СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТА КАЧЕНИЯ И ЭЛЕМЕНТ КАЧЕНИЯ
PROCEDURE FOR FABRICATION OF ROLLING ELEMENT AND ROLLING ELEMENT

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к круговым и линейным опорам качения.
Известен элемент качения, содержащий тело качения с рабочей поверхностью качения, контактирующей с опорными поверхностями дорожек качения, шестерни, установленные соосно с телом качения и зацепленные с зубьями, расположенными эквидистантно дорожкам качения, при этом шестерни установлены на шлицевых концах цилиндрической оси, расположенной в сквозном гладком отверстии тела качения (см. патент US 6601551 B1, RABHI VIANNEY, опубл. 05.08.2003).
Из этого же источника информации известен способ изготовления элемента качения, заключающийся в том, что изготавливают, по меньшей мере, одно тело качения с рабочей поверхностью качения, контактирующей с опорными поверхностями дорожек качения, а также изготавливают синхронизирующие зубчатые шестерни, контактирующие с зубьями, расположенными эквидистантно опорным поверхностям и установленные соосно с осью вращения тела качения.
Недостатками известных технических решений являются низкая надежность работы контактной пары, особенно в механизмах с переменной скоростью движения. Так, при изменении скорости или направления вращения тела качения последнее проворачивается относительно шестерен и опорных поверхностей под действием момента инерции, что приводит к снижению надежности и ресурса пар качения.
Известен элемент качения, содержащий тело качения с рабочей поверхностью качения, контактирующей с опорными поверхностями дорожек качения, шестерни, установленные соосно с телом качения и зацепленные с зубьями, расположенными эквидистантно дорожкам качения, при этом шестерни зафиксированы от проворота относительно тела качения (см. патент Японии JP 9100836 А, ТНК СО LTD, опубл. 15.04.1997).
Из этого же источника известен и способ изготовления элемента качения, заключающийся в том, что изготавливают, по меньшей мере, одно тело качения с рабочей поверхностью качения, контактирующей с опорными поверхностями дорожек качения, а также изготавливают синхронизирующие зубчатые шестерни, контактирующие с зубьями, расположенными эквидистантно опорным поверхностям, установленные соосно с осью вращения тела качения и зафиксированные от проворота относительно тела качения вокруг их общей оси вращения.
Недостатки известного технического решения, являющегося наиболее близким к заявленным, заключаются в том, что технологически сложно обеспечить соосность посадочных шлицевых поверхностей тела качения, расположенных на противоположных его сторонах, а также синхронизацию углового положения противоположных шлицев.
Техническим результатом является повышение надежности работы за счет повышения точности изготовления.
Поставленная задача в части способа достигается тем, что при выполнении элемента качения изготавливают, по меньшей мере, одно тело качения с рабочей поверхностью качения, контактирующей с опорными поверхностями дорожек качения, а также изготавливают, по меньшей мере, одну синхронизирующую зубчатую шестерню, контактирующую с зубьями, расположенными эквидистантно опорным поверхностям, установленную соосно с осью вращения тела качения и зафиксированную от проворота относительно тела качения вокруг их общей оси вращения, отличающийся согласно изобретению тем, что тело качения и шестерню изготавливают в виде отдельных элементов - каждое со сквозным центральным отверстием, в отверстия тела качения и шестерни вводят ось цилиндрической формы, при этом шестерню устанавливают на торцевой стороне тела качения, а фиксируют проворот шестерни относительно тела качения при помощи, по меньшей мере, одного выступа или паза, расположенного на внутренней поверхности сквозных отверстий как тела качения, так и шестерни, а наружную поверхность цилиндрической оси снабжают, по меньшей мере, одним ответным пазом или выступом, взаимодействующим с выступом или пазом отверстий.
Поставленная задача решается также тем, что шестерню дополнительно фиксируют от разъединения с телом качения в направлении оси их совместного вращения.
Поставленная задача в части устройства достигается тем, что в элементе качения, содержащем тело качения с рабочей поверхностью качения, контактирующей с опорными поверхностями дорожек качения, по меньшей мере, одну шестерню, установленную соосно с телом качения и зацепленную с зубьями, расположенными эквидистантно дорожкам качения, при этом шестерня зафиксирована от проворота относительно тела качения, согласно изобретению тело качения и шестерня установлены на общей цилиндрической оси, расположенной в сквозных отверстиях тела качения и шестерни, а устройство фиксации шестерни с телом качения выполнено в виде, по меньшей мере, одного выступа, расположенного вдоль образующей цилиндрической поверхности оси и входящего в ответный продольный паз в отверстиях как тела качения, так и шестерни, в которых расположена цилиндрическая ось.
Поставленная задача достигается также тем, что устройство фиксации может быть выполнено в виде шлицевого соединения.
Поставленная задача достигается также тем, что выступ устройства фиксации может быть выполнен в виде шпонки, установленной в шпоночном пазу цилиндрической оси.
Поставленная задача достигается также тем, что он содержит два тела качения, установленные соосно и со стороны двух противоположных торцевых поверхностей шестерни.
Поставленная задача достигается также тем, что элемент качения снабжен ограничителем осевого смещения, выполненным из кольцевых плоских поверхностей и постоянно контактирующего с ними дискового выступа.
Поставленная задача достигается также тем, что выступ расположен на элементе качения, а кольцевые плоские поверхности расположены на опорной поверхности, по меньшей мере, одной из дорожек качения.
Поставленная задача достигается также тем, что дисковый выступ выполнен в виде кольца, надетого на тело качения и контактирующего с торцевыми поверхностями зубьев шестерни.
Заявленное изобретение поясняется при помощи чертежей.
На фиг.1 показан описываемый элемент качения в изометрии с двумя шестернями.
На фиг.2 - то же, элемент качения в виде сборки.
На фиг.3 - то же, продольный разрез, порядок сборки элемента качения.
На фиг.4 - продольный разрез собранного элемента качения.
На фиг.5 показан вариант использования элемента качения в подшипнике.
На фиг.6 - элемент качения с одной шестерней.
На фиг.7 - то же, вариант с фиксацией при помощи шпоночного соединения.
Описываемый элемент качения содержит тело 1 качения с рабочей поверхностью 2 качения, контактирующей с опорными поверхностями 3 и 4 дорожек качения, например внутренней 5 и наружной 6 обойм кругового подшипника (см. фиг.5). Каждое тело 1 качения соединено с одной или двумя шестернями 7, расположенными соосно с телом 1 качения. Эквидистантно дорожкам качения расположены зубья, в данном случае зубчатые венцы, соответственно 8 и 9, зацепленные с шестернями 7. Тело 1 качения и шестерни 7 установлены на общей цилиндрической оси 10, расположенной в сквозных отверстиях, соответственно 11 тела 1 качения и 12 шестерни 7. Вдоль образующей цилиндрической поверхности оси 10 расположен, по меньшей мере, один выступ 13, входящий в ответный продольный паз 14, выполненный в отверстиях 11 и 12 и тела 1 качения, и шестерни 7. Выступ 13 может быть выполнен заодно с осью 10, например, в виде одного или множества шлицев, либо в виде шпонки 15 (фиг.3 и 7), установленной в шпоночном пазу 16 оси 10.
Элемент качения может быть снабжен ограничителем осевого смещения, выполненным из кольцевых плоских поверхностей 17 канавки и постоянно контактирующего с ними дискового выступа 18. Выступы 18 могут быть выполнены в виде отдельных колец, надеваемых на тело 1 качения. Либо выступ 18 выполнены заодно с шестерней 7. Канавка с поверхностями 17 может быть выполнена в виде кольцевой проточки на опорной поверхности 3 внутренней обоймы 5.
При выполнении элемента качения с единственной шестерней 7 (фиг.6) его собирают из двух тел 1 качения, между которыми размещают шестерню 7. Фиксацию тел 1 качения и шестерни 7 выполняют с помощью описанных выше элементов.
При изготовлении элемента качения требуются повышенная точность углового позиционирования зубьев шестерен 7 (в варианте с двумя шестернями), а также соосность шестерен 7 и тел 1 качения. При изготовлении элемента качения, описанного в патенте Японии, велика вероятность ошибки, особенно углового положения зубьев, так как посадочные шлицы тела качения выполняются последовательно со сменой положения тела 1 в зажимном приспособлении.
При изготовлении элемента качения в соответствии с заявленным способом с одного установа выполняются как пазы 14 в отверстиях 11 и 12, так и выступ 13 или шпоночный паз 16. При этом легко контролируется точность (параллельность пазов и выступов образующей цилиндрической поверхности).
Парные шестерни 7 могут изготавливаться совместно на технологической оправке (на чертежах не показана) с выступами 13, идентичной оси 10, что позволит обеспечить точное угловое их позиционирование в совокупности с точным изготовлением выступов и пазов.
Высокая точность изготовления необходима для исключения непараллельности оси вращения тела 1 качения и образующей цилиндрических поверхностей опорных поверхностей 3 и 4 кругового подшипника. При использовании элементов качения в линейных опорах точность важна для предотвращения ухода элемента качения в сторону от зубьев синхронизирующих реек.
Описываемый элемент качения работает следующим образом.
При использовании его в круговом подшипнике одна из обойм 5 или 6 является ведущей. За счет трения покоя между рабочей поверхностью 2 тела 1 качения и опорными поверхностями 3 и 4 элементы качения перекатываются между опорными поверхностями 3 и 4, передавая радиальную нагрузку от одной обоймы другой. В случае проскальзывания взаимодействующих контактных поверхностей 2, 3 и 4, возникающего, например, при переменных скоростных режимах, при повышенной радиальной нагрузке и т.д., происходит постепенное изнашивание контактных поверхностей, приводящее к выходу подшипника из строя.
Для предотвращения указанных явлений каждое тело 1 качения снабжено шестернями 7, предотвращающими его проскальзывание. При этом отсутствует необходимость в установке сепаратора, так как наличие синхронизирующей зубчатой передачи предотвращает сближение элементов качения.
Таким образом, заявленные изобретения позволяют повысить надежность работы бессепараторных зубчатых подшипников.