ДВУХЪЯРУСНЫЙ ЭКСЦЕНТРИКОВЫЙ САМОУСТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ РАДИАЛЬНЫЙ ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ
BILEVEL ECCENTRIC SELF-ALIGNING RADIAL ROLLING BEARING

Изобретение относится к машиностроению, а именно к подшипникам, в которых тела качения расположены в два яруса и имеют три кольца - внутреннее, промежуточное и внешнее.
Известен радиальный подшипник, [1, стр.326, рис.16.13]. Он имеет внутреннее кольцо, фиксируемое на валу, и внешнее кольцо, которое имеет геометрическую ось, совпадающую с геометрической осью внутреннего кольца. Этот подшипник примем за аналог. Недостатком аналога является то обстоятельство, что он выполнен одноярусным и в связи с этим не может быть применен для необходимости использования двух независимых движений.
Известен трехколечный, или двухъярусный, шариковый подшипник [2, стр.110, рис.18]. Промежуточное кольцо в таком подшипнике приводится во вращение от специального миниатюрного двигателя.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является подшипник качения [3] по патенту на изобретение №2296252, опубликованному 27.03.2007 г. Этот подшипник выполнен двухъярусным с тремя кольцами - внутренним, промежуточным и наружным, между которыми помещены тела качения. Недостатком такого подшипника является невозможность его установки между деталями, геометрические оси которых смещены друг относительно друга.
Задачей изобретения является обеспечение передачи вращательного движения от внутреннего кольца подшипника к внешнему кольцу при несоосности геометрических осей внутреннего и внешнего колец. Это достигается тем что, геометрические оси внешней и внутренней поверхностей промежуточного кольца смещены на величину эксцентриситета геометрических осей внутреннего и внешнего колец.
Такая необходимость может возникнуть, например, при установке дополнительных сателлитов в планетарных редукторах для обеспечения их самоустанавливаемости, как это достигается по патенту [4], где между сателлитом и водилом помещается эксцентриковая втулка. Предлагаемый двухъярусный подшипник, будучи установлен между водилом и сателлитом, за счет эксцентриситета в среднем кольце обеспечит самоустановку сателлита и заменит трение скольжения на трение качения, что приведет к повышению коэффициента полезного действия механизма.
Сущность изобретения заключается в том, что предлагается двухъярусный эксцентриковый самоустанавливающийся радиальный подшипник качения, включающий в себя внутреннее, промежуточное и наружное кольца и размещенные между кольцами тела качения, при этом геометрические оси внешней и внутренней цилиндрических поверхностей промежуточного кольца подшипника выполнены эксцентричными, а величина эксцентриситета выбирается не более половины суммы наименьшей и наибольшей толщин промежуточного кольца.
1
2
1
2
1
2
Предлагаемый двухъярусный самоустанавливающийся радиальный подшипник качения показан на фигуре, где обозначены 1 - внутреннее кольцо подшипника, 2 - промежуточное кольцо подшипника, 3 - наружное кольцо подшипника, 4 - первый ярус тел качения, расположенный между наружной цилиндрической поверхностью кольца 1 и внутренней цилиндрической поверхностью промежуточного кольца 2, 5 - второй ярус тел качения, расположенный между наружной цилиндрической поверхностью промежуточного кольца 2 и внутренней цилиндрической поверхностью наружного кольца 3 подшипника. Точкой O обозначен геометрический центр внутреннего кольца 1 подшипника, а точкой О - геометрический центр наружного кольца 3, смещение осей достигается за счет того, что внешняя и внутренняя цилиндрические поверхности промежуточного кольца подшипника выполнены эксцентричными с эксцентриситетом е, при этом толщина стенки среднего кольца оказывается переменной по периметру и имеет наименьшую толщину S и наибольшую толщину S. С тем чтобы промежуточное кольцо оставалось замкнутым, величина эксцентриситета е выбирается не более половины суммы наименьшей S и наибольшей S толщин промежуточного кольца.
1
1
2
1
2
1
2
1
Работает предлагаемый подшипник следующим образом. При вращении внутреннего кольца 1 совместно с деталью, на которую устанавливается это кольцо, относительно оси O первый ярус тел качения 4 также вращается относительно оси O, а второй ярус тел качения 5, за счет эксцентричности наружной цилиндрической поверхности среднего кольца 2 относительно его внутренней цилиндрической поверхности, вращается относительно оси О, отстоящей от O на величину е. Совместно с телами качения 5 относительно оси О вращается и наружное кольцо 3. При этом геометрическая ось наружного кольца 3 может занимать любое положение между точками O и О, т.е. может совершить круговое движение относительно оси O по радиусу е, что и определяет самоустанавливаемость наружного кольца и всего подшипника в целом.
Самоустанавливаемость наружного кольца может быть доказана по известной формуле подвижности Чебышева П.Л.
W=3n-2p,
где n - число подвижных звеньев, а р - число шарниров рассматриваемой цепи.
Относительно внутреннего кольца 1 подвижными являются два звена, а именно промежуточное кольцо 2 и наружное кольцо 3, т.е. n=2. В этой цепи два шарнира - по числу ярусов тел качения 4 и 5, т.е. р=2, тогда W=3·2-2·2=6-4=2.
Это означает, что наружное кольцо имеет две степени свободы, т.е. может самоустанавливаться.
Источники информации
1. Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений. - 5-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., 1991. - 383 с.: ил.
2. Шестов С.А. Гироскоп на земле, в небесах и на море. - М.: Знание, 1989. - 192 с.
3. Патент РФ №2296252 С2 от 20.06.2005.
4. Патент РФ №2397384 С1 от 10.06.2009.
5. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: Учеб. для втузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. - 640 с.