухступенчатых роликов, ступени большего диаметра которых контактируют с дорожкой качения наружного кольца подшипника, а ступени меньшего диаметра контактируют с дорожкой качения его внутреннего кольца (патент RU №2553489, МПК F16C 19/22, F16C 33/36, 10.02.2015).
Недостатком подшипника является неравномерная деформация тел качения вследствие истирания в процессе использования, в результате чего образуются «впадины» заполненные излишком смазочного материала, который создает вязкое сопротивление, ухудшая эксплуатационные свойства подшипника.
Задачей предложенного технического решения является разработка конструкции подшипника качения исключающей касание и трение в местах контакта тел качения.
Технический результат - снижение износа и повышение срока службы и надежности подшипника качения.
Технический результат достигается при использовании подшипника качения, содержащего наружное и внутреннее кольца с дорожками качения, расположенные между ними тела качения, выполненные в виде установленных в сепараторах цилиндрических роликов, при этом ролики установлены в выемках сепараторов, соосно с выемками, формы выемок соответствуют торцевым контактным поверхностям роликов, а осевые размеры выемок больше осевых размеров торцевых контактных поверхностей роликов.
Подшипник качения, характеризующийся тем, что цилиндрические ролики выполнены трехступенчатой формы.
Подшипник качения, характеризующийся тем, что выемки в сепараторах и торцевые контактные поверхности роликов выполнены конусообразной формы.
Подшипник качения, характеризующийся тем, что выемки в сепараторах и торцевые контактные поверхности роликов выполнены полусферической формы.
Сущность конструкции заключается в возможности фиксированного дистанционирования тел качения друг от друга при уменьшении площади контакта торцевых контактных поверхностей роликов с координирующими и фиксирующими их выемками в сепараторах.
Соответствие форм выемок и торцевых контактных поверхностей роликов, разница в их осевых размерах (осевые размеры выемок больше осевых размеров торцевых контактных поверхностей роликов), а также соосное базирование роликов в выемках обеспечивают не только фиксированное расположение тел качения, но и форму точечного контакта по оси роликов. При этом исключается касание между телами качения, что исключает трение между ними, а также минимизируется трение по поверхности контакта тел качения и сепараторов. Таким образом, обеспечивается снижение износа и повышение срока службы и надежности подшипника качения.
/
/
Например, при выполнении торцевых контактных поверхностей роликов и выемок на сепараторах конусообразной формы (угол конической поверхности выемок (α) больше угла конических торцевых контактных поверхностей роликов (α)), или полусферической формы (радиус полусферической поверхности выемок (R) больше диаметра полусферических торцевых контактных поверхностей роликов (R)), площадь контакта тел качения с выемкой сепаратора стремится к точке, через которую проходит общая ось контактной пары. При этом ролик может быть выполнен как в форме одноступенчатого, так и в форме трехступенчатого цилиндра (с торцевыми контактными поверхностями, расположенными на торцах малых ступеней - ступеней с меньшим диаметром).
На фиг. 1 показана схема подшипника качения в разрезе. На фиг. 2 показана схема контакта тела качения и выемки сепаратора (конусообразная форма). На фиг. 3 показана схема контакта тела качения и выемки сепаратора (полусферическая форма).
Подшипник качения состоит из концентрично расположенных наружного 1 и внутреннего 2 колец с дорожками качения 3 и 4. Между наружным 1 и внутренним 2 кольцами расположены тела качения 5, выполненные в виде цилиндрических роликов, и сепараторы 6, 7. Сепараторы 6, 7 установлены между наружным 1 и внутренним 2 кольцами по скользящей посадке. На встречных поверхностях сепараторов 6, 7 выполнены выемки 8, в которых, соосно с выемками 8 установлены ролики 5. При этом формы выемок 8 соответствуют форме торцевых контактных поверхностей 9 роликов 5, а осевые размеры выемок 8 больше осевых размеров торцевых контактных поверхностей 9 роликов 5.
Тела качения 5 могут быть выполнены в форме трехступенчатых цилиндрических роликов, а выемки 8 в сепараторах 6, 7 и торцевые контактные поверхности 9 роликов 5 могу быть выполнены конусообразной формы или полусферической формы.
Тела качения 5 контактируют по площадке контакта с двумя дорожками качения и установлены с обеспечением минимально необходимого и достаточного начального диаметрального зазора между телами качения 5 и выемками 8, находящегося в пределах 3-6 мкм, между собой с зазором (S) 5-10 мкм, необходимым и достаточным для смазки тел качения 5 и дорожек качения 3,4.
Подшипник работает следующим образом.
В процессе использования подшипника качения, тела качения 5 вращаются и перемещаются по дорожкам качения 3 и 4, сохраняя, при этом, свое положение относительно друг друга неизменным, сводя на нет возможность контакта между роликами 5, что исключает трение между ними. В совокупности с минимизированным трением по поверхности контакта тел качения и сепараторов 6 и 7, обеспечивается снижение износа тел качения 5 и повышение срока службы и надежности подшипника качения.
Таким образом, подшипник качения, содержащий наружное и внутреннее кольца с дорожками качения, расположенные между ними тела качения, выполненные в виде цилиндрических роликов, установленных в выемках сепараторов, соосно с выемками, формы которых соответствуют торцевым контактным поверхностям роликов, а осевые размеры больше осевых размеров торцевых контактных поверхностей роликов, обеспечивают снижение износа и повышение срока службы и надежности подшипника качения.