ВАЛИК В СБОРЕ, ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ И ПОДДЕРЖИВАЮЩИЕ РОЛИКИ КОНВЕЙЕРА, СОДЕРЖАЩИЙ ИХ
STUB SHAFT ASSEMBLY, BEARING UNIT AND IDLERS OF CONVEYOR COMPRISING THEM

Область изобретения
Изобретение касается валика или поворотного кулака в сборе и, следовательно, подшипникового узла, и, более конкретно, но не исключительно, в тех областях применения, где встречаются двунаправленные ударные осевые нагрузки и радиальные нагрузки. Данное изобретение в еще одном аспекте касается поддерживающих роликов конвейера, которые содержат ступицу в сборе.
Предпосылки изобретения
Серийные подшипники предназначены принимать чистые радиальные нагрузки, чистые осевые нагрузки или сочетания процентных соотношений радиальных и осевых нагрузок. Однорядный подшипник с глубоким желобом, содержащий подшипниковые шарики, может принимать радиальные нагрузки и некоторые осевые нагрузки и может быть спроектирован с наклонными контактными поверхностями, чтобы принимать увеличенные осевые нагрузки. Шариковый подшипник также может быть спроектирован принимать только осевые нагрузки, в то время как цилиндрические роликовые подшипники могут принимать радиальные нагрузки, но не могут принимать осевые нагрузки. Роликовые подшипники могут быть спроектированы с коническими роликами и могут принимать радиальные или осевые нагрузки или сочетания процентных соотношений радиальных и осевых нагрузок, однако они не подходят для того, чтобы принимать двунаправленные осевые нагрузки. Когда встречается такой тип нагрузки, необходимо использовать сочетания противоположных подшипников: конического роликового, упорного контактного шарикоподшипника и сферического роликового.
Поддерживающие ролики конвейера, которые используются, например, при поддержке конвейерных лент в добывающей промышленности, имеют трубчатый корпус и ось, которая протягивается через корпус и которая поддерживается непосредственно с каждым концом трубчатого корпуса подшипниками. Как правило, используемые подшипники - это серийные подшипники: скольжения с уменьшенным трением, радиально-упорные шариковые, шариковые с глубоким желобом, роликовые или конические роликовые. Могут также предоставляться отдельные упорные подшипники, которые располагаются на валу притом, что внутренние дорожки подшипников являются частью или располагаются на ступенчатой секции вала и удерживаются на месте упорными кольцами, пружинными кольцами или гайками, или другим образом насаживаются на вал.
Обычные поддерживающие ролики, имеющие оси, которые протягиваются через корпус валика, имеют значительный вес, что создает проблемы при поднятии и перемещении грузов согласно законодательству об охране труда.
Насколько известно автору заявки, поворотные кулаки в сборе широко не применялись в использовании к направляющим валикам конвейера, но в случае применения их осевая длина чрезвычайно бы увеличилась, чтобы удовлетворять ограничениям пригонки подшипников. Такие узлы в сборе требовали бы встречных или противоположных упорных подшипников и/или их сочетаний с сепаратором, разделительными сальниками или фланцами либо на осевом валу, либо на ступице/диске, либо на обоих. Также элементы подшипника нужно было бы разделять, чтобы контролировать осевые и радиальные нагрузки после установки, чтобы позволять роликовым элементам переносить требуемые нагрузки. Использование разделенных отдельных элементов подшипника приводит к более длинным осевым и радиальным размерностям и, следовательно, к увеличению общего объема. Стандартные элементы подшипника, которые используются в этом применении, должны быть большими физически, поскольку элементы должны поглощать «расчетные силы», рассеивание тепла, характеристики износа, перепады давления и контролировать загрязнение.
Суть изобретения
Целью данного изобретения является предоставление ступицы и валика в сборе и, в частности ступицы и валика в сборе для использования в сборе поддерживающих роликов конвейера. Целью данного изобретения, в еще одном предпочтительном аспекте, является предоставление поддерживающих роликов конвейера в сборе, которые содержат ступицу в сборе и валик в сборе и которые имеют уменьшенный вес по сравнению с обычными поддерживающими роликами конвейера, но которые не ухудшают прочность и износостойкость обычных поддерживающих роликов. Целью данного изобретения в еще одном предпочтительном аспекте является предоставление усовершенствованного подшипникового узла для использования в валике в сборе вышеуказанного типа, который подходит для переноса как радиальных нагрузок, так и двунаправленных осевых нагрузок. Валик в сборе и подшипниковый узел изобретения, хотя, в частности, и предназначены для использования с поддерживающими роликами конвейера, но могут применяться и во многих других областях применения. Другие цели и преимущества изобретения будут ясны из последующего описания.
В первом предпочтительном аспекте настоящее изобретение предоставляет торцевую ступицу в сборе для поддерживающих роликов конвейера, при этом указанная торцевая ступица в сборе содержит торцевую ступицу, имеющую корпус, приспособленный помещаться в конец полой трубообразной оболочки указанного поддерживающего ролика, а указанный корпус указанной ступицы на своей внешней поверхности имеет кольцеобразный желоб, при этом указанный кольцеобразный желоб приспосабливается принимать радиально деформированный или обжатый конец указанной оболочки для соединения указанной оболочки с указанной ступицей, несквозной паз в указанном основном корпусе указанной торцевой ступицы, и валик в сборе для поддержки указанной ступицы, при этом указанный валик в сборе содержит основной корпус и подшипниковый узел, указанный подшипниковый узел располагается в указанном пазе, а указанный подшипниковый узел содержит первый и второй разделенные подшипники, при этом каждый указанный подшипник содержит внутреннюю дорожку качения подшипника, образованную в или на указанном главном корпусе, и противоположную внешнюю дорожку качения подшипника, и наборы вращающихся или роликовых опорных элементов, установленных между соответствующими указанными внутренней и внешней дорожками качения подшипника, при этом указанный подшипниковый узел приспособлен выдерживать как радиальные нагрузки, так и осевые нагрузки в противоположных направлениях.
В одном варианте осуществления подшипниковый узел содержит внутреннюю часть подшипника, которая имеет пару внутренних дорожек качения, и пару внешних частей подшипника, каждая определяет соответствующие внешние дорожки качения и наборы вращающихся или роликовых элементов подшипника, установленных между каждой указанной внешней частью подшипника и указанной внутренней частью подшипника в указанных внутренних и внешних дорожках качения. Более предпочтительно внутренние шариковые дорожки качения и внешние шариковые дорожки качения образуют дорожки качения ударной осевой нагрузки и дорожки качения радиальной нагрузки.
Внутренние дорожки качения могут быть наклонены друг к другу, и внешние части подшипника могут быть наклонены соответственно в том месте, где элементы подшипника содержат роликовые элементы. В особенно предпочтительной форме внутренние подшипниковые дорожки качения наклонены в противоположном направлении друг к другу, и внешние подшипниковые дорожки наклонены соответственно. Роликовые элементы подшипника могут содержать цилиндрические ролики или конические ролики, и внутренние и внешние дорожки качения наклонены, чтобы сочетаться с поверхностями качения цилиндрических или конических роликов. Поверхности дорожек качения предпочтительно плоские, чтобы определять поверхности, по которым могут катиться ролики, и где дорожки качения наклонены, подшипниковый узел может переносить осевые или радиальные нагрузки. Внутренние дорожки подшипника и, таким образом, роликовые элементы могут быть наклонены под любым острым углом друг к другу или под тупым углом друг к другу.
В другом варианте осуществления элементы подшипника могут содержать ролики или игольчатые ролики, а дорожки подшипника могут содержать пары противолежащих дорожек качения кольцеобразной формы и линейного поперечного сечения, чтобы определять плоские дорожки качения, вдоль которых могут катиться наборы роликов. Оси вращения роликов могут протягиваться радиально наружу из центра подшипникового узла. Подшипники в этой конфигурации определяют подшипники осевой нагрузки. Радиальной нагрузке может оказываться сопротивление еще одним набором роликов, которые имеют оси вращения, проходящие параллельно оси вращения основного корпуса подшипникового узла. Ролики подшипника радиальной нагрузки могут предоставляться между кольцеобразной дорожкой качения на внутренней части подшипника и противоположной внешней кольцеобразной дорожкой качения, поверхности дорожек качения являются коаксиальными осями вращения основного корпуса подшипникового узла.
Предпочтительно внутренняя часть подшипника содержит основной корпус, который имеет внешнюю стенку, и внутренние дорожки качения образованы, по крайней мере, частично внутренними или внешними стенками. Внутренняя часть подшипника, где элементы подшипника образовывают шариковые подшипники, также соответственно содержит кольцеобразный несущий элемент подшипника, расположенный вдоль поперечной плоскости подшипникового узла и простирающуюся радиально из основного корпуса и соответственно образованную цельно с ним. Внутренние дорожки качения соответственно предоставляются на противоположных сторонах кольцеобразной стенки и также предпочтительно образуются или определяются частично в кольцеобразной стенке.
Внешние части подшипника соответственно содержат кольцевые кольцеобразные части, которые имеют внешние кольцеобразные втулки, в которых образованы внешние дорожки качения. Внешние дорожки соответственно определяют дорожку качения осевой нагрузки и дорожку качения радиальной нагрузки. Внешние части подшипника соответственно установлены друг против друга с роликовыми элементами, захваченными между внутренними и внешними частями подшипника во внутренних и внешних дорожках качения. Соответственно предоставляются средства для точного размещения внутренних частей подшипника относительно внешних частей подшипника.
Предпочтительно валик или поворотный кулак крепится к внутренней части подшипникового узла и выходит из нее в направлении оси.
Валик или поворотный кулак может быть во многих различных конфигурациях, чтобы удовлетворять требованиям исполнения, и может крепиться к внутренней части подшипника любым подходящим способом или быть образованным с ней цельно. Подшипниковый узел также может снабжаться соответствующими валиками или поворотными кулаками, которые простираются к противоположным сторонам внутренней части подшипника, противоположные валики или поворотные кулаки крепятся к или образованы цельно с внутренней частью подшипника.
Внутренняя часть подшипника может образовывать или частично образовывать часть вала или другой вращающейся детали путем образования с ней цельно. Альтернативно, внутренняя часть подшипника может устанавливаться на вал или для этой цели может снабжаться коаксиальным каналом для принятия вала, который проходит через внутреннюю часть подшипника. Одна или обе внешние части подшипника могут также быть образованы как часть кожуха или кожухов или другой детали(деталей), приспособленных для вращения относительно внутренней части подшипника или вала или другой вращаемой части, несущей внутреннюю часть подшипника. Таким образом, одна из внешних частей подшипника может определяться внешней дорожкой, образованной в кожухе подшипника, а другая внешняя часть подшипника может определяться внешней дорожкой качения, образованной в зажиме, который сцепляется с наружным кольцом подшипника.
Подшипниковый узел также может снабжаться соответствующими валиками или поворотными кулаками, которые простираются к противоположным сторонам внутренней части подшипника, противоположные валики или поворотные кулаки крепятся или образуются цельно с внутренней частью подшипника.
В еще одном аспекте данное изобретение предоставляет поддерживающие ролики конвейера, содержащие, по крайней мере, одну торцевую ступицу в сборе, как описано выше, и полую трубчатую оболочку, при этом указанный корпус указанной ступицы располагается в указанной оболочке, и где конец указанной трубчатой оболочки радиально деформируется или обжимается, так что он усаживается в указанный кольцеобразный желоб и примыкает к одной боковой поверхности указанного желоба, при помощи чего указанный направляющий валик может оказывать сопротивление осевым нагрузкам в первом направлении.
Предпочтительно крайняя в осевом направлении радиальная кольцеобразная поверхность желоба изогнута по радиусу, так что конец трубчатой оболочки, при обжатии, следует за этой кривой. Это приводит к примыканию между концом трубчатой оболочки и поверхностью желоба, чтобы обеспечивать высокое сопротивление направленным внутрь осевым нагрузкам на поддерживающие ролики конвейера. Противоположная поверхность кольцеобразного желоба образует с внешней поверхностью ступицы или диска кольцеобразный край, вокруг которого конец оболочки сгибается во время обжатия, чтобы обеспечивать высокое сопротивление направленным вовне осевым нагрузкам на поддерживающие ролики конвейера.
Поддерживающие ролики конвейера могут снабжаться единственным валиком в сборе на одном конце для консольной установки поддерживающих роликов. В другом случае валики в сборе могут предоставляться на противоположных концах ролика для установки поддерживающих роликов на каждом конце. В этой конфигурации множество поддерживающих роликов могут соединяться один за другим, чтобы образовывать конвейерный роликовый узел цепной конфигурации, то есть ряд конвейерных роликов, поддерживаемых на каждом конце и провисающих между каждым концом, следуя изогнутой форме. С этой целью предоставляется способ соединения между смежными валиками или поворотными кулаками смежных поддерживающих роликов. Средство соединения такое, что позволяет роликам конвейера принимать цепную конфигурацию. Для этого предпочтительно, чтобы валики или поворотные кулаки имели проходящие поперек каналы для взаимодействия со средством соединения, каналы определяют поперечные оси поворота поддерживающих роликов конвейера. Средство соединения соответственно содержит соединительные звенья, которые имеют стержни или хвостовики, которые проходят через проходящие поперек каналы. Стержни или хвостовики соответственно выходят практически параллельно друг другу, чтобы определять практически параллельные оси поворота для валиков конвейера.
Соответственно, паз подшипника ступицы имеет внутренний диаметр практически такой, как внешний диаметр подшипникового узла или внешней части подшипникового узла, чтобы четко принимать внутрь внешнюю часть(части) подшипника. Внешняя часть(части) подшипника может усаживаться в паз прессовой насадкой. Средство зажима может предоставляться, чтобы зажимать внешнюю часть(части) подшипника в паз подшипника. Средство зажима соответственно взаимодействует со ступицей/диском и действует против внешней части подшипника, которая является крайней в направлении оси относительно паза, смежного внешнему краю. Предпочтительно, средство зажима имеет внешнюю резьбу для взаимодействия с внутренней резьбой в пазе. В другом случае, средство зажима может вдавливаться в паз или по-другому удерживаться в нем. Средство зажима может содержать средство масляного уплотнения для взаимодействия и изолирования внутренней части подшипника. Средство зажима может также содержать средство пылезащитного уплотнения для взаимодействия и изолирования внутренней части подшипника или расширения вала.
В альтернативной конструкции и, как оговаривалось выше, части подшипника могут быть образованы как части главного устройства ступицы/диска и зажима, чтобы уменьшить вес, объем, а также производственные издержки, одновременно обеспечивая возможное увеличение прочности.
В еще одном аспекте настоящее изобретение предоставляет подшипниковый узел, как тот, что используется в описанном выше валике в сборе.
Краткое описание графических материалов
Для того чтобы изобретение можно было более ясно понять и внедрить на практике, теперь будет сделана ссылка на сопутствующие графические материалы, которые иллюстрируют предпочтительный вариант осуществления изобретения. Предпочтительный вариант осуществления изобретения был описан, главным образом, в связи с валиком или поворотным кулаком в сборе, в сочетании с торцевой ступицей поддерживающих роликов конвейера, однако следует понимать, что это описание подается лишь с целью примера, и подшипниковый узел валика в сборе может использоваться во многих различных областях применения, отличных от тех, которые содержат валики или поворотные кулаки. На графических материалах:
фиг.1 представляет собой изображение в разрезе валика в сборе согласно одному варианту осуществления изобретения;
фиг.2 представляет собой покомпонентный вид сбоку и в разрезе валика в сборе с фиг.1;
фиг.3 представляет собой изображение с торца внешней части подшипникового узла и сопряженных шариковых подшипников валика в сборе;
фиг.4 представляет собой изображение с торца внутренней части подшипникового узла;
фиг.5 представляет собой увеличенное изображение области Х внешней части подшипника, показанной на фиг.2;
фиг.6(a), (b) и (c) представляют собой изображения с торца, сбоку и сверху внутренней части подшипника, снабженной монтажным переходником для использования в цепной или гнездовой установке;
фиг.7 представляет собой вид сверху альтернативного расширения вала для использования с подшипниковым узлом изобретения в цепной или гнездовой установке;
фиг.8 представляет собой изометрическое изображение валика в сборе с фиг.6 и 7;
фиг.9 представляет собой покомпонентное изометрическое изображение валика в сборе с фиг.8;
фиг.10 представляет собой изображение в разрезе применения валика в сборе для поддерживающих роликов конвейера;
фиг.11 представляет собой увеличенное изображение области Y с фиг.8 зажима подшипника с сопряженным масляным и пылезащитным уплотнениями;
фиг.12 представляет собой изображение поддерживающих роликов конвейера увеличенного диаметра, снабженных валиком в сборе согласно одному варианту осуществления изобретения;
фиг.12(а) представляет собой увеличенное изображение области Z с фиг.10, которое показывает готовую трубу оболочки, обжатую или спрессованную к ступице/диску или поддерживающим роликам;
фиг.13 представляет собой изображение сбоку внутренней части подшипникового узла валика в сборе с валом, сконфигурированным для крепления монтажных переходников;
фиг.14(a)-(d) представляет собой изображения сбоку и с торца набора многоусадочных переходников для перевода валика в сборе поддерживающих роликов из СЕМА (Ассоциация производителей конвейерного оборудования) пазовой установки 'B' вала вплоть до СЕМА установок 'G';
фиг.14(e) представляет собой изображение в разрезе и с торца переходника валика типа гайки для поддерживающих роликов;
фиг.15 представляет собой изображение в разрезе поддерживающих роликов конвейера, оснащенных еще одним вариантом осуществления ступицы и валика в сборе;
фиг.16, 17 и 18 представляют собой изображения снизу, с торца и сверху внутренней части подшипникового узла валика в сборе с фиг.15;
фиг.19 представляет собой изображение звена для установки валика в сборе ролика конвейера с сопряженной крепежной гайкой;
фиг.20 представляет собой изображение с противоположной стороны звена с фиг.19;
фиг.21 представляет собой изображение сбоку звена с фиг.19 и 20;
фиг.22(a) и (b) представляют собой изображения сверху и сбоку собранных звеньев, установленных на поворотные кулаки или валы пары противоположных валиков в сборе поддерживающих роликов конвейера;
фиг.23 представляет собой изображение сбоку двустороннего валика в сборе согласно еще одному варианту осуществления изобретения;
фиг.24 представляет собой изометрическое покомпонентное изображение двустороннего валика в сборе такого типа, как показан на фиг.23;
фиг.25 представляет собой изображение в разрезе торцевой ступицы или диска поддерживающих роликов конвейера, образованных с цельной внешней частью подшипника или чашкой;
фиг.26 представляет собой изображения альтернативных зажимов подшипника;
фиг.27 представляет собой изображение группы уплотнений для использования с подшипниковым узлом валика в сборе;
фиг.28 представляет собой изометрическое покомпонентное изображение поддерживающих роликов конвейера, содержащих валик в сборе и оболочку поддерживающих роликов;
фиг.29 представляет собой изображение в полуразрезе ролика конвейера, снабженного валиком в сборе, имеющим конические роликовые подшипники;
фиг.30 представляет собой увеличенное покомпонентное изображение валика в сборе с фиг.29;
фиг.31 представляет собой изображение в полуразрезе поддерживающих роликов конвейера, снабженных валиком в сборе, имеющим сочетание шариковых подшипников и роликовых подшипников;
фиг.32 представляет собой покомпонентное изображение валика в сборе с фиг.31;
фиг.33 представляет собой покомпонентное изображение в разрезе типичного способа сборки подшипников валика в сборе со ступицей или диском поддерживающих роликов конвейера;
фиг.34 представляет собой изображение соединения между оболочкой ролика и торцевой ступицей ролика конвейера; и
фиг.35 представляет собой покомпонентное изометрическое изображение валика в сборе, такого же, как показан на фиг.9, но использующего подшипниковый узел, такой же, как показан на фиг.31 и 32.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления
Обращаясь к графическим материалам и, в первую очередь, к фиг.1-5, согласно одному варианту осуществления изобретения валик в сборе 100 содержит подшипниковый узел 10, включающий внутреннюю часть 11 подшипника, пару противоположных внешних частей подшипника или чашек 12 на противоположных сторонах внутренней части 11 подшипника и ряд подшипниковых шариков 13, захваченных между каждой внешней частью 12 подшипника и внутренней частью 11 подшипника. Внутренняя часть 11 подшипника имеет внутренний корпус 11', который имеет внешнюю периферийную поверхность, внутренний корпус 11' в этом варианте осуществления проходит в направлении оси на одной стороне подшипникового узла 10, чтобы образовывать выпуклый корпус 14 расширения, который содержит валик для валика в сборе 100, который может крепиться к подходящему монтажному переходнику или прямо опираться на раму, как описано ниже. Кольцеобразный несущий элемент 15 подшипника образован цельно с корпусом 11' и промежуточными противоположными осевыми концами корпуса 11', и, таким образом, устанавливается на центральной радиальной плоскости подшипникового узла 10. Пара внутренних шариковых дорожек 16 качения предоставляется на внутренней части 11 подшипника, каждая шариковая дорожка 16 качения образуется частично в кольцеобразной части 15 подшипника, такой как отмечена на позиции 17, чтобы служить дорожкой качения для осевых нагрузок, и частично во внешней периферической поверхности основного корпуса 11', такой как отмечена на позиции 18, чтобы служить внутренней дорожкой качения для радиальных нагрузок.
Каждая внешняя часть подшипника или чашка 12 имеет кольцеобразную форму, которая имеет внешнюю кольцеобразную чашевидную часть 19, которая имеет радиально выступающую часть 20 и часть 21, выступающую в направлении оси. На внутренней стороне части 19 и в частях 20 и 21 образована дорожка 22 качения подшипника для взаимодействия с подшипниковыми шариками 13, при этом дорожка 22 качения образует дорожку 23 качения упорного конца и внешнюю дорожку 24 качения радиальной нагрузки (см. фиг.5). Дорожки 16 и 22 качения во внутренней части 11 подшипника и внешних частях 12 подшипника имеют частично круглую форму в поперечном сечении, образованы с радиусом практически тем же, что и радиус подшипниковых шариков 13. Внешняя дорожка 24 качения радиальной нагрузки имеет разнесенные кромки 25 и аналогично внутренняя дорожка качения радиальной нагрузки имеет кромку 26, так что, когда внешние части 12 подшипника собраны с внутренней частью 11 подшипника с подшипниковыми шариками 13, расположенными между ними, шарики 13 захватываются между внутренней частью 11 и внешними частями 12. Корпус 14 внутренней части 11 подшипника проходит через центральное отверстие 8 в одной из кольцеобразных внешних частей 12 подшипника.
В предпочтительном способе сборки внешние части 12 могут нагревать, чтобы вызвать их радиальное расширение, и/или внутреннюю часть 11 охлаждают, чтобы вызвать ее радиальное сжатие, чтобы позволить кромкам 26 внутренних частей 12 освобождать подшипниковые шарики 13, установленные во внешних частях 12.
Подшипниковый узел 10 может действовать как упорный подшипник, чтобы оказывать сопротивление или переносить ударные осевые нагрузки в любом направлении, а также радиальные нагрузки в малогабаритной и эффективной конструкции. Узел может использоваться совместно или заменять большинство типов обычных элементов подшипника в элементах главного устройства, которые вращаются или имеют вращающиеся элементы.
Внешние части 12 подшипника предпочтительно крепко удерживаются вместе, как показано на фиг.1, с разделительными уплотнениями, которые могут предоставляться в положении 7 (см. фиг.5) между смежными краями, чтобы контролировать минимальные зазоры роликового элемента, или без них. Внешние части 12 подшипника удерживаются вместе подходящими зажимами, которые действуют против внешней части большего диаметра частей 12. Поскольку зажимы действуют на больший диаметр, силы минимизируются по сравнению с обычными способами удержания элементов подшипника на области меньшего диаметра рядом с валом, что требует использования мощных зажимов.
Подшипниковые шарики 13 могут быть заключены в обоймы или разделены уплотнениями. Однако предпочтительно, чтобы шарики 13 не имели обоймы, поскольку это позволяет получать дополнительные шарики и дополнительную площадь поверхности соприкосновения и, таким образом, достигать нагрузок больших пропорций. Зазор между шариками в этой конфигурации является минимальным, во время действия вращения шарики достигают обката во многих плоскостях, тем самым, позволяя всей поверхности каждого шарика испытывать контакт качения. Это отличается от обычного подшипника, где контакт профиля износа шариков находится в одной плоскости.
Фиг.6(a), (b) и (c) представляют собой изображения внутренней части 11 подшипникового узла 10 валика в сборе, снабженной осевым расширением 27 вала, сконфигурированным для использования при установке подшипникового узла 10 посредством обычной гнездовой или цепной установки. Осевое расширение 27 вала проходит в направлении оси из переходника 29 вала подобного корпусу 14 расширения, который крепится или образуется цельно с внутренней частью подшипника 11. Расширение 27 вала содержит гнезда 9 на противоположных сторонах обычного гнездового крепления СЕМА или альтернативно, или дополнительно содержит монтажный канал 28 для сцепления цепным звеном. На фиг.7 расширение 27 вала имеет другую конфигурацию и также содержит противоположные гнезда 9 для обычного гнездового крепления СЕМА и монтажный канал 28 для хвостовика цепного звена, используемого, как было описано ниже.
Внутренняя часть 11 подшипника с фиг.6(a), (b) и (c) собирается с подшипниками 13 и внешними несущими частями или чашками 12, чтобы образовывать валик в сборе 30 с фиг.8, показанный в разобранном виде на фиг.9.
На фиг.10 (см. также фиг.12(a)) валик или поворотный кулак 30 в сборе устанавливается на торцевую ступицу/диск 31, расположенную на одном или противоположных концах трубы 32 оболочки, чтобы образовывать поддерживающие ролики 33 конвейера, торцевая ступица/диск 31 имеет часть 34 внешнего диаметра практически такого же, как и внутренний диаметр трубы 32 оболочки. Торцевая ступица/диск 31 также снабжается внешним кольцеобразным желобом 35 между частью 34 и остановочным установочным выступом 36, определяемым осевой стороной желоба 35, который устанавливает положение конца трубы 32 оболочки. Конец трубы 32 оболочки обжимается или прессуется вокруг торцевой ступицы/диска 31 и вдавливается в желоб 35, чтобы надежно скрепить трубу 32 оболочки со ступицей/диском 31. Аналогичное приспособление может предоставляться на противоположном конце трубы 32 оболочки, если требуется, чтобы ролик 33 конвейера поддерживался на каждом конце. Это приспособление учитывает всю прочность трубы 32 оболочки в установочных направлениях как сжатия, так и натяжения, поскольку осевой конец трубы 32 упирается в одну сторону желоба 35, а конечная часть трубы 32 обратно с осевого конца изгибается вокруг края, определяемого пересечением другой стороны желоба 35 и внешней поверхности торцевой ступицы 31. Сторона желоба 35, которая завершается на выступ 36 или образует его, может изгибаться на радиус, центрированный примерно на противоположный внешний край 36” желоба 35, чтобы приспосабливать внутреннее отклонение внешнего конца 32” трубы 32 вокруг края 36” (из необжатого положения показывается перекрестной штриховкой на фиг.12(а)). Это также показано на фиг.34.
Ступица/диск 31 также снабжается несквозным пазом 37 подшипника с внутренним диаметром практически таким же, как внешний диаметр внешних частей подшипника или чашек 12, для принятия внешних частей 12 подшипника, которые могут вжиматься в паз 37. Зажим 38 подшипника предоставляется для удержания подшипникового узла 10 на месте в пазе 37. Паз 37 закрывается на его внутренней стороне радиальной торцевой стойкой 37'. Зажим подшипника 38, как более ясно показано на фиг.11, содержит кольцеобразный корпус 39, который снабжен резьбой, вдавливается или вжимается в 40 во внешний конец паза 37 подшипника, и который имеет кольцеобразный желоб 41 на его внутреннем крае, чтобы принимать масляное уплотнение 42, которое закладывается напротив внешней поверхности корпуса 14. Пылезащитное уплотнение 43 также предоставляется на внутреннем крае корпуса 39 снаружи от масляного уплотнения 42, которое также закладывается напротив внешней поверхности корпуса 14. Пылезащитное уплотнение 43 может объединяться или проектироваться, чтобы помочь уплотнению 42 контролировать удержание смазки. Внешнее уплотнение 44 защиты от водного или пылевого загрязнения также может предоставляться в виде насадки, имеющей форму усеченного конуса, на внешней стороне зажима 38 подшипника. Кольцеобразное уплотнение 1 или подобное предоставляется рядом с масляным уплотнением 42, чтобы обращать уплотнение к фланцу между корпусом 14 и внутренней частью 11 подшипника. Кольцеобразное уплотнение 2 обеспечивает уплотнение между внешней частью подшипника или чашкой 12 и зажимом 38. Очевидно, что зажим 38 действует на крайнюю внешнюю часть 12 подшипника большего диаметра, что означает, что осевые нагрузки на область контакта на зажиме 38 уменьшаются.
Труба 32 оболочки может иметь стенки различного диаметра и толщины, используя пластмассовые деформируемые или формуемые материалы для скрепления с торцевой ступицей/диском 31. На фиг.12 торцевая ступица/диск 47 имеет увеличенный диаметр, как и труба 32' оболочки, однако подшипниковый узел 10 удерживается в пазе 37' подшипника в торцевой ступице/диске 47 таким же образом, как описано выше, а труба оболочки 32' обжимается или формуется к торцевой ступице/диску 47, как ранее и как показано на фиг.12(а). Ступица/диск 31 также может быть вырезанной, как показано пунктирным очертанием на фиг.12, чтобы уменьшить вес и облегчить производство. Антикоррозийная краска может наноситься после гнущего обжатия или формования, но предпочтительно до того, как устанавливаются подшипники и уплотнение.
Фиг.13 представляет собой изображение внутренней части 11 подшипника в сборе 10, содержащей корпус 14 расширения вала, снабженный несколькими установочными отверстиями 50, которые высверливаются или нарезаются в корпусе 14 и которые проходят параллельно оси корпуса 14. Такая конфигурация предусматривает торцевую установку корпуса 14, например, болтовым или винтовым соединением с отверстиями 50 через боковые пластины или рамы конвейера. В другом случае корпус 14 может оснащаться различными монтажными переходниками 45, например, такого типа, как показано на фиг.14(a)-(d). Монтажные переходники 45 могут крепиться на корпусе 14 при помощи подходящих крепежных элементов, которые скрепляются через выровненные отверстия в переходниках 45 и отверстия 50 в корпусе 14 для преобразования валика в сборе 100, имеющего корпус расширения или вала 14, для использования в обычной СЕМА (Ассоциация производителей конвейерного оборудования) пазовой установке 'В' вала вплоть до СЕМА установки 'G'. Переходник 45 с фиг.14(е) содержит пазовый переходник вала типа шестигранной гайки, который может, например, скрепляться с валом 27 с фиг.7 и крепиться к нему при помощи винта без головки. Переходник 45 затем опирается обыкновенным способом на монтажную опору поддерживающих роликов конвейера.
Фиг.16 представляет собой изображение поддерживающих роликов 48 конвейера, похожих на описанные ранее со ссылкой на фиг.10. Подшипниковый узел 10 такого же типа, описанного со ссылкой на фиг.1 и 2, содержит корпус или валик 14, проходящий из внутренней части 11 подшипника, который несет монтажный переходник 49, который может скрепляться с отверстиями 50 в корпусе 14 винтовыми/штыревыми крепежными элементами 50'. Переходник 49 несет установку 52, имеющую внутри поперечный канал 52' для установки ролика 48 при помощи системы цепных звеньев. Монтажный переходник 49 и/или расширения могут быть образованы цельно с внутренней частью 11 подшипника. Уплотнительная насадка 44, имеющая форму усеченного конуса, показанная на фиг.10, служит защитным уплотнением от воды и пыли и закладывается напротив зажима 38 подшипника, находящейся в сцеплении в пазе подшипника в торцевой ступице/диске ролика 48, и также закладывается напротив внешней цилиндрической поверхности корпуса 14.
Обращаясь теперь к фиг.19-21, показывается звено 53 для соединения поддерживающих роликов конвейера в цепной конфигурации, ролики усаживаются на смежных концах с валиками в сборе, имеющими монтажные переходники 27 или 52 такого типа, показанные на фиг.6, 7 и 15-17, имеющие монтажные каналы 28 или 52'. Звено 53 имеет форму типа рукоятки, которая содержит основную ручку 54, имеющую канал 55 на одном конце, и хвостовик 56, проходящий параллельно оси канала на другом конце ручки 54. Хвостовик 56 может быть снабжен резьбой для резьбового сцепления с гайкой или другим способом снабжен штифтом или отверстием под штифт для соединения со штифтовой или зубчатой стопорной шайбой или крышкой. Пары звеньев 53 располагаются напротив друг друга так, что хвостовик или стержень 56 звена 53 проходит через канал 55 противоположного звена 53 для скрепления с ним гайкой 57 к хвостовику 56. Хвостовики 56 также проходят через каналы 52' в установках 52 или каналы 28 в монтажных валах 27, так что переходник 52/28 внутренней части 11 подшипника каждого подшипникового узла, установленного на торце поддерживающих роликов конвейера, захватывается звеньями 53, как показано на фиг.22. Переходники 52/28 и скрепленные подшипниковые узлы 10 и поддерживающие ролики 48, связанные с ними, тем не менее, свободны для некоторого ограниченного поворотного движения вокруг оси хвостовиков 56, которые проходят в значительной степени перпендикулярно к продольным осям роликов 48 и, как указано двунаправленными стрелками на фиг.22(b), позволяют им иметь их продольные оси наклоненными относительно друг друга, чтобы принимать цепную форму. Поворотное движение валиков 48 определяется осями хвостовиков 56, которые проходят практически параллельно друг другу.
Фиг.23 представляет собой изображение еще одной конфигурации валика в сборе согласно еще одному предпочтительному аспекту изобретения, в котором противоположные валики предоставляются на противоположных сторонах центрального подшипникового узла 10. В этой конфигурации внутренняя часть 11' подшипника снабжается корпусами расширения или валами 14 на противоположных сторонах, определяя двойной валик в сборе с переходниками 52, установленными на образующей части корпусов 14. Внутренняя часть 11' подшипника собирается с подшипниковыми шариками 13 на обеих сторонах кольцеобразной части 15 и внешними частями 12 подшипника на противоположных сторонах части 15. Подшипниковый узел, образованный таким образом в такой конфигурации, может поддерживать колесообразные поддерживающие ролики (показанные пунктирными линиями) на фиг.23 для использования в конкретных конвейерных областях применения.
Внешние части подшипника или чашки 12 могут быть или отдельными частями, как описано выше, или, в другом случае, по крайней мере, одна из внешних частей или чашек 12 может быть образована цельно с корпусом, который должен поддерживаться подшипниковым узлом. Фиг.25 представляет собой изображение модифицированной торцевой ступицы или диска 5 поддерживающих роликов конвейера, в котором одна из внешних частей подшипника или чашек 12 образована цельно. Таким образом, внешняя дорожка 22 качения подшипника образуется цельно в ступице или диске 5. Другая внешняя часть подшипника или чашка 12 может быть такого типа, показанного на фиг.1 и 2, и удерживаться в пазе 37 подшипника ступицы или диска 5 зажимом 40, прижатой или закрепленной на месте резьбовым соединением. Модифицированная торцевая ступица или диск 5 может крепиться к оболочке поддерживающих роликов таким же образом, как описано выше. Другая внешняя часть подшипника или чашка 12 может образовываться как часть зажима 6, показанного на фиг.26, внешняя дорожка 22 качения образовывается цельно в рамках части 12 и зажима. Часть/зажим 12 может прижиматься или закрепляться резьбовым соединением в пазе 37 подшипника, как раньше, в ступице 5 такого типа, показанного на фиг.25, или в ступицах 32 или 32' с фиг.10 и 12.
Фиг.26 представляет собой изображение двух других форм кольцеобразных зажимов 39 и 40 подшипника. Внешняя поверхность зажима 39 снабжена резьбой для резьбового крепления в пазе подшипника, тогда как внешняя поверхность зажима 40 является плоской для прижатия в паз подшипника. Фиг.27 представляет собой изображение отличных форм уплотнения, которые могут использоваться в соединении с подшипниковым узлом 10 и зажимом 12, 39 или 40. Уплотнения 1 и 2 содержат кольцеобразные уплотнения, уплотнения 42 являются внутренними уплотнениями, служащими в качестве уплотнения против загрязнения смазки, а уплотнение 43 является пылезащитным уплотнением. Уплотнение 44 содержит внешний отражающий щит от загрязнений.
Фиг.28 представляет собой покомпонентное изображение типичного размещения компонентов валика в сборе 100, связанного с трубами 32 оболочки поддерживающих роликов конвейера и с одним из набора переходников 45 для монтажа цепной установки с помощью звеньев 53.
Вариант осуществления валиков в сборе, описанный выше, использует шариковые подшипники, однако могут использоваться роликовые подшипники, включая конические роликовые подшипники. Таким образом, внутренние шариковые дорожки 17 качения могут быть плоскими, чтобы определять поверхности, по которым могут катиться роликовые подшипники, и противоположные внешние дорожки 22 качения могут содержать плоские дорожки качения. Таким образом, когда ролики предоставляются между плоскими дорожками 17 и 22 качения на противоположных сторонах центральной части 15, и ролики имеют оси вращения, проходящие в радиальном направлении, осевым силам оказывается сопротивление в противоположных направлениях оси. Центральная часть 15 может быть снабжена плоской дорожкой качения на своей поверхности, по которой могут катиться дополнительные ролики, эти ролики имеют оси вращения, практически параллельные центральной оси валика в сборе. Внешняя коаксиальная часть подшипника может предоставляться вокруг центральной части 15 и определять на своей внутренней поверхности плоскую дорожку качения, противоположную дорожке качения на внешней поверхности центральной части, с роликами, зажатыми между ними. Эти ролики, таким образом, оказывают сопротивление радиальным силам.
Фиг.29 и 30 представляют собой изображения, соответственно, в полуразрезе и покомпонентное, еще одного валика в сборе 60, установленного на торцевую ступицу или диск 61, согласно другому варианту осуществления изобретения, к которой присоединяется трубчатая оболочка 62, как показано на фиг.12(a), а также на фиг.34, чтобы образовывать поддерживающие ролики 63 конвейера. Валик в сборе 60 содержит внутреннюю часть 64 подшипника, имеющую противоположные подшипниковые дорожки 65 качения, которые наклонены в противоположных направлениях, часть 64 подшипника содержит часть подшипникового узла 66. Подшипниковые дорожки 65 качения имеют практически плоские поверхности и наклонены друг к другу практически под 90 градусов. Подшипниковые дорожки 65 качения, однако, могут быть наклонены друг к другу под острым углом или тупым углом. Подшипниковый узел 66 также содержит пару кольцеобразных внешних частей 67 и 68 подшипника, которые определяют внешние подшипниковые дорожки 69 качения, которые наклонены друг к другу и которые противоположны внутренним дорожкам 65. Конические роликовые подшипники 70 предоставляются между внутренними и внешними дорожками 65 и 69 качения. Подшипниковый узел 66 при помощи конфигурации дорожек 65 и 69 качения и роликов 70 может оказывать сопротивление как ударным осевым нагрузкам, так и радиальным нагрузкам. Ролики и дорожки качения, однако, могут быть в конфигурации, противоположной показанной на фиг.29 и 30. То есть внутренние и внешние дорожки 65 и 69 качения и ролики 70 могут быть наклонены внутрь друг к другу.
Внешняя часть 67 подшипника усаживается прессованием в паз 71 в опорной ступице 61, как и часть 68 подшипника, и часть 68 подшипника вводит внутренний кольцеобразный паз, внутреннее кольцеобразное уплотнение 72, которое действует на внешнюю поверхность части 64 подшипника, которая проходит так, чтобы образовывать валик 73. Валик в сборе 60 также содержит пылезащитное уплотнение 74, которое закладывается напротив внешней кольцеобразной поверхности части 68 подшипника, тогда как уплотнение, предохраняющее от атмосферных осадков 75 может альтернативно предоставляться, чтобы герметизировать подшипниковый узел 66, уплотнение, предохраняющее от атмосферных осадков 75 имеет кольцеобразный уплотняющий элемент 76, соответственно из войлока или подобного материала, который может закладываться напротив торца части 68 подшипника и расширения 73 вала. Расширение 73 вала также может содержать поперечное отверстие 77 для цепного соединения, как описано выше.
Вариант осуществления подшипникового узла 78 для использования в валике в сборе поддерживающих роликов конвейера, как показано на фиг.31 и 32, содержит внутреннюю часть 79 подшипника, имеющую противолежащие внутренние шарикоподшипниковые дорожки 80 качения частично круглого сечения и кольцеобразную внешнюю роликовую дорожку 81 качения, которая имеет плоское поперечное сечение. Торцевая ступица 82 поддерживающих роликов конвейера образует внешнюю часть подшипника и образуется с внешней дорожкой 83 качения частично круглого поперечного сечения во внутреннем углу, которая противоположна одной из дорожек 80 качения, так что подшипниковые шарики 84 могут захватываться между ними. Еще одна кольцеобразная внешняя часть 85 подшипника образуется с внешней дорожкой 86 частично круглого поперечного сечения, которая противоположна другой из дорожек 80 качения, и другие подшипниковые шарики 84 захватываются между ними. Подшипник, определяемый шариками 84 и дорожками 80, 83 и 86 качения, оказывает сопротивление ударной осевой нагрузке.
Ступица 82, кроме того, образовывается с внутренней кольцеобразной дорожкой 87 качения плоского поперечного сечения в ней, которая противоположна дорожке 81 качения, и цилиндрические ролики 88 захватываются между дорожками 81 и 87 качения. Подшипник, определяемый таким образом, оказывает сопротивление радиальным нагрузкам. Часть 85 подшипника вставляется прессовой насадкой в ступицу 82, как показано на фиг.31, если требуется, то при помощи нагрева. Цилиндрические ролики 88 в другом случае могут содержать любой скользящий или с низким коэффициентом трения материал элемента подшипника, например вкладыш или шариковый подшипник.
Фиг.33 представляет собой изображение альтернативного способа скрепления части подшипника 85 со ступицей 82. Ступица 82 с этой целью снабжается ведущей внутренней кольцеобразной оконечной частью 89. После размещения части 85 подшипника в ступице 82 кольцеобразное приспособление 90 перемещается в направлении оси к ступице 82, чтобы сцепиться с оконечной частью 89, чтобы обжать оконечную часть 89, отклоняя ее радиально внутрь, что будет удерживать часть подшипника 85 на месте.
Ступица 82 (и ступица 61) образована с нагрузочным кольцеобразным участком 90, показанным на фиг.34, для валика конвейера с тонкой оболочкой 62. Таким образом, внутренняя поверхность оболочки 62 имеет внутренний диаметр практически такой, как внешний диаметр участка 90, так что оболочка 62 может вставляться над участком 90, который, таким образом, будет поддерживать конец оболочки 62. Ступица 81 (и ступица 61) также, однако, имеет вогнутый ступенчатый участок 91, внутри участка 90, с уменьшенным внешним диаметром для поддержки оболочек 62' со стенками большей толщины.
Как и в предыдущих вариантах осуществления, ступица 61 (и 81), как показано на фиг.34, снабжена кольцеобразным желобом 92, как на фиг.12(а) с изогнутым ведущим краем 93, в который загибается или другим образом вводится внутрь край оболочки 62, чтобы ввести торцевую часть 94 оболочки 62 в желоб 92. В этом положении кольцеобразная торцевая стенка оболочки 62 упирается в изогнутый ведущий край 93 желоба 91, чтобы оказывать сопротивление осевым нагрузкам в направлении А. Также, когда деформированная торцевая часть 94 оболочки 62 надвигается на внешний край 95 в задней части желоба 92, осевым нагрузкам в направлении, противоположном направлению А, также будет оказываться сопротивление благодаря взаимодействию края 95 с деформированной торцевой частью 94.
Фиг.35 представляет собой изображение валика в сборе 95, такого же, что был использован на фиг.31 и 32, но показывающего компоненты в покомпонентном изометрическом виде. Таким образом, компоненты, аналогичные компонентам узла с фиг.31 и 32, получили аналогичные цифровые обозначения. Ступица 82 сцепляется с трубчатой оболочкой, как на фиг.34, чтобы образовывать поддерживающие ролики конвейера. В другом случае валик в сборе 95 может использоваться в других применениях, как указано ниже.
Подшипниковый узел валиков в сборе, описанный выше, может использоваться во многих различных областях применения, таких как колеса роликовых коньков, велосипедные колеса, лопасти ветряных турбин, промежуточные шестерни, звездочки/ролики натяжных устройств, ролики барабана, оборудование сцепления с землей, направляющие ролики элеватора, установки типа одно/много путных подвесных или наземных кранов, холостые валики механических транспортеров, холостые валики копательных цепей, направляющие холостые валики, сопровождающие холостые валики, амортизирующие ролики, ролики неприводных колес, ролики направляющих колес, цепные или ременные натяжные или направляющие неприводные ролики/колеса, холостые диски шкива вентилятора, колесные холостые, сопровождающие ролики/колеса, зубчатые холостые ролики, поворотное кольцо зубчатой направляющей, звездочные/роликовые холостые валики ступицы направляющего колеса. Более мелкий размер подшипникового узла и способность подшипникового узла переносить более высокие нагрузки, чем у обычных подшипников в конфигурации того же размера, уменьшает общий монтажный вес, одновременно сохраняя внутренний запас прочности.
Подшипниковый узел был главным образом описан в применении, содержащем поворотные кулаки или валы. Однако подшипниковый узел может использоваться во многих других областях применения, где поворотные кулаки или валы не используются. Таким образом, например, ссылаясь на фиг.1-4, часть 11' внутреннего подшипника (и корпус 14) может иметь отверстие в центре, чтобы принимать туда вал, аналогично обычным подшипникам. Альтернативно, выпуклый корпус 14 может исключаться.
Термины «содержащий» или «содержит», как они используются в этом описании и формулах, используются для определения присутствия изложенных признаков, элементов и компонентов, на которые идет ссылка, но не исключают присутствия или добавления одного или более других признаков, элементов, компонентов или их сочетания.
Хотя вышеизложенное было представлено при помощи иллюстративного варианта осуществления изобретения, все его изменения и модификации будут очевидны для специалистов в данной области, считаются попадающими в широкий объем и границы изобретения, как определяется в формуле изобретения, прилагающейся к данному описанию.