ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ
ROLLING BEARING

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано во всех областях промышленности.
Известны роликовые радиальные однорядные подшипники с короткими цилиндрическими роликами с бортами на внутреннем кольце и без бортов на наружном кольце (основное конструктивное исполнение), см. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т.: Т. 2. - 8-ое изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. с. 85.
Известны также роликовые радиальные игольчатые или роликовые радиальные подшипники с длинными цилиндрическими роликами с наружным и внутренним кольцами без сепаратора, см. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т.: Т. 2. - 8-ое изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. с. 86.
Одним из недостатков известных стандартных подшипников качения является их низкая грузоподъемность.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и взятому в качестве прототипа является подшипник качения, радиальный роликовый (патент RU №2226627, F16C 19/22 от 10.04.2004 г., бюл. 10), содержащий одно наружное и два внутренних кольца с дорожками качения и размещенные между ними тела качения, выполненные в виде роликов двухступенчатого типа, большая ступень роликов верхнего яруса, имеющая два участка, контактирует только с дорожкой качения наружного кольца по линии, а большие ступени роликов нижнего яруса, выполненные с тремя участками, контактируют только с дорожкой качения внутреннего кольца по линии, а меньшие ступени верхнего яруса, выполненные с тремя участками, контактируют по линии с большими ступенями роликов нижнего яруса, а наружное кольцо установлено на тела качения с предварительным натягом.
Недостаток известного подшипника качения состоит в том, что в нем радиальная нагрузка от наружного кольца последовательно передается ролику верхнего яруса, далее ролику нижнего яруса и лишь затем внутреннему кольцу. Это обстоятельство, в условиях малых радиальных размеров подшипника, ограничивает число роликов, непосредственно передающих радиальную нагрузку от наружного кольца внутреннему кольцу, и, следовательно, ограничивает величину радиальной грузоподъемности подшипника.
Решаемой технической задачей настоящего изобретения является повышение грузоподъемности подшипника.
Технический результат достигается тем, что в подшипнике качения, содержащем внутреннее и наружные кольца с дорожками качения и размещенные между ними тела качения, выполненные в виде роликов двухступенчатого типа, больший диаметр ступени которых контактирует только с дорожкой качения наружного кольца подшипника, а меньший диаметр ступени - только с дорожкой качения его внутреннего кольца, наружное кольцо установлено на тела качения с предварительным натягом, согласно которому наружное кольцо выполнено однобортовым, а внутреннее кольцо выполнено двухбортовым, при этом участки больших ступеней роликов выполнены с возможностью контактирования с дорожками качения наружного кольца и внутреннего кольца по линии и расположены с зазором в проточках меньших ступеней роликов.
Технический результат достигается тем, что, по крайней мере, один участок большой ступени ролика выполнен в виде втулки с центральным отверстием по диаметру меньшей ступени ролика и установлен с зазором соосно по отношению к меньшей ступени ролика.
Данное исполнение позволяет увеличить грузоподъемность подшипника за счет увеличения числа роликов, непосредственно передающих радиальную нагрузку от наружного кольца внутреннему кольцу.
Известно, что радиальную нагрузку воспринимают только нижние ролики, а верхние и боковые - не воспринимают. Наибольшая нагрузка приходится на центральный ролик - он несет нагрузку, в 4-6 раз большую средней, которая имела бы место, если бы все ролики воспринимали нагрузку поровну (http://detalmach.ru/lect7.htm#_Распределение_нагрузки_между_телами_качения). В практических расчетах для роликовых подшипников принимают
0
r
F=4,6·F/z,
где
0
F - радиальная нагрузка на центральный ролик,
r
F - радиальная нагрузка на подшипник,
z - число роликов.
Для пояснения технической сущности рассмотрим чертежи, где на фиг. 1 представлен общий вид роликового подшипника качения, на фиг. 2 схематически показан подшипник качения с роликом и втулкой, на фиг. 3 представлен подшипник качения в разрезе, где
1 - наружное кольцо;
2 - внутреннее кольцо;
3, 4 - ролики,
5 - втулка.
Подшипник качения, представленный на фиг. 1- 3 состоит из наружного однобортового кольца 1, внутреннего кольца 2 с двумя бортами, роликов 3, 4. Ролики 3 выполнены двухступенчатого типа, большая ступень ролика выполнена с четырьмя участками и контактирует по линии с дорожкой качения наружного кольца 1 и с дорожками качения внутреннего кольца 2. Ролики 3 содержат три проточки - меньших ступеней ролика, в которые с зазором входят три участка больших ступеней роликов 3. Каждый из роликов 3 контактирует по четырем линиям с дорожками качения наружного кольца 1 и внутреннего кольца 2.
На фиг. 2 представлен ролик 4, в котором два участка большей ступени выполнены в виде втулки 5 с центральным отверстием по диаметру меньшей ступени ролика. Втулки 5 установлены соосно по отношению к меньшей ступени ролика 4 с зазором.
Подшипник качения работает следующим образом.
При вращении внутреннего кольца 2 ролики 3 своими большими ступенями обкатываются по дорожке качения внутреннего кольца 2 и наружного кольца 1. Наружное кольцо 1 установлено на тела качения 3 с предварительным натягом. Радиальный зазор отсутствует. Радиальная нагрузка от наружного кольца 1 передается ролику 3 и затем непосредственно внутреннему кольцу 2. Исполнение подшипника, приведенное на фиг. 1, позволяет увеличить число роликов 3, передающих радиальную нагрузку от наружного кольца1 внутреннему кольцу 2, в 1.3 раза.
Таким образом, по сравнению с известными подшипниками качения предложенный роликовый подшипник качения позволит уменьшить радиальную нагрузку на центральный ролик в 1.3 раза и, следовательно, увеличить радиальную грузоподъемность подшипника в 1.3 раза.
Использование ролика 4, приведенного на фиг. 2, с участком большей ступени в виде втулки 5 позволяет за счет снижения жесткости втулки 5 оптимизировать распределение нагрузки по длине ролика 4, и это способствует повышению грузоподъемности подшипника.