ПОДШИПНИК СО СФЕРИЧЕСКИМИ УПОРНЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в узлах с вертикальными и горизонтальными валами, периодически нагружаемыми осевыми силами значительной величины.
Известны конструкции упорных подшипников с полной сферой в узлах с вертикальными валами, включающие пяту с вогнутой сферической поверхностью, шаровый подпятник и осевую опору с вогнутой сферической поверхностью. Выполнение вогнутых сферических поверхностей пяты и опоры с радиусом, превышающим на небольшую величину радиус сферы, обеспечивает высокую несущую способность упорного подшипника [1]. Однако жесткая установка пяты в отверстие вала, а осевой опоры - в отверстие корпуса снижает работоспособность устройства при радиальных и угловых смещениях сферической поверхности пяты относительно рабочей поверхности осевой опоры. С целью устранения этого недостатка в конструкцию подшипника вводятся самоцентрирующие менисковые шайбы [1]. Это, в свою очередь, усложняет конструкцию упорного устройства, затрудняет введение и удержание смазочного материала в зонах трения сферических поверхностей. В узлах с горизонтальными валами появление осевого зазора при изменении положения оси вала под нагрузкой приводит к радиальному смещению менисковых шайб. Это нарушает взаимодействие сферических поверхностей упорного устройства. В совокупности указанные конструктивные недостатки снижают работоспособность упорного подшипника в узлах как с вертикальными, так и с горизонтальными валами.
Цель полезной модели - повышение долговечности подшипника со сферическими упорными поверхностями.
В предлагаемом устройстве подшипника, содержащем пяту со сферической вогнутой поверхностью, подпятник в виде полной сферы, осевую опору с вогнутой сферической поверхностью, пяту выполняют с конусом, размещенным в центровом отверстии вала, между торцовыми поверхностями пяты и вала размещают регулировочную шайбу, на цилиндрической поверхности осевой опоры устанавливают подпружиненный упор с конической поверхностью, взаимодействующий с подпятником, при этом сферическая поверхность подпятника контактирует с втулкой, содержащей фланец и упругий элемент, а торцовые поверхности втулки взаимодействуют с торцовыми поверхностями вала и корпуса осевой опоры.
На фиг.1 изображен поперечный разрез предлагаемого устройства подшипника.
Подшипник со сферическими упорными поверхностями содержит пяту 1 с вогнутой сферической поверхностью, подпятник 2 в виде полной сферы, осевую опору 3 с вогнутой сферической поверхностью, вал 4, корпус 5 осевой опоры 3. Пята 1 выполнена с конусом 6, между торцовыми поверхностями пяты 1 и вала 4 размещена регулировочная шайба 7. Осевая опора 3 установлена с гарантированным натягом в корпусе 5. На цилиндрической поверхности опоры 3 с зазором установлен упор 8 с конической поверхностью 9. Упор 8 посредством пружины 10 поджимает подпятник 2 к вогнутой сферической поверхности пяты 1. На подпятник 2 установлена втулка 11 с упругим элементом 12, обеспечивающим постоянный контакт фланца 13 втулки 11 с корпусом 5 осевой опоры 3. Для заполнения рабочей полости подшипника смазочным материалом в корпусе 5 выполнено отверстие 14.
При сборке подшипника требуемый зазор S между коническими поверхностями пяты 1 и центрового отверстия вала 4 устанавливают с помощью регулировочной шайбы 7 путем изменения ее толщины. Равенство
диаметров втулки 11 и подпятника 2 обеспечивает предварительное центрирование и удержание подпятника 2 во втулке 11 перед установкой корпуса 5 с осевой опорой 3.
Подшипник со сферическими упорными поверхностями работает следующим образом. Под воздействием осевой нагрузки на вал пята подшипника упирается в сферическую поверхность подпятника и далее усилие воспринимает сферическая поверхность осевой опоры, при этом коническая поверхность упора 8 прижимается к сферической поверхности подпятника, а торцовые поверхности втулки 11 - к торцовым поверхностям корпуса осевой опоры и вала. Вращение вала передается подпятнику, который опирается на вогнутые сферические поверхности пяты и осевой опоры большего радиуса. Наличие смазочного материала в рабочей полости подшипника и, соответственно, в зазорах подвижных сферических соединений обеспечивает высокую работоспособность подшипника. Следует заметить, что сфера при взаимодействии с конической поверхностью упора вследствие всегда имеющейся несоосности опорных поверхностей проворачивается при работе и износ распределяется равномерно по поверхности сферы. Трущиеся поверхности конуса и торцовых поверхностей втулки могут быть выполнены из антифрикционных материалов. Изменение положения вала под нагрузкой сопровождается радиальными и угловыми смещениями торцевой поверхности вала. Наличие зазора S между коническими поверхностями пяты и центрового отверстия вала, определяемого значениями величин этих смещений и получаемого путем изменения толщины регулировочной шайбы, обеспечивает самоцентрирование сферической поверхности пяты.
Таким образом, введение смазочного материала в рабочую полость подшипника, удержание его в зонах трения сферических поверхностей, самоцентрирование пяты при радиальном и угловом смещениях торцевой поверхности вала обеспечивают значительное повышение долговечности упорного подшипника в узлах с горизонтальными валами.
Список использованных источников
1. Орлов, П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие [Текст]. В 2-х кн. Кн. 2. Под ред. П.Н.Усачева / П.И.Орлов. - М.: Машиностроение, 1988. - С.385-386.