Подшипник качения

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к подшипникам качения бессепараторного типа.
Известен подшипник качения радиальный роликовый бессепараторный, содержащий внутреннее, наружное кольца и ролики, на буртике колец и торцевых участках удлиненных роликов которого нарезаны эвольвентные прямозубые колеса, находящиеся в зацеплении друг с другом, выполняющие функцию сепаратора, при этом в торцевых сечениях подшипника образованы планетарные зубчатые механизмы с зеркальным отображением их зубьев и впадин, числом зубьев, удовлетворяющим условиям сборки (патент RU №2135851, МПК F16C 19/22, опубл. 1999).
Недостатком подшипника является усложнение конструкции и увеличение осевых габаритов подшипника.
Известен бессепараторный роликовый подшипник качения, содержащий внутреннее и наружное кольца и роликовые тела качения (с одинаковыми или разными диаметрами), на которых помимо дорожек качения выполнены эвольвентные прямозубые венцы с равным или противоположным смещением, находящиеся друг с другом в зацеплении. Наружное и внутреннее кольца выполнены цельными, а роликовые тела качения сборными, состоящими из деталей с цилиндрическими рабочими поверхностями и деталей с зубчатыми венцами, пристыкованных друг к другу (патент RU №2331000, МПК F16C 19/22, опубл. 2008).
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 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). 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 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.
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 твердосмазывающий 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 эквидистантна 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 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 F16C19/22, F16C33/36, 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.
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 (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 бессепараторный подшипник качения, содержащий концентрично или параллельно относительно друг друга расположенные кольца или диски с расположенными на них дорожками качения, каждая из которых расположена на одном из колец или диске, между которыми расположены тела качения так, что каждое из тел качения контактирует по площадке контакта только с одной из дорожек качения и контактирует по площадкам контакта не менее чем с двумя телами качения, контактирующими с другой из дорожек качения, расположенной на другом кольце или диске. Каждое из тел качения, контактирующих с дорожкой качения, контактирует по площадкам контакта не менее чем с двумя телами качения, контактирующими с другой из дорожек качения, расположенной на другом кольце или диске (Патент RU №2269685, МПК F16C 19/50, 10.02.2006).
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 обеспечение равномерного зазора между телами качения и предотвращение увеличения люфта в подшипнике качения в процессе его эксплуатации.
Техническим результатом является повышение работоспособности подшипника.
Технический результат достигается в подшипнике качения, содержащем концентрично расположенные кольца с дорожками качения и тела качения, расположенные между дорожками качения так, что тела качения, контактирующие по площадке контакта с любой из дорожек качения, контактируют с двумя телами качения и не контактируют между собой, при этом тела качения выполнены с взаимно эквидистантными погрешностями «седлообразность» и «бочкообразность», причем с дорожками качения контактируют тела качения с одинаковой погрешностью, а между ними расположены тела качения с эквидистантной им погрешностью.
Сущность конструкции заключается в последовательном сочетании тел качения с эквидистантными поверхностями (комплементарными по форме погрешностей в продольном направлении), в частности в последовательном контактировании тел качения бессепараторного подшипника с эвкидистантными поверхностями контакта, выполненными в продольном направлении с погрешностью «седлообразность» и «бочкообразность» в пределах допуска.
При этом погрешность одной формы компенсируется погрешностью другой формы или эквидистантным расположением образующих указанных поверхностей.
«Бочкообразность» является частным видом отклонения профиля продольного сечения, при котором образующие непрямолинейны и диаметры увеличиваются от краев к середине сечения (ГОСТ 24462-83).
«Седлообразность» является частным видом отклонения профиля продольного сечения, при котором образующие непрямолинейны и диаметры уменьшаются от краев к середине сечения (ГОСТ 24462-83).
В результате компенсации погрешностей одних тел качения другими достигается более плотный контакт поверхностей трения качения за счет образования контактов по линии, что позволяет избежать пластической деформации тел качения, характерной при контакте в точке. Отсутствие пластической деформации тел качения препятствует увеличению зазоров между телами качения и увеличению люфта в процессе использования подшипника, что позволяет продлить срок службы и повысить работоспособность подшипника.
На фиг. 1 показан трехрядный бессепараторный подшипник качения в разрезе.
На фиг. 2 показана схема контакта бочкообразного тела качения с седлообразным телом в подшипнике качения.
Подшипник качения содержит концентрично расположенные наружное кольцо 1 и внутреннее кольцо 2. На кольцах 1 и 2 выполнены дорожки качения 3 и 4 соответственно. Между наружным кольцом 1 и внутренним кольцом 2 с чередованием контакта относительно друг друга расположены бочкообразные тела качения 5 (с погрешностью «бочкообразность») и седлообразные тела качения 6 (с погрешностью «седлообразность»). Тела качения 5 и 6 представляют собой ролики, установленные с возможностью компенсации существующих (в пределах допуска) в продольном направлении погрешностей «седлообразность» и «бочкообразность» и располагаются так, что с дорожками качения 3 и 4 контактируют тела качения с одинаковой погрешностью, а между ними расположены тела качения с эквидистантной им погрешностью. То есть, если все тела качения 5 с одинаковой погрешностью «бочкообразность» контактируют с дорожками качения 3 и 4, то все тела качения 6 с одинаковой погрешностью «седлообразность» контактируют только с телами качения 5 и не контактируют ни с одной из дорожек качения, и, наоборот, если все тела качения 6 с одинаковой погрешностью «седлообразность» контактируют с дорожками качения 3 и 4, то все тела качения 5 с одинаковой погрешностью «бочкообразность» контактируют только с телами качения 6 и не контактируют ни с одной из дорожек качения. Таким образом, достигается трехрядное расположение тел качения. При этом тела качения, контактирующие по площадке контакта с любой из дорожек качения 3 или 4 (наружные ряды), контактируют с двумя телами качения среднего ряда и не контактируют между собой. Тела качения среднего ряда также не контактируют между собой.
Подшипник работает следующим образом. В процессе использования подшипника качения, тела качения 5 и 6 перемещаются между рабочими поверхностями дорожек качения концентрично расположенных колец 1 и 2 и контактируют при этом по площадке контакта с дорожками качения 3 или 4, соответственно, и друг с другом. В результате взаимной компенсации погрешностей бочкообразных тел качения 5 и седлообразных тел качения 6, за счет обеспечения контакта между телами качения по линии, происходит более плотный контакт поверхностей трения качения, что позволяет избежать пластической деформации тел качения и, соответственно, препятствует увеличению зазоров между телами качения и препятствует увеличению люфта в процессе эксплуатации подшипника. Это обеспечивает повышение работоспособности и увеличение срока службы подшипника.
Таким образом, расположение в подшипнике качения между дорожками качения концентрично расположенных колец тел качения, выполненных с погрешностью «седлообразность» и «бочкообразность» с чередованием контакта бочкообразного тела качения с седлообразным телом качения относительно друг друга с возможностью компенсации погрешности контактирующих тел качения, обеспечивает повышение работоспособности подшипника.