РОЛИКОВЫЙ ПОДШИПНИК

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к конструкции подшипников качения, а именно роликовых подшипников.
При производстве роликовых подшипников на поверхности роликов и колец подшипника формируют фаски и технологические канавки. Если высота фаски ролика не равна радиусу закругления, то фаска имеет кромку, при нахождении которой в зоне пятна контакта значительно ухудшаются характеристики контакта с бортом, что приводит к интенсификации износа трибологической пары. Аналогичные негативные последствия имеет нахождение кромки технологической канавки в зоне контакта с торцом ролика.
Конструкция роликового подшипника, при которой контакт рабочей торцевой поверхности ролика с бортом происходит в отдалении от указанных кромок, а параметры контактирующих поверхностей обеспечивают минимизацию интенсивности работы сил трения, позволяет повысить долговечность роликового подшипника.
Известен роликовый подшипник (патент Российской Федерации №1674604, опубл. 27.09.2006, МПК F16C 19/00), содержащий внешнее и внутреннее кольца, каждое из которых имеет дорожку качения, с выполненным по меньшей мере на одном из колец направляющим бортом и технологическую канавку, соединенную с дорожкой качения и бортом, и расположенные между кольцами ролики.
Недостатком известного роликового подшипника является то, что не устранена возможность контакта торцевых поверхностей ролика и бортов колец подшипника в зонах, где работа сил трения может привести к интенсификации процесса износа трибологической пары "ролик - борт кольца", а именно зоне контакта кромки фаски ролика и гладких рабочих поверхностей бортов колец подшипника, или кромки технологической канавки и гладкой рабочей поверхности ролика.
Наиболее близким по технической сути к предложенному решению является роликовый подшипник (патент ЕР №1347185, опубл. 24.09.2003, МПК F16C 19/26), содержащий внешнее и внутреннее кольца, каждое из которых имеет дорожку качения, с выполненным по меньшей мере на одном из колец направляющим скошенным бортом и технологическую канавку, соединенную с дорожкой качения и бортом и расположенные между кольцами ролики.
В нем решена проблема торцевого контакта плоских поверхностей -скошенного борта, с одной стороны, и вертикального торца ролика, с другой, с точки зрения влияния относительного расположения контактирующих кромок, и угла перекоса ролика на уровень контактного давления, и предложенный диапазон соотношения высоты канавки и радиуса закругления фаски ролика, при котором острота кромки является допустимой.
Недостатком указанного роликового подшипника является то, что в нем также окончательно не устранена возможность контакта торцевых поверхностей ролика и бортов колец подшипника в зоне, где работа сил трения может привести к интенсификации процесса износа трибологической пары "ролик - борт кольца", а именно возможность контакта в зоне кромки технологической канавки и гладкой рабочей поверхности ролика. Соответственно параметры контактирующих поверхностей не обеспечивают минимизацию интенсивности работы сил трения, что снижает долговечность роликового подшипника.
В основу полезной модели поставлена.задача разработать конструкцию роликового подшипника, при которой контакт рабочей торцевой поверхности ролика с бортом происходит в отдалении как от кромки фаски, так и кромки технологической канавки, и обеспечить такие параметры контактирующих поверхностей, которые при сохранении технологичности конструкции роликового подшипника, одновременно позволяют увеличить его ресурс (долговечность) за счет уменьшения интенсивности работы сил трения.
f
b
b
g
g
Поставленная задача решается тем, что в известном роликовом подшипнике, содержащем внешнее и внутреннее кольца, каждое из которых имеет дорожку качения, с выполненным по меньшей мере на одном из колец направляющим скошенным бортом и технологическую канавку, соединенную с дорожкой качения и бортом, расположенные между кольцами ролики, согласно полезной модели торцы ролика выполнены с соединенным с фаской закругленным участком, радиус кривизны образующей закругленного участка R находится относительно внешнего радиуса подшипника R в пределах 30~40 R, точка контакта торца ролика и обращенного к нему борта размещается на закругленном участке и отдалена по высоте на расстояние h от края соединенной с бортом канавки, имеющей высоту h, при этом выполняется соотношение h/h=0,5~0,7.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором изображен контакт ролика с бортом кольца подшипника.
Роликовый подшипник состоит из внешнего и внутреннего колец и размещенных в сепараторе тел качения - цилиндрических роликов.
Кольцо (фиг.) имеет дорожку качения 1, по крайней мере один направляющий борт 2, выполненный скошенным, и технологическую канавку 3, соединенную с дорожкой качения 1 и бортом 2. Каждый из множественного числа роликов имеет торец 4, который соединяется с фаской 5.
g
Торец 4 ролика выполнен с соединенным с фаской 5 закругленным участком 6. Указанное исполнение позволяет обеспечить условия для доступа смазки в зону контакта. Также это позволяет позиционировать точку контакта 7 с плоским скошенным бортом 2 таким образом, чтобы точка контакта 7 была расположена в зоне, достаточно отдаленной по высоте h от края соединенной с бортом 2 технологической канавки 3, имеющей высоту h.
g
g
Точка контакта 7 торца 4 ролика и обращенного к нему борта 2 размещается на закругленном участке 8, и отдалена по высоте на расстояние h от края соединенной с бортом 2 технологической канавки 3, имеющей высоту h, при этом выполняется соотношение h/h=0,5~0,7.
g
Размещение точки контакта 7 в указанном интервале значений, то есть при выполнении соотношения h/h=0,5~0,7 позволяет обеспечить необходимое отдаление пятна контакта от кромки технологической канавки 3 и, одновременно, отдалиться от кромки фаски 5 ролика, при этом не слишком подняться по борту 2, поскольку слишком высокое расположение точки контакта 7 увеличивает относительное скольжение поверхностей и, из-за этого - интенсивность работы сил трения. Также описанное размещение точки контакта 7 в пределах указанного интервала обеспечивает возможность выполнения условий контактной и ударной прочности при нормальном смазывании трибологической пары.
f
b
f
Радиус кривизны образующей R закругленного участка 8 должен находиться относительно внешнего радиуса подшипника R в пределах 30~40 Rb. Величина радиуса кривизны образующей R определяет размер и форму пятна контакта и вместе с положением точки контакта 7 влияет на распределение интенсивности сил трения по борту 2. Именно последний фактор определяет скорость износа отдельных участков торцевых поверхностей и, соответственно, долговечность подшипника.
f
b
f
b
При значении R, меньше, чем 30 R, сужается часть участка контакта с высоким относительным проскальзыванием, но увеличивается контактное напряжение. При радиусе R, больше, чем 40 R, контактное напряжение уменьшается, потому что распределяется по большему контактному пятну, однако "путь трения" (относительное проскальзывание) растет, так что интенсивность работы сил трения для определенных точек (зон торцевого контакта) борта существенно возрастает.
Роликовый подшипник работает следующим образом. При наличии осевой силы в подшипнике при перекате ролика по дорожке качения 1 происходит контакт торца 4 ролика с бортом 2 кольца. В результате реализации конструкции роликового подшипника даже при значительных осевых или радиально осевых нагрузках удается обеспечить отсутствие контакта кромки фаски 5 ролика и гладкой рабочей поверхности борта 2 кольца подшипника и контакта кромки технологической канавки 3 и гладкой рабочей поверхности ролика.
f
,
g
Наличие диапазонов рекомендуемых (оптимальных) соотношений R, и Rb h и h согласно полезной модели, позволяет избежать повышенного локального износа в бортовом контакте для целого ряда типоразмеров подшипников качения.
В целом все вышеописанное позволяет обеспечить значительно более равномерное распределение интенсивности работы сил трения по высоте борта в сравнении с существующими конструктивными аналогами, что приводит к увеличению ресурса подшипника (долговечности).