Сепаратор шарикоподшипника
BALL BEARING SEPARATOR

Изобретение относится к машиностроению, а именно к изготовлению сепараторов подшипников качения, которые могут быть использованы в оптическом приборостроении, в частности, при создании объективов.
Известны различные способы применения подшипников во всех областях, в том числе и в оптическом приборостроении, где необходимо обеспечить нагрузку, передаваемую при вращении, качении или линейном перемещении с наименьшим сопротивлением от подвижного узла на другие части конструкции. Основными преимуществами шарикоподшипников по сравнению с подшипниками скользящего трения для оптико-механических приборов являются значительно меньший крутящий момент, стойкость к изменению температуры, возможность сборки оси на подшипниках без зазоров и даже с небольшим натягом, что обеспечивает хорошую точность базирования оси, малый расход смазки, меньшие потери на трение, хорошая взаимозаменяемость и ремонтопригодность. Но данные подшипники имеют менее плавный ход и большой шум, большие габариты, вес и более высокую стоимость.
При создании объективов, как товаров народного потребления, определяющим фактором, кроме качества изображения, создаваемого оптической системой, являются вес и габариты самого объектива. Поэтому использование здесь замкнутых однорядных радиально-упорных шарикоподшипников является наиболее привлекательным из-за их компактности. Такого рода подшипники применяют как с сепараторами, так и в качестве насыпных.
Как правило, подшипники качения состоят из двух колец, тел качения различной формы и сепаратора, отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего их на равном расстоянии и направляющего их движение. Но при этом сепаратор представляет собой сложную по форме деталь с большим количеством одинаковых по форме и размерам ячеек под шарики, что требует большей сложности технологической оснастки для его изготовления.
В некоторых узлах приборов в оптической промышленности с целью уменьшения габаритов и массы применяют шарикоподшипники, состоящие из сепаратора и вставленных в него шариков. В частности, в Справочнике конструктора оптико-механических приборов под ред. Панова В.А., Машиностроение, 1980, стр. 484, рис. 11.31, 11.32 приведены схемы для использования в качестве сепаратора в узле подшипника проволочных колец или стальных лент. Эти подшипники значительно дешевле. Стабильность оси вращения и плавность хода незначительно уступают сплошным подшипникам. Подшипники качения, изготовленные без сепаратора, имеют большее число тел качения и большую грузоподъемность. Однако, при вращении бессепараторных подшипников, возникает повышенный момент сопротивления вращению и, кроме того, применение насыпного метода заполнения узла шариками приводит к увеличению массы, например, объектива. Поэтому с целью уменьшения массы при применении узла подшипника в объективах, сокращают количество используемых шариков, а для того, чтобы они были равномерно распределены по диаметру, применяют сепаратор.
В патенте США №4196970, МПК G02B 15/22, опубликованном 08.04.1980 г., где описывается и патентуется объектив с увеличенным диапазоном фокусного расстояния, приведена конструкция шарикоподшипника для перемещения второго и третьего оптических компонентов линз в осевом направлении в объективе. Но в предлагаемой конструкции происходит использование шариков без сепаратора, отделяющего их друг от друга, что приводит к увеличению массы объектива.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является конструкция, описанная в патенте РФ №2146020, МПК F16C 33/38, опубликованном 27.02.2000 г., где сепаратор состоит из двух одинаковых полусепараторов из упругого материала с чередующимися U-образными гнездами под шарики и П-образными защелкивающими элементами. Сепаратор защелкивается за счет выступов на разделительных перегородках защелкивающихся элементов. Использование сепараторов данной конструкции в производстве упрощает процесс сборки подшипников. Но в данной конструкции сам сепаратор состоит из двух сложных по форме деталей, что требует больших затрат по созданию технологической оснастки для его изготовления.
Задачей данного изобретения является создание простой конструкции сепаратора шарикоподшипника, с уменьшенными характеристиками по габаритам и массе.
Технический результат - снижение массо-габаритных характеристик сепаратора шарикоподшипника за счет разработки упрощенных по форме элементов конструкции изготовляемых из облегченных металлических и неметаллических материалов.
Это достигается тем, что в сепараторе шарикоподшипника, состоящем из одинаковых по форме деталей, каждая из которых установлена в конструкцию шарикоподшипника между двумя шариками, для равномерного распределения шариков по диаметру шарикоподшипника, отличающийся тем, что детали сепаратора выполнены в виде дуги сепараторного кольца с поперечным сечением круглой формы, причем количество дуг сепараторного кольца равно количеству шариков.
Кроме того, детали сепаратора могут быть выполнены как из металлических, так и неметаллических материалов и возможно выполнение деталей сепаратора с диаметром поперечного сечения меньшим, чем диаметр шариков.
Фиг. 1 представляет собой вид объектива в поперечном разрезе, на котором проиллюстрировано расположение шарикоподшипника в рабочем положении.
На фиг. 2 изображено сечение шарикоподшипника в поперечном разрезе по плоскости, проходящей через линию центров шариков.
В конструкции объектива (фиг. 1) для облегчения усилия перемещающихся частей, используется шарикоподшипник, состоящий из шариков 1 и деталей сепараторов 2, выполненных в виде сектора или дуги сепараторного кольца, с поперечным сечением круглой формы (фиг. 1, фиг. 2). Следует отметить, что с целью уменьшения массы объектива, стальные внутренние 3 и внешние 4 кольца, которые обычно используются в подшипнике, здесь выполнены из более легких материалов, например из алюминиевых сплавов, а сепараторы 2 могут быть выполнены из различных материалов и установлены в конструкцию подшипника между шариками 1, обеспечивая равномерное распределение их по диаметру шарикоподшипника. Количество деталей сепараторов 2 равно количеству шариков 1 в шарикоподшипнике. При этом диаметр поперечного сечения деталей сепараторов 2 меньше диаметра шариков 1, для исключения дополнительного трения в шарикоподшипнике.
В процессе работы происходит перемещение шариков 1, но так как габариты деталей сепараторов 2 не выступают за пределы углубления, по которому происходит перемещение шариков 1, это не приводит к увеличению размеров шарикоподшипника и не создается дополнительное трение в шарикоподшипнике.
Использование сепараторов данной конструкции дает возможность упростить технологическую оснастку при их производстве, позволяет сократить количество шариков, перемещающихся в шарикоподшипнике. В совокупности с заменой стальных внешних и внутренних колец, которые обычно используются в подшипнике, на кольца из легких материалов, все это позволяет уменьшить габариты и вес шарикоподшипника, что создает предпосылки для применения данного изобретения при создании объективов и для использования в оптическом приборостроении.
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создана простая технологичная конструкция шарикоподшипника, которая состоит из минимального количества одинаковых простейших деталей, с уменьшенными характеристиками по габаритам и массе.