ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ БЕССЕПАРАТОРНЫЙ РАДИАЛЬНЫЙ РОЛИКОВЫЙ

Подшипник качения бессепараторный радиальный роликовый относится к области машиностроения и приборостроения и может быть использован во всех отраслях промышленности.
Известны подшипники качения, содержащие внутреннее и наружное кольца с дорожками качения, тела качения, выполненные в виде роликов с безбортовым наружным кольцом и без сепаратора (Е.Ф.Чуб, Крупногабаритные подшипники качения. Справочное пособие по применению, М., Машиностроение, 1976, стр.11-19)
Одним из недостатков известных стандартных подшипников качения является малая частота вращения, наличие трения качения с проскальзыванием тел качения, повышенный шум, низкая долговечность, высокая температура нагрева, например, от 100°C и более. Низкая долговечность подшипников обусловлена повышенным скольжением тел качения от контакта с дорожками качения.
Наиболее близким является «Подшипник качения радиальный роликовый бессепараторный» по патенту RU 2334137, от 30.10.2006, МПК F16C 19/22, опубликовано 20.09.2008, содержащий однобортовое наружное и двухбортовое внутреннее 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. Меньшие ступени верхнего яруса, выполненные с тремя участками, контактируют по линии с большими ступенями роликов нижнего яруса. Наружное кольцо установлено на тела качения с предварительным натягом, с постоянной и одинаковой частотой вращения в противоположные стороны в каждом из ярусов. Наружное кольцо содержит две защитные шайбы. В проточки меньших ступеней роликов нижнего яруса входят с зазором два участка больших ступеней роликов верхнего яруса, при этом диаметры трех участков больших ступеней нижнего яруса, контактирующих с тремя участками меньших ступеней роликов верхнего яруса, равны. Все ролики верхнего и нижнего ярусов контактируют друг с другом и дорожками качения по трем линиям.
Исполнение роликов двухступенчатыми, ведет к увеличению подшипника по ширине и массе.
Задачей предлагаемого технического решения является снижение габарита подшипника, его массы, увеличение допустимой частоты вращения при повышении надежности и долговечности работы подшипника качения.
Задача решена, за счет подшипника качения бессепараторного радиального роликового, содержащего, наружное и внутреннее однобортовые кольца с дорожками качения, размещенные между ними тела качения, выполненные в виде роликов, при этом, подшипник снабжен дополнительным плоским упорным кольцом; ролики выполнены цилиндрическими, цилиндрические поверхности которых снабжены металлокерамическим покрытием; торцы роликов выполнены сферическими; сферические торцы роликов контактируют по точке сферы роликов, с поверхностями плоского упорного кольца с одной стороны, и с бортами наружного и внутреннего колец подшипника, с другой стороны.
Снабжение подшипника дополнительным плоским упорным кольцом, выполнение цилиндрических роликов с металлокерамическим покрытием цилиндрических поверхностей, выполнение торцов роликов сферическими, контактирующими по точке сферы роликов, с поверхностями плоского упорного кольца с одной стороны, и с бортами наружного и внутреннего кольца подшипника, с другой стороны, позволяет снизить габарита подшипника, его массу, увеличить допустимую частоту вращения, при повышении надежности и долговечности.
На фиг.1 изображен подшипник качения бессепараторный радиальный роликовый, а фиг.2 изображено сечение А-А фиг.1, на котором стрелками показано направление вращений, где наружное однобортовое кольцо 1 с дорожкой качения, ролики 2 верхнего яруса, ролики 3 нижнего яруса, внутреннее однобортовое кольцо 4 с дорожкой качения, плоское упорное кольцо 5 с кольцевой проточкой, защитная манжета 6, цилиндрические поверхности 7, сферические торцы 8 цилиндрических роликов, контактная точка 9 сферы.
Подшипник качения бессепараторный радиальный роликовый выполнен следующим образом.
Наружное кольцо 1 и внутреннее кольцо 4 выполнены однобортовыми, и снабжены дорожками качения.
Подшипник снабжен дополнительным плоским, упорным, кольцом 5, расположенным противолежащим, бортам наружного 1 и внутреннего 4 колец. В дополнительном кольце 5 выполнена кольцевая проточка, под защитную манжету 6, выполненную, например, из фторопласта, и контактирующей с внутренней поверхностью кольца 1.
Ролики. 2 верхнего яруса и ролики 3 нижнего яруса выполнены цилиндрическими, цилиндрические поверхности которых, снабжены металлокерамическим покрытием, например, методом плазменного напыления порошка СНГН-55К (Состав 0,7…1,0 С; 14…7 Cr; 3,2…4,0 В; 3,5…4,5 Si; 1,0 Mn; 4,0 Fe; Ni - основа) толщиной 3 мкм.
Покрытие является пористым. Оно способно впитывать жидкую смазку и удерживать ее как в напыленном слое, так и на рабочей поверхности дорожки качения. В связи с этим, газотермическое покрытие обладает высокой износостойкостью при трении со смазкой.
Водородоабразивное изнашивание уменьшается в 3…3,5 раза. Данное покрытие увеличивает коэффициент трения сцепления в момент начала вращения подшипника.
Ролики 2 верхнего яруса имеют больший диаметр по отношению к роликам 3 нижнего яруса, по условию сборки подшипника.
В целях передачи подшипнику осевых нагрузок, в пределах от 5 до 10%, от неиспользованной радиальной нагрузки, торцы 8 роликов 2 и 3 выполняют - сферическими.
Сферические торцы роликов 2 и 3, контактируют по точке 9 сферы роликов, с поверхностью плоского упорного кольца 5 с одной стороны, и с бортами наружного 1 и внутреннего кольца 4 подшипника, с другой стороны.
Ролик 2 своей цилиндрической поверхностью 7 контактирует с дорожкой качения наружного кольца 1, ролики 3 - с дорожкой качения внутреннего кольца 4. Дополнительно, своими цилиндрическими поверхностями 7, ролики 2 и ролики 3 контактируют между собой, по двум линиям.
Наружное кольцо 1 установлено на тела качения 2 и 3 с предварительным натягом. Радиальный зазор, при этом, составляет не более 0,125 мкм.
Такая конструкция и взаиморасположение деталей подшипника превращает его в подшипник чистого качения, за счет обкатки тел качения, роликов 2 и 3 по дорожкам качения колец 1 и 4 и между собой, без скольжения и проскальзывания.
Подшипник качения бессепараторный радиальный роликовый работает следующим образом.
wm1
1m
wm2
im
При вращении внутреннего кольца 4 в определенную сторону каждый ролик 3 нижнего яруса с диаметром D обкатывается только по дорожке качения d, в противоположную, вращению кольца 4, сторону, а сообщает вращение в противоположную, своему вращению, сторону, через два своих линейных контакта, двум соприкасающимся с ним роликам 2 верхнего яруса с диаметром D, которые обкатываются только по дорожке качения D неподвижного наружного кольца 1, и перемещаются по кольцу вместе с роликом 3 в сторону, противоположную, относительно стороны вращения внутреннего кольца 4.
Поскольку, наружное кольцо 1 установлено на тела качения 2 и 3 с предварительным натягом, радиальный зазор, например, составляет величину не более 0,125 мкм, и ролики 2 и 3 контактируют со своими дорожками качения по линии и дополнительно между собой по двум линиям, ролики 3 нижнего яруса передают вращение роликам 2 верхнего яруса в противоположную сторону без проскальзывания.
Таким образом, каждый из роликов 2 верхнего яруса и роликов 3 нижнего яруса контактирует друг с другом и дорожками качения по трем линиям, образуя силовой замкнутый единый кольцевой комплект из роликов верхнего и нижнего ярусов, при выполнении условия сборки подшипника:
1m
wm2
1m
wm1
D/D=d/D=Const, где
1m
D - диаметр дорожки качения наружного кольца;
wm2
D - диаметр ролика верхнего яруса;
1m
d - диаметр дорожки качения внутреннего кольца;
wm1
D - диаметр ролика нижнего яруса..
Известно, что при наложении колебаний в противофазе, шум взаимоуничтожается. Получаем снижение шума, например, в пределах от 20 до 40 дБ.
Новый подшипник чистого качения устраняет возможность перекосов и заклинивание роликов, чем увеличивает долговечность как недостаток.
Рассмотрим пример.
Кольцо 1 - неподвижно.
1m
wm1
Например, отношение d/D=8.
1m
1m
wm2
wm1
А передаточное отношение подшипника равно D/d=l,25 тогда и отношение D/D=1,25
1
1m
wm1
-1
-1
И если кольцо 4 делает 2000 об/мин, тогда ролики нижнего яруса 3 совершают число оборотов n=d/D×2000 мин=16000 мин.
wm2
2
-1
Тогда ролики 2 верхнего яруса D будут вращаться с меньшей частотой n=16000/1,25-12800 мин.
Металлокерамическое покрытие обеспечивает надежный контакт по трем линиям с коэффициентом сцепления равным единице между соседними роликами 3 и дорожкой качения наружного кольца 1 подшипника без проскальзывания роликов.
Данное исполнение и обеспечивает подшипнику чистое качение при обкатке роликов по дорожкам качения и между нижним и верхним ярусом.
Техническим эффектом является снижение габарита подшипника, его массы, увеличение допустимой частоты вращения при повышении надежности и долговечности, за счет подшипника качения бессепараторного радиального роликового, содержащего, наружное и внутреннее однобортовые кольца с дорожками качения, размещенные между ними тела качения, выполненные в виде роликов, при этом, подшипник снабжен дополнительным плоским упорным кольцом; ролики выполнены цилиндрическими, цилиндрические поверхности которых снабжены металлокерамическим покрытием; торцы роликов выполнены сферическими; сферические торцы роликов контактируют по точке сферы роликов, с поверхностями плоского упорного кольца с одной стороны, и с бортами наружного и внутреннего колец подшипника, с другой стороны.