РОЛИКОПОДШИПНИК ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА
ROLLER BEARING FOR RAILWAY CAR

Предпосылки к созданию изобретения
Настоящее изобретение в общем имеет отношение к созданию роликоподшипников с коническими роликами (конических роликоподшипников), а более конкретно к созданию усовершенствованной комбинации сепаратора подшипника качения и внутреннего кольца подшипника для роликоподшипников с коническими роликами, предназначенных для использования в железнодорожном вагоне.
Известны роликоподшипниковые узлы, каждый из которых содержит два ряда конических роликоподшипников, предварительно собранных и образующих автономный, предварительно смазанный узел, предназначенный для установки на цапфе на конце оси или вала. Такие подшипниковые узлы используют как подшипниковые узлы для железнодорожного вагона, установленные на цапфах на концах осей вагона. В подшипниковых узлах этого типа типично используют два ряда конических роликоподшипников, установленных на каждом конце общего наружного кольца подшипника, причем их соответствующие внутренние кольца подшипника имеют внутренний диаметр, выбранный таким образом, что обеспечивается посадка с натягом на шейке оси, при этом цилиндрическая втулка или распорная гильза, установленная между внутренними кольцами подшипника, обеспечивает точною размещение на цапфе (шейке оси). Сепаратор удерживает конические ролики в каждом ряду смещенными друг от друга и надлежащим образом выровненными. Уплотняющие прокладки, установленные на каждом конце наружного кольца подшипника, обеспечивают плотный контакт с износостойкими кольцами, которые опираются на внешние концы соответствующих внутренних колец подшипника на каждом конце узла.
При типичной установке в железнодорожном вагоне на внутреннем (бортовом) конце шейки оси при помощи механической обработки образуют галтель. Опорное кольцо, имеющее поверхность, комплементарную к контуру галтели, и опорную поверхность для входа в зацепление с внутренним концом внутреннего износостойкого кольца, точно устанавливает подшипниковый узел на цапфе. Торцевая крышка подшипника, установленная на конце оси при помощи болтов, ввинченных в отверстия на конце оси, входит в зацепление с внешним (забортным) износостойким кольцом и зажимает весь узел на конце оси. Износостойкие кольца типично имеют внутренний диаметр, выбранный таким образом, что обеспечивается посадка с натягом на цапфу по меньшей мере на участке их длины, так что весь узел напрессовывается в виде единого блока на конец участка цапфы на оси.
Сущность изобретения
Узел конического роликоподшипника имеет внутреннее кольцо подшипника, выполненное в виде конуса, надетое на участок цапфы оси или вала, и внешнее кольцо подшипника. Внутреннее кольцо подшипника имеет обращенную наружу дорожку качения. Внешнее кольцо подшипника имеет обращенную внутрь дорожку качения. Роликовые элементы расположены между внутренней и внешней дорожками качения. Сепаратор представляет собой единую деталь, которая удерживает роликовые элементы смещенными друг от друга и надлежащим образом выровненными. Сепаратор преимущественно изготовлен из нейлона или из полимерного материала с волокнистым наполнителем, но также может быть изготовлен из стали.
Опорное кольцо имеет фасонную поверхность, комплементарную к фасонной поверхности галтели, образованной на валу, и входящую с ней в зацепление. Галтель идет от цапфы до заплечика вала. Фасонные поверхности взаимодействуют таким образом, чтобы предотвращать осевое движение опорного кольца вдоль вала. Круглое износостойкое кольцо вставляют с возможностью зацепления между внутренним кольцом подшипника и опорным кольцом. Сепаратор содержит внутреннее кольцо и внешнее кольцо, с образующими гнезда стержнями, идущими между ними. По меньшей мере один, а преимущественно все из образующих гнезда стержней содержат выступающую головку или канавку, образованные на обращенном внутрь участке. Каждое внутреннее кольцо подшипника содержит внешний краевой участок и внутренний краевой участок с канавкой или головкой, которые могут комплементарно входить в зацепление с головкой или канавкой в одном из образующих гнезда стержней в сепараторе подшипника качения.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан разрез шейки вала, имеющей установленный на ней узел конического роликоподшипника в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.2 детально показано частичное поперечное сечение конического роликоподшипника в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.3 показан вид в перспективе сепаратора для узла конического роликоподшипника в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.4 показан вид в перспективе внутреннего кольца подшипника для узла конического роликоподшипника в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.1, на которой узел конического роликоподшипника, обозначенный в общем виде позицией 10, показан установленным на цапфе 12 свободного, консольного конца вала или оси 14, а типично оси железнодорожного вагона. Цапфа 12 подвергнута механической обработке с очень жесткими допусками и заканчивается на ее внутреннем конце фасонной галтелью 22, переходящей в цилиндрический заплечик 18 оси 14. На свободном конце оси участок цапфы 12 заканчивается слегка коническим направляющим участком 24, позволяющим облегчить установку подшипникового узла на цапфу. Множество резьбовых отверстий 26 образованы в конце оси 14, в которые могут быть ввинчены винты или болты 28 для установки удерживающей крышки 30 подшипника на конце вала, позволяющей зажать подшипник в заданном положении, как это описано далее более подробно.
Узел 10 конического роликоподшипника предварительно собирают до его установки и зажима на цапфе 12 при помощи крышки 30 подшипника. Узел 10 конического роликоподшипника содержит одинарное наружное кольцо 32 подшипника, имеющее пару обращенных внутрь дорожек 34, 36 качения, образованных рядом с концами наружного кольца 32 подшипника, которые взаимодействуют с парой соответствующих внутренних колец 38, 40 подшипника, чтобы поддерживать два ряда конических роликов 42, 44 между ними. Внутреннее кольцо 38 подшипника имеет обращенную наружу дорожку 39 качения. Внутреннее кольцо 40 подшипника также имеет обращенную наружу дорожку качения. Центральная распорная втулка 46 расположена между внутренними кольцами 38, 40 подшипника для того, чтобы внутренние кольца подшипника имели точный промежуток друг от друга.
Наружное кольцо 32 подшипника имеет цилиндрические расточки 48, 50 на его противоположных концах, снаружи от обращенных внутрь дорожек 34, 36 качения, и пару узлов 52, 54 уплотнения, которые запрессованы соответственно в цилиндрические расточки 48, 50. Узлы 52, 54 уплотнения содержат соответствующие упругие уплотняющие элементы 56, 58, которые с трением прилегают к соответствующим поверхностям пары уплотняющих износостойких колец 60, 62 и образуют уплотнение относительно этих поверхностей, причем направленные внутрь концы уплотняющих износостойких колец 60, 62 входят в зацепление с соответствующими концами внутренних колец 38, 40 подшипника. Другой конец износостойкого кольца 60 введен в цилиндрическую расточку 64 в обращенном наружу по оси конце кольцевого опорного кольца 66, которое, в свою очередь, имеет расточку 68 на своем другом конце, размеры которой позволяют ввести в нее при посадке с натягом и при ходовой посадке цилиндрический заплечик 18 оси 14. Диаметр расточки 64 и внешний диаметр износостойкого кольца 60 выбраны так, чтобы обеспечивать посадку с натягом, так чтобы износостойкое кольцо 60 было запрессовано в опорное кольцо 66, которое подвергнуто точной механической обработке, чтобы создать фасонную внутреннюю поверхность 70, комплементарную к контуру галтели 22 и входящую в зацепление с ней, когда подшипник установлен на оси. Обращенный наружу конец износостойкого кольца 62 упирается в удерживающую крышку 30 подшипника.
Сепаратор 80 типично представляет собой единую конструкцию, изготовленную из полимерного материала, такого как нейлон. Материал сепаратора 80 обычно содержит волокнистый наполнитель, а обычно стекловолокна или углеродные волокна, или еще волокна из стали. Сепаратор 80 также может быть изготовлен из стали.
Можно видеть, что сепаратор 80 в основном представляет собой цилиндрическую конструкцию. Сепаратор 80 в основном содержит круглое внутреннее кольцо 81 и в основном круглое внешнее кольцо 83 большего диаметра. Множество образующих гнезда стержней 85 идут от внутреннего кольца 81 до внешнего кольца 83, чтобы обеспечивать конструктивную поддержку между внутренним кольцом 81 и внешним кольцом 83. Сепаратор 80 также содержит секцию 82 лапки, которая служит для удержания распорной гильзы 84 на месте.
Можно видеть, что каждый из образующих гнезда стержней 85 имеет головку 89, радиально выступающую внутрь из радиально внутреннего участка внутреннего кольца 81. Альтернативно, канавка может быть предусмотрена в радиально внутреннем участке каждого из образующих гнезда стержней 85. Один или несколько образующих гнезда стержней 85 могут иметь головку 89, но преимущественно каждый из образующих гнезда стержней содержит головку 89.
Каждое внутреннее кольцо 38 подшипника представляет собой в основном цилиндрическую конструкцию, имеющую в основном круговой внутренний краевой участок 93 и в основном круговой внешний краевой участок 95. Внешний краевой участок 95 содержит радиально выступающий наружу фланец 97, который входит в комплементарную фаску 99, образованную в одном из обращенных внутрь образующих гнезда стержней 85 сепаратора 80 подшипника качения.
Внутреннее кольцо 38 подшипника также содержит канавку 101, образованную в радиально выступающей наружу кромке внутреннего краевого участка 93. Головка 89 одного из образующих гнезда стержней 85 входит в комплементарную канавку 101 во внутреннем краевом участке 93 внутреннего кольца 38 подшипника.
Альтернативно, внутреннее кольцо 38 подшипника может иметь выступающую головку, которая входит в комплементарную канавку в одном из образующих гнезда стержней 85.
Усовершенствованная компоновка внутреннего кольца 38 подшипника и сепаратора 80 подшипника качения упрощает сборку узла роликоподшипника.
Конические ролики 42 удерживаются на месте за счет взаимодействия между головкой 89 в одном из образующих гнезда стержней 85 сепаратора 80 подшипника качения и приемной канавкой 101 внутреннего кольца 38 подшипника. Такая сборочная единица может отгружаться как готовая для установки на цапфе 12 оси 14 железнодорожного вагона.
Кроме того, взаимодействие между головкой 89 сепаратора 80 подшипника качения и канавкой 107 внутреннего кольца 38 подшипника, при вводе выступающего наружу фланца 97 внутреннего кольца 38 подшипника в комплементарную фаску 99 одного из образующих гнезда стержней 85 сепаратора 80 подшипника качения, позволяет удерживать конические ролики 42 выровненными, что обеспечивает повышенные характеристики износостойкости при эксплуатации.
Головка 89 на одном из образующих гнезда стержней 85 типично имеет внешний радиальный размер от 0.25 до 1.25 мм и ширину от 0.5 до 3 мм. Канавка 101 на внутреннем краевом участке во внутреннем кольце 38 подшипника имеет комплементарные размеры, позволяющие ввести в нее головку 89.