РОЛИКОВЫЙ ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ
ROLLER BEARING

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подшипникам качения.
Подшипники поддерживают вращающиеся валы и оси в пространстве, воспринимают при этом действующие на них радиальные и осевые нагрузки.
Подшипники делятся на подшипники скольжения и качения. В подшипниках качения в качестве элементов качения используют шарики или ролики. Соответственно, подшипники качения делятся на шариковые и роликовые.
Роликовые подшипники качения применяют при необходимости восприятия существенно больших радиальных нагрузок в сравнении с шариковыми подшипниками.
Известен роликовый подшипник качения, содержащий внутреннее и наружное кольцо с дорожками качения и расположенные между дорожками качения тела качения в виде цилиндрических роликов (см., например, рис. 248, а-г учебника Д.Н. Решетова «Детали машин», издание третье, М., «Машиностроение», 1974 год). Подшипник может быть с короткими (рис. 248, а-д) роликами и длинными роликами (рис. 248г).
Основным недостатком известного подшипника является восприятие относительно низких осевых нагрузок, так как эти нагрузки воспринимаются и передаются торцевой частью цилиндрических роликов.
Известен роликовый подшипник качения, содержащий внутреннее и наружное кольца с дорожками качения, выполненными в виде эквидистантных поверхностей однополостного гиперболоида, и расположенный между дорожками качения один ряд цилиндрических роликов (см. патент №2585437 С2 РФ Опубликован 27.05.2016).
По совокупности существенных признаков указанный роликовый подшипник принят в качестве прототипа.
Известному подшипнику присущ существенный недостаток. Подшипник обеспечивает восприятие только односторонних осевых нагрузок. Для восприятия двухсторонних осевых нагрузок в подшипниковом узле необходимо использование второго подшипника с другим рядом расположения роликов, что в целом снижает жесткостные показатели конструкции, так как увеличивают осевые размеры опоры.
Предлагаемый роликовый подшипник свободен от указанного недостатка известного роликового подшипника. В конструкции подшипника обеспечено восприятие двухсторонних (разнонаправленных) осевых нагрузок при сохранении ширины подшипника, размеров цилиндрических роликов и сохранение восприятия подшипником действующей радиальной нагрузки.
Перечисленные технические результаты достигаются за счет того, что в известном роликовом подшипнике, содержащем внутреннее кольцо и наружное кольцо с дорожками качения, выполненными в виде эквидистантных поверхностей однополостного гиперболоида, и расположенный между дорожками качения один ряд цилиндрических роликов, согласно изобретению половина из числа цилиндрических роликов подшипника контактирует с одним семейством прямолинейных образующих дорожек качения внутреннего и наружного колец подшипника, другая половина из числа цилиндрических роликов контактирует с другим семейством прямолинейных образующих указанных поверхностей дорожек качения, при этом цилиндрические ролики с указанным различием их контакта с прямолинейными образующими поверхностей колец дорожек качения расположены поочередно в ряду роликов.
Предложенный роликовый подшипник качения проиллюстрирован на фиг. 1 и 2.
p
На фиг. 1 приведен участок катящей поверхности 1 внутреннего кольца подшипника (вид на кольцо сверху) шириной В, образованной вращением прямых образующих 2 или 3 относительно продольной оси А-А кольца. На фиг. 2 показана развертка катящей поверхности 1 внутреннего кольца подшипника (вид на внутреннее кольцо подшипника сверху) и предлагаемое расположение роликов относительно кольца подшипника на примере шестироликового подшипника. Оси роликов подшипника параллельны прямым образующим 2 и 3. Катящая поверхность наружного кольца подшипника на рис. 2 не приведена, так как она эквидистантна поверхности 1 на фиг. 1, и расположена эта поверхность на расстоянии, равном диаметру роликов d подшипника. Вращение роликов 2 и 3 относительно оси А-А формирует поверхность, аналогичную поверхности, образуемой вращением гиперболы относительно оси А-А на этих рисунках. (См. И.Н. Бронштейн и К.А. Семендяев «Справочник по математике». Госиздат техн. литературы. М.: 1956. С. 231 и рис. 221).
Внутреннее кольцо роликового подшипника качения (фиг. 1) имеет поверхность качения 1 цилиндрических роликов 2 и 3, выполненную в виде поверхности однополостного гиперболоида (см. рис. 221 указанного справочника по математике и текст к нему). Катящая поверхность наружного кольца роликового подшипника эквидистантна поверхности 1 и отстает от нее на расстоянии d, равном диаметру d роликов подшипника, расположенных между этими поверхностями. Ширина катящих поверхностей (внутреннего и наружного колец подшипника) равна В на фиг. 1 и 2.
Согласно указанному источнику по математике материалы на фиг. 1 полностью отражают взаимное расположение цилиндрических роликов 2 и 3 относительно катящей поверхности качения 1 подшипника, выполненной в виде поверхности однополостного гиперболоида. При этом ось 4 на фиг. 1 является продольной осью А-А подшипника, относительно которой вращаются цилиндрические ролики 2 и 3. Продольные оси роликов 2 и 3 на фиг. 1 совпадают с прямыми образующими поверхности 1 однополостного гиперболоида и образуют угол α с продольной осью 4 подшипника. Ось 5 на фиг. 1 и 2 является поперечной осью подшипника. Она же является осью катящей поверхности 1 подшипника. При этом штрихпунктирные прямые 6 на фиг. 2 иллюстрируют концевые поверхности кольца 1 при его развертке.
В разработанном подшипнике использовано свойство однополостного гиперболоида иметь два семейства прямолинейных образующих, что, в нашем случае, равнозначно возможному наличию в подшипнике двух семейств расположений цилиндрических роликов, перекатывающихся по одной и той же поверхности 1 кольца подшипника шириной В, выполненной в виде поверхности однополостного гиперболоида.
Для равномерного восприятия подшипником радиальной и осевой нагрузок оптимальным является поочередное расположение роликов с указанным различием их контакта с дорожками качения внутреннего и наружного колец подшипника. Отмеченное означает, что оси роликов 2 и 3 подшипника располагают с шагом b поочередно под углом а к продольной оси 4 подшипника, что отражено на фиг. 2.
Таким образом, предложена конструкция однорядного роликового подшипника качения с цилиндрическими роликами, обеспечивающего восприятие радиальных и разнонаправленных осевых нагрузок. Применение разработанного подшипника позволяет использовать в промышленности существенно более компактные подшипниковые узлы.