ГИБРИДНЫЙ ПОДШИПНИК ШАРИКОВЫЙ РАДИАЛЬНО-УПОРНЫЙ ОДНОРЯДНЫЙ

Полезная модель относится к радиально-упорным шариковым однорядным подшипникам и может быть использована в опорах валов для работы в условиях высоких температур при ограниченном подводе смазки.
Известны аналогичные технические решения - радиально-упорные шариковые однорядные подшипники, содержащие наружное кольцо, разъемное внутреннее кольцо, состоящее из двух полуколец, сепаратор, шарики (см. например, описания полезных моделей к патентам RU 85586, МПК F16C 19/00 (2006.01), дата публикации 10.08.2009; RU 88084, МПК F16C 19/00 (2006.01), дата публикации 27.10.2009; RU 102973, МПК F16C 19/00 (2006.01), F16C 33/38, дата публикации 20.03.2011).
Недостатком аналогичных решений является низкая надежность сепаратора при работе в условиях высоких температур.
Ближайшим аналогом является подшипник шариковый радиально-упорный однорядный, содержащий наружное кольцо, разъемное внутреннее кольцо, состоящее из двух полуколец, сепаратор, шарики, (см. например, описание полезной модели к патенту RU 88084, МПК F16C 19/00 (2006.01), дата публикации 27.10.2009).
Недостатком ближайшего аналога является низкая работоспособность сепаратора в условиях высоких температур.
Технический результат заключается в повышении работоспособности сепаратора путем снижения нагрузок на него со стороны шариков, улучшения антифрикционных свойств, смазки и охлаждения.
i
w
o
w
w
Сущность технического решения заключается в том, что гибридный подшипник шариковый радиально-упорный однорядный содержит наружное кольцо, разъемное внутреннее кольцо, состоящее из двух полуколец, сепаратор, шарики и отличается от ближайшего аналога тем, что выполнен трех точечным, с арочным профилем дорожек качения разъемного внутреннего кольца и наружным кольцом; наружное кольцо и разъемное внутреннее кольцо выполнены из теплостойкой стали; на стыках полуколец выполнены сегментные пазы для подвода смазки; шарики изготовлены из нитрида кремния; радиусы дорожек качения полуколец выполнены из расчета r=(0,515…0,525)×D, радиус дорожки качения наружного кольца выполнен из расчета r=(0,515…0,520)×D, где D - диаметр шарика; смещения центров дорожек качения полуколец выбраны из условия обеспечения угла радиального контакта α шарика с полукольцами равного 18-28 градусам; сепаратор изготовлен из конструкционной легированной стали и имеет серебряное покрытие, в полукольцах внутреннего кольца выполнены радиальные отверстия.
Сущность технического решения поясняется чертежом.
Гибридный подшипник шариковый радиально-упорный однорядный
i
w
o
w
w
содержит наружное кольцо 1 с фланцем 8 для крепления в корпусе, разъемное внутреннее кольцо, состоящее из двух полуколец 2, 4 с отверстиями 6 для подвода смазки к центрирующим поверхностям сепаратора 3, сепаратор 3, центрирующийся по бортикам внутренних полуколец 2 и 4, шарики 5 (см. чертеж). Гибридный подшипник шариковый радиально-упорный однорядный выполнен трех точечным, с арочным профилем дорожек качения полуколец 2, 4 внутреннего кольца и наружным кольцом 1. Наружное кольцо 1 и полукольца 2, 4 разъемного внутреннего кольца выполнены из теплостойкой стали. На стыках полуколец 2, 4 выполнены сегментные пазы 7 для подвода смазки. Шарики 5 изготовлены из нитрида кремния. Радиусы дорожек качения полуколец 2, 4 выполнены из расчета r=(0,515…0,525)×D, радиус дорожки качения наружного кольца 1 выполнен из расчета r=(0,515…0,520)×D, где D - диаметр шарика 5. Радиусы дорожек качения при заданном диаметре шарика имеют принципиальное значение, особенно при высоких скоростях, поскольку они определяют уровень контактных нагрузок и
тепловыделение в подшипнике. В предлагаемой заявке указаны их предельные значения.
w
w
w
Смещения центров дорожек качения полуколец 2, 4 выбраны из условия обеспечения угла радиального контакта а шарика 5 с полукольцами 2, 4 равного α=18-28 градусам. Сепаратор 3 изготовлен из конструкционной легированной стали и имеет серебряное покрытие. Гнезда сепаратора 3 для размещения шариков 5 назначены из условий минимизации нагрузок со стороны шариков 5 на перемычки сепаратора и выполнены из расчета в поперечном направлении 1,01×D, а в продольном направлении - 1,07×D, где D - диаметр шарика 5. Размеры гнезд под шарики 5 в сепараторе 3 назначаются с учетом уменьшения нагрузок на его перемычки, которые возникают из-за разницы скоростей при движении шариков 5 по орбите подшипника. По технологическим соображениям в плоскости вращения сепаратора 3 гнезда выполняются в виде двух окружностей со смещенными центрами (гнезда с «развалом»). Оптимальные размеры гнезд под шарики 5 назначаются на основе рассмотрения динамической модели высокоскоростного подшипника, рассматривающей 3-х мерное движение шариков 5 и сепаратора 3. Для конкретного типа подшипника выбираются именно указанные значения.
Во внутренних полукольцах 2, 4 внутреннего кольца для улучшения смазки и охлаждения сепаратора выполнены радиальные отверстия 6.
Уменьшение тепловыделения в контактах шариков 5 с дорожками качения достигается за счет:
3
4
3
4
3
3
применения максимально облегченных шариков 5, изготовленных из нитрида кремния (SiN), плотность которого составляет 3,2 г\см (вместо 7,8…8.3 г\см для шариков из стали (см. например. Подшипниковые узлы современных машин и приборов: Энциклопедический справочник / В.Б. Носов, И.М. Карпухин, Н.П. Федоров и др.: Под общ. Ред. В.Б. Носова. - М.; Машиностроение, 1997, - 640 с.: ил.), при этом шарики 5 из нитрида кремния (SiN) имеют меньшие центробежные силы и гироскопические моменты, в результате уменьшаются нагрузки на наружное кольцо 1 и температуры в зонах контакта шариков 5 с дрожками качения;
i
w
i
w
исполнения радиуса дорожек качения полуколец 2, 4 разъемного внутреннего кольца из расчета r=(0,515…0,525)×D, где r - радиус дорожки качения наружного кольца 1, D - диаметр шарика 5, (см.. например. Подшипниковые узлы современных машин и приборов: Энциклопедический справочник / В.Б. Носов, И.М. Карпухин, Н.П. Федоров и др.: Под общ. Ред. В.Б. Носова. - М.; Машиностроение, 1997, - 640 с.: ил.);
0
w
0
w
исполнения радиуса дорожек качения наружного кольца 1 из расчета r=(0,515…0,520)×D, где r - радиус дорожки качения наружного кольца 1, D - диаметр шарика 5, (см.. например. Подшипниковые узлы современных машин и приборов: Энциклопедический справочник / В.Б. Носов, И.М. Карпухин, Н.П. Федоров и др.: Под общ. Ред. В.Б. Носова. - М.; Машиностроение, 1997, - 640 с.: ил.);
обеспечения угла радиального контакта а шарика 5 с полукольцами 2, 4 разъемного внутреннего кольца равного 18-28 градусам с учетом предельных величин (см.. например. Подшипниковые узлы современных машин и приборов: Энциклопедический справочник / В.Б. Носов, И.М. Карпухин, Н.П. Федоров и др.: Под общ. Ред. В.Б. Носова. - М.; Машиностроение, 1997, - 640 с.: ил.);
подвода смазки к шарикам 5 через сегментные пазы 7, выполненные на стыках полуколец 2, 4.
Уменьшение тепловыделения в контактах шариков 5 с сепаратором 3 и сепаратора 3 с направляющими буртиками внутренних полуколец 2 и 4 достигается за счет:
изготовления сепаратора 3 из конструкционной легированной стали максимально облегченной конструкции с покрытием трущихся поверхностей сепаратора 3 серебром, что увеличивает отвод тепла из зон трения шариков 5 о сепаратор 3 и сепаратора 3 о бортики полуколец 2, 4;
центрирование сепаратора по бортикам внутренних полуколец 2 и 4 и выполнение на внутренних полукольцах 2 и 4 радиальных отверстий 6 для смазки и охлаждения поверхностей центрирования сепаратора.
w
w
w
выполнения гнезд в сепараторе 3 для размещения шариков 5 из условий минимизации нагрузок со стороны шариков 5 на перемычки сепаратора из расчета в поперечном направлении 1,01×D, а в продольном направлении - 1,07×D, где D - диаметр шарика 5.