БУКСОВЫЙ ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ
JOURNAL BEARING ASSEMBLY

Изобретение относится к железнодорожному машиностроению и может быть использовано в конструкции буксового подшипникового узла, содержащего сдвоенный цилиндрический роликовый подшипник с интегрированными уплотнениями, который на заводе-изготовителе при монтаже заполняется закладной пластичной смазкой и устанавливается в корпус буксы трехэлементной тележки грузового вагона или в корпус буксы тележки с жесткой сварной рамой и буксовым независимым пружинным подвешиванием для грузового или пассажирского вагонов.
В настоящее время известны применяемые в тележках грузовых и пассажирских вагонов буксовые подшипниковые узлы («Подшипники. Подшипники качения для железнодорожного подвижного состава. Номенклатурно-технический справочник»: М.: НИА «Подшипник - МНИАП», 2006, стр.36, рис.2.35 и 2.36), содержащие установленные в корпус буксы отдельные цилиндрические роликовые подшипники с неподвижными двубортными наружными кольцами, одним внутренним кольцом с одним внешним бортом и вторым внутренним кольцом без борта с приставным бортовым кольцом, при этом торцевое крепление подшипников на оси выполняется тарельчатой шайбой с болтами или фиксирующей гайкой.
Недостатком известного буксового подшипникового узла являются малые межремонтные интервалы, сложность обеспечения качественной и количественной закладки пластичной смазки в буксовый подшипниковый узел при ремонтах, недостаточная надежность торцевого крепления буксового подшипника на оси.
В последнее время, для увеличения межремонтных интервалов обслуживания, в буксовых подшипниковых узлах тележек грузовых и пассажирских вагонов применяются установленные в корпус буксы сдвоенные цилиндрические роликовые подшипники с интегрированными уплотнениями и закладной пластичной смазкой (каталог фирмы Kinex, Rolling bearings for railway vehicles, EDITION: RI_August_2008, стр.11), состоящие из неподвижных двубортных наружных колец с проточкой на внутренней поверхности внешнего борта, вращающихся внутренних колец с одним внутренним кольцом с одним внешним бортом и вторым внутренним кольцом без борта с приставным бортовым кольцом, цилиндрических роликов, сепаратора, уплотнений.
Сдвоенный цилиндрический роликовый подшипник при монтаже на заводе-изготовителе заполняется закладкой пластичной смазкой. Для удержания пластичной смазки в подшипнике и защиты от попадания загрязнений и влаги внутрь подшипника, применяют уплотнительные узлы различного типа: некасательные щелевые и лабиринтные уплотнения, касательные кассетные многокромочные уплотнения.
Цилиндрические роликовые подшипники с щелевыми и лабиринтными уплотнениями в виде некасательных металлических плоских и выпуклых защитных шайб применяют в конструкции буксового подшипникового узла для грузовых и пассажирских вагонов, эксплуатируемых в условиях умеренных изменений окружающей температуры и влажности, и не позволяют добиться эффективной работы уплотнительного узла против проникновения в буксовый подшипник влаги.
Эксплуатация грузовых и пассажирских вагонов в условиях повышенной влажности, или при больших перепадах температур между рабочей температурой подшипникового узла и окружающей температурой, приводит к накоплению влаги в буксовом подшипником узле, так как при остывании подшипникового узла происходит выпадение конденсата, а последующий разогрев буксового подшипникового узла до рабочей температуры не позволяет полностью удалить влагу из подшипника. Наличие влаги приводит к сокращению срока службы пластичной смазки и преждевременному износу деталей буксового подшипника, и, как следствие, ограничению возможности достижения требуемого гарантийного пробега.
В условиях повышенной влажности, или при больших перепадах температур между рабочей температурой подшипникового узла и окружающей температурой, применяются выпуклые многокромочные касательные кассетные уплотнения, заполненные специальной низкотемпературной пластичной смазкой, совместимой со смазкой в подшипнике, которые вследствие их полной герметичности позволяют предотвращать накопление влаги в буксовом подшипниковом узле, и продлевают срок службы пластичной смазки.
Недостатком известного буксового подшипникового узла на основе сдвоенного цилиндрического роликового подшипника с интегрированными уплотнениями и закладной пластичной смазкой является то, что отсутствует возможность выбора типа устанавливаемого уплотнительного узла, используемое в нем лабиринтное некасательное уплотнение не обеспечивает надежную защиту буксового подшипникового узла от проникновения внутрь него загрязнений и чистоту пластичной смазки, особенно в сложных условиях эксплуатации, при этом отсутствует возможность установки в указанный буксовый подшипниковый узел многокромочного кассетного уплотнения без изменения его конструкции.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому является буксовый подшипниковый узел, содержащий установленный в корпус буксы сдвоенный цилиндрический роликовый подшипник с интегрированными уплотнениями и закладной пластичной смазкой (каталог фирмы Schaeffler KG, Products for railway applications, TPI158 GB-D, стр.21), состоящий из двух неподвижных двубортных наружных колец с проточкой на внутренней поверхности внешнего борта, двух вращающихся внутренних колец с одним внешним бортом с проточкой на наружной поверхности внешнего борта, цилиндрических роликов, сепаратора, уплотнений запрессованных в проточку на внутренней поверхности внешнего борта наружных колец.
Недостатком известного буксового подшипникового узла на основе сдвоенного цилиндрического роликового подшипника с интегрированными уплотнениями и закладной пластичной смазкой является то, что в нем также отсутствует возможность выбора типа устанавливаемого уплотнительного узла, используемое в нем лабиринтное некасательное уплотнение не обеспечивает надежную защиту буксового подшипникового узла от проникновения внутрь него загрязнений и чистоту пластичной смазки, особенно в сложных условиях эксплуатации и не позволяет достичь продолжительных межремонтных интервалов при особо низких температурах от - 40°С до - 60°С и особо высоких температурах от +35°С до +50°С.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать конструкцию вагонного буксового подшипникового узла, обеспечив его универсальность за счет возможности установки в стандартном корпусе буксы, в котором ранее применялись отдельные цилиндрические роликовые подшипники, сдвоенного буксового цилиндрического роликового подшипника с закладной пластичной смазкой и интегрированными уплотнениями.
Также поставлена задача обеспечить возможность адаптации буксового подшипникового узла к требуемым условиям эксплуатации и предписываемым межремонтным интервалам, путем обеспечения возможности установки в сдвоенный цилиндрический роликовый подшипник уплотнительных узлов различного типа, а именно некасательного типа щелевых и лабиринтных уплотнений или касательных кассетных многокромочных уплотнений.
Дополнительной задачей, решаемой изобретением, является повышения надежности торцевого крепления подшипников на оси.
Поставленная задача достигается тем, что в буксовом подшипниковом узле, содержащем остановленный в корпус буксы сдвоенный цилиндрический роликовый подшипник с интегрированными уплотнениями и закладной пластичной смазкой, состоящий из неподвижных двубортных наружных колец, с проточкой на внутренней поверхности внешнего борта, вращающихся внутренних колец, с одним внешним бортом, цилиндрических роликов, сепаратора, уплотнений, запрессованных в проточку на внутренней поверхности внешнего борта наружных колец, согласно изобретения в проточке на внутренней поверхности внешнего борта наружных колец выполнена стопорная канавка, на поверхности дорожек качения внутренних колец выполнен крепежный паз, внутренние кольца соединены между собой посредством крепежного кольца, установленного в крепежных пазах.
Выполнение в проточке на внутренней поверхности внешнего борта наружных колец стопорной канавки, позволяет обеспечить возможность установки в буксовый подшипниковый узел как неподвижных защитных шайб, так и многокромочных кассетных касательных уплотнений.
При этом форма используемых уплотнений может быть плоская и выпуклая, выступающая за габариты подшипников в зоне обычного размещения депо пластичной смазки, для обеспечения большего количества пластичной смазки внутри подшипника.
Благодаря тому, что на поверхности дорожек качения внутренних колец выполнен крепежный паз, а внутренние кольца соединены между собой посредством крепежного кольца, установленного в крепежных пазах, обеспечивается возможность не допустить попадания загрязнений и влаги внутрь подшипника после его сборки при транспортировке, хранении, контроле и монтаже подшипника на ось.
В описанной конструкции буксового подшипникового узла возможно использование различного типа уплотнений, а именно: в виде плоской защитной шайбы, в виде выпуклой защитной шайбы, или в виде выпуклого многокромочного касательного кассетного уплотнения.
При использовании уплотнения в виде плоской защитной шайбы, образуется некасательное щелевое уплотнение с ограниченным депо для пластичной смазки.
Выполнение на наружной поверхности внешнего борта внутренних колец дополнительной кольцевой проточки со стопорной канавкой позволяет образовать совместно с плоской защитной шайбой лабиринтное уплотнение.
Выполнение уплотнения, в виде выпуклой защитной шайбы, позволяет образовать увеличенное депо для пластичной смазки.
Выполнение на наружной поверхности внешнего борта внутренних колец кольцевой проточки со стопорной канавкой, позволяет образовать совместно с выпуклой защитной шайбой лабиринтное уплотнение.
Выполнение уплотнения в виде выпуклой защитной шайбы позволяет образовать увеличенное депо для пластичной смазки.
Выполнение на внешней поверхности внешнего борта внутренних колец кольцевой проточки со стопорной канавкой, позволяет образовать совместно с выпуклой защитной шайбой лабиринтное уплотнение.
Выполнение уплотнения в виде выпуклого многокромочного кассетного уплотнения, наполненного низкотемпературной пластичной смазкой, совместимой со смазкой в подшипнике, и запрессованного в кольцевые проточки со стопорными канавками на внутренней поверхности внешнего борта наружных колец и наружной поверхности внешнего борта внутренних колец, позволяет образовать полностью герметичное против внешних загрязнений, влаги и других неблагоприятных воздействий внешней среды касательное уплотнение с увеличенным депо для пластичной смазки.
Применение в буксовом подшипниковом узле внутренних колец с внешним бортом дополнительно позволяет достичь повышения надежности торцевого крепления подшипников на оси за счет увеличения жесткости внутреннего кольца при креплении буксового подшипникового узла тарельчатой шайбой с болтами или при помощи фиксирующей гайки.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен вагонный буксовый подшипниковый узел с установленным сдвоенным цилиндрическим роликовым подшипником в разрезе, на фиг.2 - вагонный буксовый сдвоенный цилиндрический роликовый подшипник с интегрированными уплотнениями в виде металлических плоских защитных шайб, образующих щелевые неконтактные уплотнения, на фиг.3 - вагонный буксовый сдвоенный цилиндрический роликовый подшипник с интегрированными уплотнениями в виде металлических плоских защитных шайб, образующих лабиринтные неконтактные уплотнения, на фиг.4 - вагонный буксовый сдвоенный цилиндрический роликовый подшипник с интегрированными уплотнениями в виде металлических выпуклых защитных шайб, образующих щелевое неконтактное уплотнение; на фиг.5 - вагонный буксовый сдвоенный цилиндрический роликовый подшипник с интегрированными уплотнениями в виде металлических выпуклых защитных шайб, образующих лабиринтное неконтактное уплотнение, на фиг.6 - вагонный буксовый сдвоенный цилиндрический роликовый подшипник с интегрированными уплотнениями в виде выпуклых многокромочных кассетных уплотнений, образующих контактное уплотнение.
Вагонный буксовый подшипниковый узел (фиг.1) состоит из корпуса буксы 1 с установленным в него сдвоенным цилиндрическим роликовым подшипником 2, зафиксированным в корпусе буксы 1 крышкой 3 посредством крепежных болтов 4.
Сдвоенный цилиндрический роликовый подшипник 2 (фиг.2) в свою очередь состоит из двух неподвижных двубортных наружных колец 5, 6, на внутренней поверхности которых имеются дорожки качения 7, 8 и осевые направляющие борта 9, 10, 11, 12 на которые опираются цилиндрические ролики 13, 14, а также вращающихся внутренних колец 15, 16 с одним внешним бортом 17, 18, на наружной поверхности которых имеются дорожки качения 19, 20 и осевые направляющие борта 21, 22 на которые опираются цилиндрические ролики 13, 14.
Неподвижные двубортные наружные кольца 5, 6 выполнены с проточкой 23, 24 на внутренней поверхности внешних бортов.
Цилиндрические ролики 13, 14 размещены между наружными кольцами 5, 6 и внутренними кольцами 15, 16, направляются по дорожкам качения 7-19 и 8-20 и центрируются между осевыми бортами 9, 10, 11, 12 и 21, 22 полиамидными стеклонаполненными сепараторами 25, 26.
В проточки 23, 24 на внутренней поверхности внешних бортов наружных колец 5, 6 запрессованы уплотнения в виде плоских защитных шайб 27, 28 образующие щелевое уплотнение 29, 30. В каждой проточке 23, 24 на внутренней поверхности внешних бортов наружных колец 5, 6 выполнена стопорная канавка 31, 32.
На поверхности дорожек качения 19, 20 внутренних колец 15, 16 выполнены крепежные пазы 33, 34. Внутренние кольца 15, 16 соединены между собой посредством крепежного кольца 35, установленного в указанных крепежных пазах 33, 34.
В сдвоенном цилиндрическом роликовом подшипнике 2 (фиг.3) на наружной поверхности внешнего борта внутренних колец 15, 16 могут быть дополнительно выполнены кольцевые проточки 36, 37 со стопорными канавками 38, 39. При такой конструкции кольцевые проточки 36, 37 со стопорными канавками 38, 39 образуют совместно с уплотнениями в виде плоских защитных шайб 27, 28 лабиринтное уплотнение 40, 41.
Сдвоенный цилиндрический роликовый подшипник 2 (фиг.4) может содержать уплотнения, выполненные в виде выпуклой защитной шайбы 42, 43. При такой конструкции образуется увеличенное депо для пластичной смазки 44, 45.
При установке уплотнений, выполненных в виде выпуклой защитной шайбы 42, 43 в сдвоенный цилиндрический роликовый подшипник 2 (фиг.5) с выполненными на наружной поверхности внешнего борта внутренних колец 15, 16 кольцевыми проточками 36, 37, указанные уплотнения, совместно со стопорными канавками 38, 39, образуют лабиринтное уплотнение 46, 47.
Сдвоенный цилиндрический роликовый подшипник 2 (фиг.6) может содержать уплотнительный узел, выполненный в виде выпуклого многокромочного кассетного уплотнения 48, 49, заполненного специальной низкотемпературной пластичной смазкой, совместимой со смазкой в подшипнике, который запрессован в кольцевые проточки 23, 24 со стопорными канавками 31, 32 на внутренней поверхности внешних бортов наружных колец 5, 6 и кольцевые проточки 36, 37 со стопорными канавками 38, 39 на наружной поверхности внешнего борта внутренних колец 15, 16. Указанное многокромочное кассетное уплотнение 48, 49 образует увеличенное депо для пластичной смазки и полностью герметичное касательное уплотнение 50, 51.
Монтаж буксового подшипникового узла осуществляют методом холодной посадки, путем запрессовки на ось предварительно установленного сдвоенного подшипника с помощью гидравлического приспособления.
В целом описанная конструкция буксового подшипникового узла позволяет обеспечить его универсальность, возможность адаптации буксового подшипникового узла к требуемым условиям эксплуатации и предписываемым межремонтным интервалам, повышает надежность торцевого крепления подшипников на оси тележки вагона.