ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ
ANTIFRICTION BEARING

Изобретение относится к подшипникам качения и может быть использовано как в производстве подшипников, так и при конструировании и эксплуатации подшипниковых опор в машинах и оборудовании.
Известна конструкция подшипников качения, выполненная в виде сдвоенных специально скомплектованных по точности изготовления подшипников качения [1].
Недостатком такого устройства является усложнение технологии производства подшипников, вследствие исключительно повышенных требований к точности изготовления деталей подшипников и их сборки, как правило, селективной.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является конструкция подшипников качения, выполненная в виде двух состыкованных подшипников качения, специально по точности не скомплектованных (на заводе-изготовителе подшипников) [2].
Недостатком указанного решения является неравномерность нагружения отдельных состыкованных подшипников, обусловленная различными в пределах допусков размерными параметрами у состыкованных подшипников, т.е. различными размерами посадочных поверхностей наружных и внутренних колец и различной у этих подшипников величиной радиального зазора. При этом затруднено состыкование подшипников различных типоразмеров. Таким образом, недостатками наиболее близкого аналога являются пониженная нагрузочная способность и ограниченные технологические возможности.
В подшипниках качения с повышенной разницей посадочных размеров и зазоров у состыкованных (не специально на заводе -изготовителе) подшипников практически всю радиальную нагрузку воспринимает только один из этих подшипников, т.к. упругая деформация колец и тел качения под нагрузкой ничтожно мала по сравнению с разницей их размерных параметров и зазоров.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение нагрузочной способности (динамической и статической грузоподъемности) подшипников и расширение технологических возможностей.
Поставленная задача решается тем, что в подшипнике качения, содержащем состыкованные по торцам комплектные подшипники, наружные и/или внутренние кольца состыкованных подшипников снабжены облицовкой, выполненной из конструкционного полимерного материала с модулем упругости 300÷15000 МПа.
Облицовка может быть выполнена в виде цельной (сплошной) или составной по длине втулки, установленной на наружные и/или во внутренние кольца состыкованных подшипников.
Облицовка может быть выполнены в виде составных втулок различной длины для отдельных состыкованных подшипников.
Облицовка может быть выполнены в виде составных втулок из конструкционных полимерных материалов с различным по величине модулем упругости для отдельных состыкованных подшипников.
Облицовка может быть выполнена в виде втулок с буртами, контактирующими с торцами колец состыкованных подшипников.
Облицовка может быть выполнена на 2, 3 и более состыкованных подшипника.
5
Выполнение подшипника качения в виде двух и более состыкованных комплектных подшипников, наружные и/или внутренние кольца которых снабжены облицовкой из конструкционного полимерного материала, позволяет компенсировать различия размерных параметров состыкованных подшипников. Это достигается благодаря повышенной упругодеформационной способности конструкционного полимерного материала облицовки, модуль упругости которого равен 300÷15000 МПа, что на 1÷2 порядка меньше модуля упругости материала колец и тел качения подшипников - шарикоподшипниковой стали с модулем упругости 2,1×10 МПа. Повышенная - по сравнению с разницей посадочных размеров и радиальных зазоров у состыкованных подшипников - упругая деформация материала облицовки выравнивает нагрузку на каждый из состыкованных подшипников и, следовательно, повышает нагрузочную способность подшипника качения в целом. При этом снижаются требования к точности изготовления состыкованных подшипников, а также повышается возможность состыкования в один подшипник качения подшипников различных типоразмеров, например роликовых сферических и шариковых радиально-упорных (устанавливаются в опорах валков прокатных станов), что расширяет технологические возможности.
Использование в качестве материала облицовки конструкционных полимерных материалов с модулем упругости менее 300 МПа неприемлимо вследствие низкой механической прочности таких материалов, а материалов с модулем упругости более 15000 МПа нецелесообразно из-за их высокой жесткости и низкой деформативности, что не позволяет компенсировать различие размерных параметров состыкованных подшипников.
Толщина облицовки для конкретного подшипника определяется с учетом величины нагрузки, модуля упругости полимерного материала облицовки, а также величины разности размерных параметров состыкованных подшипников. Абсолютная величина толщины облицовки для различных типоразмеров подшипников может находиться в пределах от 1 до 20 мм.
Выполнение облицовок в виде цельных (сплошных) и составных по длине втулок, установленных на наружные и/или во внутренние кольца состыкованных подшипников, упрощает технологию производства.
Выполнение облицовок в виде составных различных по длине втулок, а также втулок из конструкционных полимерных материалов с различным по величине модулем упругости для отдельных состыкованных подшипников позволяет более эффективно компенсировать различия в размерных параметрах состыкованных подшипников.
Выполнение облицовок в виде втулок с буртами, контактирующими с торцами колец состыкованных подшипников, обеспечивает фиксацию облицовки на кольцах подшипников.
Материалом для изготовления облицовок могут быть конструкционные полимерные материалы с модулем упругости 300÷15000 МПа, например, полиэтилен, полиамид, стеклопластик, которые имеют необходимые механические, в т.ч.
упругодеформационные, свойства.
Предлагаемое конструктивное решение проиллюстрировано на фиг.1, 2 и 3, где на фиг.1 показано устройство подшипника качения с облицовками, на фиг.2 показан подшипник с облицовками различной длины и из раличных материалов, на фиг.3 показан подшипник с облицовками, выполненными с буртами.
Предлагаемый подшипник качения (фиг.1) включает два состыкованных комплектных подшипника качения 1, 2, наружные кольца 3 которых снабжены облицовкой, выполненной из конструкционного полимерного материала в виде втулки 4. Облицовка на внутренних кольцах 5 подшипников 1, 2 выполнена в виде втулки 6 составной по длине. Облицовка (фиг.2) в виде втулок 7, 8 выполнена различной длины. Облицовка в виде втулок 9, 10 выполнена из конструкционных полимерных материалов с различным по величине модулем упругости. Облицовка (фиг.3) в виде втулок 11, 12 выполнена с буртами 13, 14, контактирующими с торцами колец состыкованных подшипников.
Подшипник качения работает следующим образом.
При нагружении подшипника качения радиальной силой упругая радиальная деформация облицовки в виде втулок 4, 6, 7, 9, 11, 12 в районе колец 3, 5 состыкованного подшипника 1, например, с меньшим радиальным зазором превышает деформацию облицовки в виде втулок 4, 6, 8, 10, 11, 12 в районе колец 3, 5 состыкованного подшипника 2 с большим радиальным зазором. Общая величина упругой деформации всей облицовки обеспечивает компенсацию разницы зазора и т.о. выравнивает распределение нагрузки на состыкованные подшипники. Аналогично происходит деформирование облицовки при имеющейся разнице посадочных размеров наружных и внутренних колец состыкованных подшипников 1, 2. Бурты 13, 14 облицовок в виде втулок 11, 12 фиксируют эти облицовки в осевом направлении на кольцах 3, 5 состыкованных подшипников 1, 2.
Выполнение подшипника качения предлагаемой конструкции обеспечивает увеличение нагрузочной способности подшипника качения за счет выравнивания нагруженности отдельных состыкованных подшипников, при этом значительно снижаются требования к точности изготовления подшипников. Устройство подшипника с облицовкой допускает состыкование подшипников нормальной (не повышенной) точности и не селективной сборки, а также комплектование в одну опору подшипников различных типоразмеров.
Опытные образцы подшипников предлагаемой конструкции изготовлены в ООО "ЭнергоМашСервис", г.Челябинск. Подшипники 212213К выполнены в виде состыкованных двух подшипников 12213 и облицовки в виде втулки из полиамида. Посредством облицовки полностью компенсировалась разница размерных параметров состыкованных подшипников, которая достигает величины 82 мкм. Подшипники прошли успешно испытания в опорах гусеничного хода бульдозеров.
Предлагаемое устройство может найти применение как в производстве непосредственно подшипников качения, так и в машинах и оборудовании различных отраслей при необходимости комплектования подшипниковой опоры вала двумя и более состыкованными подшипниками.
Использованные источники
1. Черменский О.Н., Федотов Н.Н. Подшипники качения.: Справочник-каталог. - М.: Машиностроение, 2003, с.157 рис.2.5.0, с.164 рис 2.53.
2. Гаевик Д.Т. Подшипниковые опоры современных машин. - М.: Машиностроение, 1985, с.14, рис.6, с.15, рис 7б) и 7в).