УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОКРУЖНОЙ ФИКСАЦИИ ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ
DEVICE FOR THE ROLLING BEARING CIRCUMFERENTIAL FIXATION

Устройство для окружной фиксации подшипника качения представлено на 10 чертежах.
На схеме I (фиг. 1 … фиг. 7) показаны основные варианты предлагаемого конструктивного решения.
На фиг 1 и фиг. 2 даны сечения А-А, Б-Б и В-В, показывающие исходный вариант устройства, поясняющий суть изобретения.
Предлагаемое устройство содержит подшипник качения 1 и корпус 2. В радиальном зазоре между наружным кольцом 3 подшипника 1 и корпусом 2 имеется упругое кольцо 4, которое предназначено для уменьшения жесткости системы. Деформации упругого кольца 4 позволяют подшипнику 1 совершать радиальные колебательные перемещения, которые необходимы для создания нормальных условий работы ротора 5.
Устройство предназначено для окружной фиксации наружного кольца 3 подшипника 1 без помех для его радиальных колебательных перемещений относительно корпуса.
Эта фиксация предотвращает окружное проскальзывание наружного кольца 3 относительно корпуса 2, что в противном случае может вызвать износ и перегрев деталей подшипника, корпуса и других деталей.
Известные из практики попытки зафиксировать непосредственно на корпусе наружное кольцо подшипника, работающего в колебательном режиме, приводили к наклепам и другим повреждениям на поверхностях корпуса, что само по себе является дефектом и свидетельствует о наличии ударных воздействий на детали подшипника, что сокращает его ресурс.
Для окружной фиксации подшипникового кольца 3 предлагается ввести плавающее кольцо 6, имеющее две пары элементов фиксации. В каждой паре расположение элементов фиксации диаметрально противоположно друг к другу, а оси симметрии пар взаимно перпендикулярны. Каждый элемент фиксации может быть расположен с внешней, с внутренней или с торцевой стороны плавающего кольца 6.
В корпусе 2 и на торце наружного кольца 3 подшипника 1 выполнены по два элемента фиксации, расположенные диаметрально противоположно друг к другу.
Элемент фиксации представляет собой выступ или паз.
В собранном состоянии выступы всех деталей конструкции вставлены в соответствующие пазы сопряженных деталей.
Одна пара элементов фиксации плавающего кольца 6 фиксирует его окружное положение относительно корпуса 2 за счет сцепления с элементами фиксации корпуса. Другая пара элементов фиксации кольца 6 фиксирует его окружное положение относительно наружного кольца 3 подшипника 1.
На фиг. 1 и фиг. 2 в сечениях «А-А» и «Б-Б» показаны два выступа 7, которые выполнены на внешней стороне плавающего кольца 6 и вставлены в ответные пазы 8 корпуса 2. Пазы 9, расположенные на внутренней стороне плавающего кольца 6, охватывают выступы 10, которые выполнены на торце наружного кольца 3 подшипника 1.
В процессе работы радиальные перемещения подшипника 1 совместно с ротором 5 совершаются в разных направлениях, при этом вектор колебаний вращается вокруг оси вращения ротора.
Перемещения подшипника 1, направленные вдоль оси симметрии пары элементов фиксации зацепления наружного кольца 3 с плавающим кольцом 6, возможны за счет смещения подшипника 1 относительно плавающего кольца 6 с проскальзыванием выступов 10 в пазах 9.
Перемещения подшипника 1, направленные вдоль оси симметрии пары элементов фиксации в зацеплении между плавающим кольцом 6 и корпусом 2, возможны за счет смещения подшипника 1 вместе с плавающим кольцом 6, с проскальзыванием выступов 7 в пазах 8.
Промежуточные направления перемещений подшипника 1 возможны за счет частичных сдвигов одновременно вдоль обеих этих осей.
Для предотвращения вероятности защемления в элементах фиксации контактные поверхности выступов выполнены цилиндрической формы с образующей в виде дуги окружности. Такая конструкция представлена на фрагментах «Г» и «Д», где показаны варианты с цилиндрической формой выступов 11 и 12.
Для уменьшения массы и инерционности плавающего кольца 6 оно имеет усложненную форму за счет уменьшения сечения на участках между элементами фиксации.
На фиг. 3 в сечениях «Е-Е» и «Ж-Ж» показан один вариант плавающего кольца 13 облегченной конструкции с уменьшенной радиальной толщиной. В качестве элемента фиксации в отличие от паза 9, показанного на виде «А-А», дается выступ 14, выполненный на внутренней стороне плавающего кольца 13. Выступ 14 вставлен в паз 15, который вырезан в кольцевом выступе 16, расположенном на торце наружного кольца 3 подшипника 1. На фрагменте «К» вместо выступа 14, как вариант, показан выступ 17 с цилиндрической формой контактных поверхностей.
На фиг. 4, на виде «Л-Л» и на фрагменте «М-М» на корпусе 2 в качестве элемента фиксации дается пара выступов 18 вместо пазов 8, данных на видах «А-А», «Б-Б», «Е-Е» и «Ж-Ж». Выступ 18 входит в паз 19 или 20 плавающих колец 21 или 22, которые представляют собой еще два возможных варианта облегченной конструкции.
С целью упрощения изготовления наружного кольца 3 подшипника 1, а также с целью использования деталей подшипника стандартного исполнения на торце наружного кольца 3 вместо выступа 10 (в сечении «А-А» и «Б-Б») установлен осенаправленный штифт 27, который находится в зацеплении с пазом 28 плавающего кольца 21, как показано на виде «Л-Л» и на фрагменте «Н-Н».
В качестве элемента фиксации можно использовать шарик 29, который вставлен между плавающим кольцом 22 и подшипниковым кольцом 3.
Для установки шарика 29 возможны два варианта исполнения. Вариант, показанный на виде «Л-Л» и на фрагменте «П-П», предусматривает лунку 30 на торце наружного кольца 3 подшипника 1, а на торце плавающего кольца 22 - радиально направленный паз 31 в виде желоба полукруглого сечения. Другой вариант представлен на фрагментах «Р» и «С-С». Здесь лунка 32 под шарик 29 выполнена на торце плавающего кольца 22, а на торце наружного кольца 3 предусматривается радиально направленный паз 33 в виде желоба полукруглого сечения.
Аналогичным образом, вместо шарика может быть установлен ролик 34 с радиально направленным положением оси, как показано на фиг. 5, на виде «Т-Т» и на фрагменте «Х-Х».
По конструктивным или технологическим соображениям в качестве элемента фиксации в корпусе 2 предлагаются варианты съемного выступа вместо выступа 18, данного в сечениях «Л-Л» и «М-М». На фиг. 5, на виде «Т-Т» и на фрагментах «У-У» и «Ф-Ф» представлены два варианта съемных выступов в виде вкладышей 23 и 24, вставленных в пазы 25 плавающего кольца 26, которое представляет собой еще один из возможных вариантов облегченной конструкции.
На схеме II (фиг. 6, фиг. 7, фиг. 8, сечения «Ц-Ц» и «Ч-Ч», «Ш-Ш» и «Щ-Щ») предлагается вариант конструкции, позволяющий расширить свободу выбора материала, например, по износостойкости, по антифрикционным и другим свойствам. Это также дает возможность использовать подшипник стандартного исполнения. Для этого вводится обойма в двух вариантах 35 или 36, которая охватывает снаружи кольцо 3 подшипника 1. Соединение обоймы 35 или 36 с подшипниковым кольцом 3 выполняется по поверхности 37 любым известным способом.
На обойме 35 или 36 содержатся элементы фиксации для зацепления с плавающими кольцами 38 или 39. На видах «Ц-Ц», «Ч-Ч», «Ч1-Ч1» и «Щ-Щ» показаны выступы 40 на этих обоймах, которые вставлены в пазы 41 плавающих колец 38 и 39.
Конструктивно более сложный вариант обоймы 36 как более жесткий за счет наличия бурта 42 имеет технологические и иные преимущества, в том числе по способам закрепления на наружном кольце 3 подшипника 1.
На фрагментах «Ш1» и «Щ1» показаны варианты закрепления обоймы 36 на подшипниковом кольце 3 с минимальными изменениями этого кольца. На фрагменте «Ш1» закрепление обоймы 36 выполнено с помощью штифта 43, а на фрагменте «Щ1» вместо штифта использован шарик 44.
На фрагменте «Ц1» показан вариант аналогичного закрепления обоймы 35 на подшипниковом кольце 3 с помощью шарика 45.
На схеме III, на фиг. 9 и фиг. 10 даны варианты решений для герметичной системы охлаждения маслом упругого кольца 4. Для регламентированного расхода масла через полость расположения упругого кольца 4 необходимо уплотнять стыки в окружении этой полости.
С этой целью устанавливаются уплотнительные кольца 47 и 48. Масло поступает к полости расположения упругого кольца 4 по каналу 46.
Во избежание повышенных утечек масла из герметизируемой полости пазы 8 корпуса 2 вынесены из этой полости за пределы уплотнительного кольца 48, вставленного в кольцевой паз проставочного кольца 49.
Так как у плавающего кольца 50, находящегося в герметизируемой полости, отсутствует зацепление непосредственно на корпусе 2, то фиксация его на корпусе 2 происходит через проставочное кольцо 49, которое для зацепления с плавающим кольцом 50 имеет два элемента фиксации.
На фрагментах «Ю-Ю» и «Я-Я» даны варианты фиксации проставочного кольца 49 на корпусе 2. Оно может быть выполнено с помощью выступа 51 или вкладыша любой формы. В том числе можно использовать вкладыш 52, который имеет цилиндрическую форму (фрагмент «Ю-Ю»), или шарик 53, показанный на фрагменте «Я-Я». Закрепление проставочного кольца 49 на корпусе 2 может быть выполнено любым другим известным способом.
Из двух пар элементов фиксации плавающего кольца 50 одна зацепляет его с элементами фиксации проставочного кольца 49 (пазы 54 с выступами 55). Другая пара зацепляет его с элементами фиксации кольца 3 подшипника 1, что может быть выполнено в любом из вариантов, описанных ранее на фиг. 1 - фиг. 7, на фрагментах А-А, К, Ф-Ф, Ш-Ш и Щ-Щ.
Проставочное кольцо 49 можно применить и без уплотнительного кольца 48. Герметичность соединения с корпусом 2 может быть обеспечена любым известным способом.
На фиг. 10 показаны варианты без уплотнительного кольца 48. При этом проставочное кольцо 49 герметично прилегает к корпусу 2 по поверхности 56 за счет натяга или нанесения герметика. На фрагменте «Я1» дан вариант неразъемного соединения проставочного кольца 49 при помощи штифта 57.