ОДНОРЯДНЫЙ РОЛИКОВЫЙ КОНИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ
SINGLE-ROW TAPERED ROLLING BEARING

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подшипникам качения.
Известно, что диаметры торцевых сечений конических роликов роликового конического подшипника качения подчиняются выражению
,
3
где D - больший диаметр ролика.
2
D - меньший диаметр ролика;
L - длина ролика;
α - угол наклона оси ролика к продольной оси подшипника.
1
D - меньший диаметр дорожки качения внутреннего кольца подшипника (РД ВНИИП.020-03. Подшипники роликовые конические. Расчет и проектирование. Руководящий документ. - М.: ОАО ВНИИП. - 2003.).
Известен радиальный роликовый подшипник качения, содержащий наружное и внутреннее кольца с цилиндрическими дорожками качения и тела качения в виде цилиндрических роликов, сепаратор для разделения тел качения (Решетов Д.Н. Детали машин: учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов / Д.Н. Решетов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. - С.343, рис.17.7-а).
Недостатком описанного подшипника является узкая область применения вследствие невозможности восприятия осевой нагрузки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является однорядный роликовый конический подшипник качения, воспринимающий значительные радиальную и одностороннюю осевую нагрузки, содержащий наружное и внутреннее кольца с коническими дорожками качения и тела качения в виде конических роликов, сепаратор для разделения тел качения (Решетов Д.Н. Детали машин: учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов / Д.Н. Решетов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. - С.343, рис.17.7-е).
Основными недостатками описанного подшипника являются пониженные срок эксплуатации и эффективность работы, обусловленные ограниченным диапазоном типоразмеров подшипников по углам конуса дорожек качения колец подшипника, что приводит к неблагоприятным условиям работы подшипника при различных сочетаниях осевой и радиальной нагрузок, действующих на него, как то, защемление тел качения, неблагоприятное распределение контактных напряжений по линиям контактов роликов с дорожками качения колец подшипника, повышенное давление и трение торцов роликов на борт дорожки качения внутреннего кольца подшипника.
Предлагаемое изобретение решает задачу повышения срока эксплуатации подшипника, эффективности его работы.
Решение этой задачи достигается тем, что в однорядном роликовом коническом подшипнике качения, содержащем наружное и внутреннее кольца с коническими дорожками качения и тела качения в виде конических роликов, сепаратор для разделения тел качения, согласно изобретению геометрические соотношения размеров ролика и дорожки качения внутреннего кольца подшипника выбраны исходя из сочетания радиальной и осевой составляющих полной нагрузки, действующих на подшипник, в соответствии с выражением
3
где D- больший диаметр ролика;
2
D - меньший диаметр ролика;
4
D - больший диаметр конической дорожки качения внутреннего кольца подшипника;
1
D - меньший диаметр конической дорожки качения внутреннего кольца подшипника;
L - длина ролика;
a
F - осевая составляющая полной нагрузки, действующей на подшипник;
r
F - радиальная составляющая полной нагрузки, действующей на подшипник.
Используя выражение (1), а также соотношение , полученное на стадии проектирования механизма, возможно исполнение подшипника с оптимальными геометрическими и эксплуатационными параметрами, а именно, когда линия действия эквивалентной нагрузки  перпендикулярна оси вращения ролика. Фактические размеры подшипника подбираются исходя из обеспечения допустимых значений напряжений в зоне контакта ролика с дорожками качения в пределах необходимых округлений.
Данное техническое решение позволяет оптимизировать распределение контактных напряжений между роликом и дорожками качения колец подшипника, исключить существенное давление торца ролика о борт дорожки качения внутреннего кольца подшипника и устранить возможность защемления ролика между кольцами подшипника. В итоге это приводит к повышению продолжительности и эффективности работы подшипника.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображен однорядный роликовый конический подшипник качения, осевой разрез.
Кроме этого, на чертеже дополнительно обозначено следующее:
1
D - меньший диаметр конической дорожки качения внутреннего кольца подшипника;
2
D - меньший диаметр ролика;
3
D - больший диаметр ролика;
4
D - больший диаметр конической дорожки качения внутреннего кольца подшипника;
L - длина ролика;
- угол наклона оси ролика к продольной оси подшипника;
a
F - осевая составляющая полной нагрузки, действующей на подшипник;
r
F - радиальная составляющая полной нагрузки, действующей на подшипник.
Однорядный роликовый конический подшипник качения содержит наружное 1 и внутреннее 2 кольца с коническими дорожками качения. Между конических дорожек качения размещены тела качения, выполненные в виде конических роликов 3. Для разделения роликов 3 служит сепаратор 4.
Геометрические соотношения размеров ролика 3 и дорожки качения внутреннего 2 кольца подшипника выбраны исходя из сочетания радиальной и осевой составляющих полной нагрузки, действующих на подшипник, в соответствии с выражением (1).
Однорядный роликовый конический подшипник качения работает следующим образом.
Предлагаемый подшипник, установленный в механизме, узле или машине, обеспечивает восприятие нагрузок и передачу вращения. При вращении наружного 1 и внутреннего 2 колец подшипника ролики 3 также вращаются, обеспечивая взаимное расположение колец подшипника 1 и 2.
Выполнение геометрических параметров подшипника по предлагаемому выражению (1) позволяет оптимизировать распределение контактных напряжений между роликом 3 и дорожками качения колец подшипника, исключить существенное давление и трение торца ролика 3 о борт дорожки качения внутреннего 2 кольца подшипника и устранить возможность защемления ролика 3 между наружным 1 и внутренним 2 кольцами подшипника.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет повысить продолжительность и эффективность работы подшипника.