БУКСА С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ РОЛИКОПОДШИПНИКОМ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к буксам железнодорожного транспорта, и может быть использована в опорах качения с цилиндрическими роликами, периодически нагружаемых осевыми силами большой величины.
Известно устройство буксы с цилиндрическими роликоподшипниками и осевой шаровой опорой [1]. Букса содержит двухрядный радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами. Подшипник включает в себя внутреннее кольцо, наружная поверхность которого является опорной дорожкой для роликов каждого ряда. Наружное кольцо содержит две цилиндрические опорные поверхности и торцовые поверхности бортов, определяющие рядное расположение роликов. Радиальное расположение роликов фиксируется сепаратором, окна в котором для каждого ряда роликов смещены на расстояние, равное половине радиального шага окон. Выполнение внутреннего кольца в виде втулки с цилиндрическими поверхностями позволяет уменьшить разноразмерность и отклонения форм дорожек для роликов и посадочных поверхностей для каждого ряда роликов. Это способствует более равномерному распределению нагрузки на тела качения.
Вместе с вышеизложенным следует отметить, что разноразмерность и погрешность форм посадочных поверхностей наружного кольца подшипника определяет неравномерную нагрузку на каждый ряд роликов. При качении это вызывает перекос осей роликов, что ограничивает быстроходность подшипника, а также его нагрузочную способность.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является букса с цилиндрическим роликоподшипником и шаровым подпятником, и в которой роликоподшипник включает в себя внутреннее и наружное кольца в виде втулок без бортов, сепаратор с центрирующим пояском, ролики и направляющие кольца [2]. Внутреннее кольцо подшипника фиксируется на шейке оси крышкой, а наружное кольцо с приставными опорными кольцами в корпусе - прижимной крышкой с осевой опорой. Осевое положение роликов, размещенных в пазах сепаратора, определяется торцовыми поверхностями пояска сепаратора и направляющих колец.
Отсутствие осевой нагрузки на торцовые поверхности роликов, окружная подвижность опорных поверхностей направляющих колец позволяют увеличить быстроходность подшипника, а повышенная точность опорных поверхностей дорожек роликов - его нагрузочную способность.
Однако следует отметить, что нагрузка на ролики с наименьшей консолью от предподступичной части оси (задний ряд) на порядок больше нагрузки на ролики, наиболее удаленные от предподступичной части оси (передний ряд) [3]. Положение консоли определяется конструктивными размерами центрирующего пояска сепаратора. Увеличение консоли переднего ряда подшипника приводит к неравномерному распределению радиальной нагрузки, к изгибу оси и недопустимым перекосам колец подшипника.
Цель полезной модели - повышение работоспособности буксовых подшипников за счет более равномерного распределения радиальной нагрузки между рядами роликов.
ш
p
ш
ш
p
Поставленная цель достигается тем, что в буксе с цилиндрическим роликоподшипником, установленным на буксовой шейке оси, содержащей корпус, прижимную крышку, осевую опору с шаровым подпятником, двухрядный радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами, внутренним и наружным кольцами в виде втулок без бортов, сепаратором из сегментов с телами качения [4], в торцовых поверхностях роликов с наибольшей консолью (передний ряд) и роликов с наименьшей консолью (задний ряд) подшипника выполнены соосные сферические углубления, в углублениях каждой пары роликов расположены тела качения - шарики с R=0,8R, при этом радиус сферических углублений равен (1,02…1,03)R, а торцовые поверхности роликов переднего ряда и заднего ряда размещены с осевым зазором, обеспечивающим самоустанавливаемость роликов при качении (R - радиус шарика, R - радиус ролика).
На фигуре 1 представлен продольный разрез буксового узла.
На фигуре 2 - сепаратор с телами качения.
Букса содержит корпус 1, шейку 2 оси, на которую установлен цилиндрический роликоподшипник, шаровой подпятник 3, контактирующий при осевой нагрузке с пятой. Роликоподшипник включает в себя внутреннее 4 и наружное 5 кольца в виде втулок без бортов, составной сегментный сепаратор 6, ролики 7 и направляющие кольца. Внутреннее кольцо подшипника фиксируется на шейке оси крышкой, а наружное кольцо с приставными опорными кольцами в корпусе 1 - прижимной крышкой 8 с осевой опорой.
Шарики 9, установленные между торцами роликов позволяют уменьшить консоль роликов переднего ряда таким образом, что имеется торцовой зазор, обеспечивающий самоустанавливаемость роликов при их качении.
Буксовый узел работает следующим образом. При движении железнодорожного состава радиальная нагрузка воспринимается двухрядным цилиндрическим роликоподшипником, осевая нагрузка - пятой в буксовой шейке оси 2, затем шаровым подпятником и осевой опорой.
Выполнение в торцах роликов сферических углублений и размещение в них шариков позволяет приблизить ролики с переднего ряда к роликам заднего ряда таким образом, что между роликами остается торцовый зазор, обеспечивающий самоустанавливаемость роликов при качении, а консоль роликоподшипниковой опоры уменьшается.
Приближение переднего ряда роликов к заднему позволяет уменьшить консоль расположения переднего ряда роликов, увеличить изгибную жесткость буксовой шейки оси.
Технико-экономическая эффективность предлагаемой конструкции заключается в следующем:
1. уменьшение осевого габарита буксы;
2. повышение работоспособности роликоподшипника буксы.
Список использованных источников
1. Пат. 58094 Российская Федерация, МПК B61F 15/12. Букса с цилиндрическим роликоподшипником / А.В. Бородин, В.П. Клюка, Ю.А. Иванова; заявитель и патентообладатель ОмГУПС. №2006116277; заявл. 11.05.06; опубл. 10.11.2006. Бюл. №31.
2. Пат. 65008 Российская Федерация, МПК B61F 15/12. Букса с цилиндрическим роликоподшипником / А.В. Бородин, Ю.А. Иванова; заявитель и патентообладатель ОмГУПС. №2007112328; заявл. 02.04.07; опубл. 27.07.2007. Бюл. №21.
3. Абашкин, В.В. Результаты контрольных испытаний работоспособности роликовых подшипников в буксах с упругими элементами / В.В. Абашкин // Повышение надежности и долговечности роликовых подшипников в буксах вагонов. Труды ВНИИЖТ, вып.583. М.: транспорт, 1978. С. 102-112.
4. Пат. 106694 Российская Федерация, МПК F16C 33/46. Сепаратор роликоподшипника буксы подвижного состава / А.В. Бородин, М.И. Ковалев; заявитель и патентообладатель ОмГУПС. №2011106853; заявл. 22.02.2011; опубл. 20.07.2011. Бюл. №20.