РАДИАЛЬНО-УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к подшипниковым опорам валов.
Подшипниковые опоры широко распространены в различных областях техники. Для восприятия радиальных нагрузок и больших осевых нагрузок на валы устанавливают два или более радиально-упорных подшипника, что существенно увеличивает габариты опорного узла вала. Это связано с тем, что конструкция традиционного радиально-упорного подшипника, дает возможность воспринимать осевую нагрузку, определяемую углом контакта тела качения с дорожкой качения, который ограничен величиной максимально 40°. (ГОСТ 831-75: Подшипники шариковые радиально-упорные однорядные). Упорно-радиальные подшипники, специально разработанные для восприятия одновременно действующих осевых и радиальных нагрузок, также не позволяют решить задачу согласования осевых нагрузок по уровню сопоставимых с радиальными, поскольку угол контакта тела качения с дорожкой качения в этих подшипниках не превышает 60°. Одним из путей повышения нагрузочной способности радиально-упорного подшипника может быть создание конструкции радиально-упорного подшипника, который сочетает в себе возможность восприятия радиальных и осевых нагрузок по уровням, свойственным радиальным и упорным подшипникам.
Известно техническое решение, относящееся к конструкции подшипника, образованной сочетанием узлов радиального и упорного подшипников, см. патентная заявка ЕР 3502500 А1, опубл. 26.09.2019 [1]. Подшипник согласно [1] содержит внутреннее и наружное кольца, между которыми в радиальном направлении расположены тела качения - ролики, образующие радиальную опорную часть подшипника, которая обеспечивает восприятие радиальной нагрузки, и ряды роликов в сепараторах по осевому направлению, устанавливаемых на боковых крышках и контактирующих с торцовыми поверхностями наружного кольца, образуя осевую опорную часть подшипника, обеспечивающую восприятие осевых нагрузок. Крышки с роликами являются отдельными узлами подшипника. При монтаже подшипника на вал, крышки с роликами устанавливаются до контакта роликов с боковыми поверхностями внешнего кольца и не скрепляются с кольцами подшипника.
Конструкция подшипника [1], решая в целом задачу согласованного восприятия одновременно действующих радиальных и осевых нагрузок, имеет недостаток, состоящий в ограниченном уровне воспринимаемых осевых нагрузок. Это вызвано ограниченной несущей способностью такого подшипника в осевом направлении из-за недостаточной конструктивной жесткости крышек с установленными в них роликами, что в целом снижает надежность подшипника.
Задачей, решаемой полезной моделью, является создание радиально-упорного подшипника, способного одновременно воспринимать любые по величине радиальную и двухстороннюю осевую нагрузки.
Техническим результатом полезной модели является повышение несущей способности осевой опорной части радиально-упорного подшипника, воспринимающей двухсторонние осевые нагрузки с обеспечением конструктивной прочности радиально-упорного подшипника.
Указанный технический результат достигается радиально-упорным подшипником содержащим:
соосные по оси радиально-упорного подшипника внутреннюю кольцевую секцию и наружную кольцевую секцию с дорожками качения на цилиндрических и боковых поверхностях этих секций,
тела качения, контактирующие с дорожками качения внутренней и наружной кольцевых секций, распределенные в центральный ряд между цилиндрическими поверхностями и боковые ряды между боковыми поверхностями внутренней и наружной кольцевых секций,
в котором тела качения центрального ряда выполнены в виде роликов, а тела качения боковых рядов выполнены в виде шариков, тела качения всех рядов размещены в сепараторах,
внутренняя кольцевая секция выполнена сборной и состоит из детали типа ступица и кольцевой стенки, соединяемых при сборке радиально-упорного подшипника с использованием разъемного соединения, в которой
деталь типа ступица включает в себя цилиндрический участок с внутренним монтажным отверстием и кольцевой фланец с одной стороны цилиндрического участка,
причем на внешней поверхности цилиндрического участка образована дорожка качения для роликов центрального ряда, выполненная в виде проточки на внешней поверхности цилиндрического участка с буртиком со стороны кольцевого фланца, а на внутренней боковой поверхности кольцевого фланца выполнена дорожка качения для шариков бокового ряда, соосная с осью радиально-упорного подшипника,
кольцевая стенка выполнена с нижним выступом, являющимся буртиком на дорожке качения роликов центрального ряда в собранном радиально-упорном подшипнике, а на внутренней боковой поверхности кольцевой стенки выполнена дорожка качения для шариков бокового ряда соосная с осью радиально-упорного подшипника,
наружная кольцевая секция выполнена в виде цилиндрической детали, включающей в себя цилиндрическую часть, и внутренний выступ, в которой
внутренний выступ выполнен с центральным отверстием, внутренняя цилиндрическая поверхность которого является поверхностью качения роликов центрального ряда,
при этом на боковых поверхностях внутреннего выступа наружной кольцевой секции образованы дорожки качения для шариков боковых рядов соосные с осью радиально-упорного подшипника,
причем боковые дорожки качения на обращенных друг к другу внутренней боковой поверхности кольцевого фланца внутренней кольцевой секции и боковой поверхности внутреннего выступа наружной кольцевой секции выполнены с равными средними диаметрами,
а боковые дорожки качения на обращенных друг к другу внутренней боковой поверхности кольцевой стенки внутренней кольцевой секции и боковой поверхности внутреннего выступа наружной кольцевой секции выполнены с равными средними диаметрами.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых одинаковые элементы обозначены одними и теми же ссылочными позициями.
Фиг. 1 - продольное сечение радиально-упорного подшипника.
Фиг. 2 - продольный разрез внутренней кольцевой секции радиально-упорного подшипника.
Фиг. 3 - продольный разрез наружной кольцевой секции радиально-упорного подшипника.
Внутренняя кольцевая секция 100 (фиг. 2) выполнена сборной и состоит из детали 101a типа ступицы и кольцевой стенки 104 толщиной, соединяемых при сборке радиально-упорного подшипника с использованием разъемного соединения.
101
103
105
106
12
12
Деталь 101 типа ступицы включает в себя цилиндрический участок 102 с внутренним монтажным отверстием 101а диаметром d и развитый в радиальном направлении кольцевой фланец 103 толщиной s с одной стороны цилиндрического участка 102. На внешней поверхности цилиндрического участка 102 образована дорожка 105 качения для роликов 500 центрального ряда. Дорожка 105 качения выполнена диаметром d в виде проточки от торцевой поверхности 102а к кольцевому фланцу 103 на внешней поверхности цилиндрического участка 102 с буртиком 108 со стороны кольцевого фланца 103. На внутренней боковой поверхности кольцевого фланца 103 выполнена дорожка 106 качения со средним диаметром d для шариков 400 бокового ряда, соосная с осью Oрадиально-упорного подшипника. В теле цилиндрического участка 102 перпендикулярно оси O радиально-упорного подшипника сделано смазочное отверстие 110, для подачи смазки во внутреннюю область радиально-упорного подшипника.
107
12
106
107
Кольцевая стенка 104 выполнена с нижним выступом 109, который в собранном радиально-упорном подшипнике является буртиком дорожки 105 качения цилиндрического участка 102. На внутренней боковой поверхности кольцевой стенки 104 для шариков 300 бокового ряда выполнена дорожка 107 качения со средним диаметром d и соосная с осью O радиально-упорного подшипника. В общем случае обращенные друг к другу дорожки 106 и 107 качения могут быть выполнены с разными средними диаметрами, т.е. d ≠ d, обычно эти средние диаметры принимаются равными.
103
104
Периферийные цилиндрические поверхности 103b и 104b кольцевого фланца 103 и кольцевой стенки 104 внутренней секции 100 выполнены с равными диаметрами d=d, на которых образованы канавки 103а и 104а для уплотнителей Уn (см. фиг. 1).
Боковая кольцевая стенка 104 устанавливается на части внешней поверхности цилиндрического участка 102 со стороны торцовой поверхности 102а цилиндрического участка 102 с использованием разъемного соединения, например, соединения по любой из известных посадок.
103
104
Толщина s кольцевого фланца 103 и толщина s боковой стенки 104 устанавливаются индивидуально в зависимости от конкретных технических требований к конструкции радиально-упорного подшипника по полезной модели.
201
203
Наружная кольцевая секция 200 (фиг. 3) выполнена в виде ступенчатой цилиндрической детали, включающей в себя цилиндрическую часть 201, шириной b, и внутренний выступ 202 шириной b.
12
Внутренний выступ (202) выполнен с центральным отверстием (204) соосным с осью O радиально-упорного подшипника, внутренняя цилиндрическая поверхность (205) центрального отверстием (204) является поверхностью качения роликов (500) центрального ряда,
12
206
207
206
207
106
107
КУ
ТБ
На боковых поверхностях внутреннего выступа 202 образованы дорожки 206 и 207 качения для шариков 300 и 400 боковых рядов радиально-упорного подшипника. Дорожки 206 и 207 качения соосны с осью Oрадиально-упорного подшипника и имеют равные средние диаметры d=-d. В общем случае, средние диаметры d и d могут быть выполнены разных размеров, т.е. d≠d. Дорожки 206 и 207 качения могут быть углублены в тело внутреннего выступа 202. Для этого на боковых поверхностях внутреннего выступа 202 образованы кольцевые углубления 208, 209, на донных поверхностях которых сделаны дорожки 206 и 207 качения. Радиальная высота h кольцевых углублений 208 и 209 в общем случае устанавливается в зависимости от диаметральных размеров сепараторов 301 или 401, для принятых диаметров d шариков 300 и 400 боковых рядов (см. фиг. 1). На фиг. 3 показан пример исполнения кольцевых углублений 208 и 209, верхняя боковая сторона которых совпадает с внутренней цилиндрической поверхностью 203 цилиндрической части 201.
206
207
В общем случае средние диаметры дорожек 206 и 207 качения на боковых поверхностях внутреннего выступа 202 могут быть различными, т.е. d≠d, обычно, эти средние диаметры принимаются равными.
203
103
104
Диаметр d внутренней поверхности 203 цилиндрической части 201 наружной кольцевой секции 200 по обе стороны от внутреннего выступа 202 выполнен больше диаметров d и d периферийных цилиндрических поверхностей 103b и 104b кольцевого фланца 103 и кольцевой стенки 104 внутренней кольцевой секции 100 (см. фиг. 2).
12
Боковые дорожки 106 и 207 качения на обращенных друг к другу внутренней боковой поверхности кольцевого фланца 103 внутренней кольцевой секции 100 и боковой поверхности внутреннего выступа 202 наружной кольцевой секции 200 выполнены соосными по O радиально-упорного подшипника и с равными средними диаметрами.
Боковые дорожки 107, 206 качения на обращенных друг к другу внутренней боковой поверхности кольцевой стенки 104 внутренней кольцевой секции 100 и внутренней боковой поверхности внутреннего выступа 202 наружной кольцевой секции 200 выполнены соосными по On радиально-упорного подшипника и с равными средними диаметрами.
Сборка радиально-упорного подшипника
При сборке радиально-упорного подшипника на дорожку 105 качения цилиндрического участка 102 внутренней кольцевой секции 100 устанавливаются ролики 500 центрального ряда (фиг. 1), собранные в сепараторе 501. Дальше на дорожку 106 качения кольцевого фланца 103 детали 101 типа ступица внутренней кольцевой секции 100 устанавливаются шарики 400 бокового ряда, собранные в сепараторе 401. Затем устанавливается наружная кольцевая секция 200, дорожка 205 качения которой скользит по роликам 500 центрального ряда до контакта боковой дорожки 207 качения внутреннего выступа 202 наружной кольцевой секции 200 с шариками 400 бокового ряда. После этого на дорожку 206 качения внутреннего выступа 202 наружной кольцевой секции 200 устанавливаются шарики 300 бокового ряда, собранные в сепараторе 301. Последней устанавливается кольцевая стенка 104 внутренней кольцевой секции 100, внутренняя цилиндрическая поверхность которой скользит по дорожке 105 качения внутренней кольцевой секции 100 до контакта дорожки 107 качения кольцевой стенки 104 внутренней кольцевой секции 100 с шариками 300 бокового ряда. Отсутствие контакта между роликами 500 центрального ряда и буртиками 108 и 109 внутренней кольцевой секции 100 обеспечивается подбором осевых размеров упомянутых буртиков 108 и 109 внутренней кольцевой секции 100, внутреннего выступа 202 наружной кольцевой секции 200 с учетом диаметров шариков 300 и 400 боковых рядов.
Работа радиально-упорного подшипника
Радиальная нагрузка от внешней детали воспринимается цилиндрической частью 201 наружной кольцевой секции 200 радиально-упорного подшипника. Через внутренний выступ 202 наружной кольцевой секции 200 радиальная нагрузка передается на дорожку 205 качения и от нее роликам 500 центрального ряда. От них через дорожку качения 105 радиальная нагрузка передается на цилиндрический участок 102 внутренней кольцевой секции 100 и через нее на вал.
Осевая правая нагрузка от наружной детали воспринимается цилиндрической частью 201 наружной кольцевой секции 200. Через внутренний выступ 202, дорожку 206 качения на внутреннем выступе 202 наружной кольцевой секции 200 осевая правая нагрузка передается шарикам 300 бокового ряда. От шариков 300 бокового ряда через дорожку 107 качения осевая правая нагрузка передается кольцевой стенке 104 внутренней кольцевой секции 700, дальше на систему осевой фиксации радиально-упорного подшипника и через нее на вал.
Осевая левая нагрузка от наружной детали воспринимается цилиндрической частью 201 наружной кольцевой секции 200. Через внутренний выступ 202, дорожку 207 качения на внутреннем выступе 202 наружной кольцевой секции 200 осевая правая нагрузка передается шарикам 400 бокового ряда. От шариков 400 бокового ряда через дорожку 106 качения осевая левая нагрузка передается кольцевому фланцу 103 внутренней кольцевой секции 700 и от нее на вал.
Необходимо иметь ввиду, что в формуле полезной модели любая ссылочная позиция в скобках не должна интерпретироваться как ограничение пункта формулы полезной модели.