БУКСА С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ РОЛИКОПОДШИПНИКОМ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к буксам железнодорожного транспорта, и может быть использована в быстроходных опорах качения с цилиндрическими роликами.
Известна букса с цилиндрическим роликоподшипником, установленным на буксовой шейке оси, содержащая корпус, прижимную крышку, осевую опору и опору с подпружиненным упором в буксовой шейке оси, шар (подпятник) между осевой опорой и опорой (пятой) в буксовой шейке оси (патент №58094, кл. В61F 15/12, 2006 г.).
Букса содержит двухрядный радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами. Подшипник включает в себя внутреннее кольцо, наружная поверхность которого является опорной дорожкой для роликов каждого ряда. Наружное кольцо содержит две цилиндрические опорные поверхности и торцовые поверхности бортов, определяющие рядное расположение роликов. Радиальное расположение роликов фиксируется сепаратором, окна в котором для каждого ряда роликов смещены на расстояние, равное половине радиального шага окон. Выполнение внутреннего кольца в виде втулки с цилиндрическими поверхностями позволяет уменьшить разно-размерность и отклонения форм дорожек для роликов и посадочных поверхностей для каждого ряда роликов. Это способствует более равномерному распределению нагрузки на тела качения.
Вместе с вышеизложенным следует отметить, что разноразмерность и погрешность форм посадочных поверхностей наружного кольца подшипника определяет неравномерную нагрузку на каждый ряд роликов. При качении это вызывает перекос осей роликов, что ограничивает быстроходность подшипника, а также его нагрузочную способность.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является букса с цилиндрическим роликоподшипником (патент №65008, кл. В61F 15/12, 2007 г.), установленным на буксовой шейке оси, содержащая корпус, прижимную крышку, осевую опору с шаровым подпятником, двухрядный радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами и внутренним и наружным кольцами в виде втулок без бортов из стали с твердостью 61…63 единицы по Роквеллу, шкала С, приставные опорные и направляющие кольца, сепаратор с окнами для каждого ряда роликов.
Выполнение наружного кольца в виде втулки без бортов позволяет уменьшить разноразмерность опорных поверхностей для каждого ряда роликов, тем самым повысить точность размещения роликов между внутренним и наружным кольцами, уменьшить величину перекоса осей роликов при вращении.
Повышение точности размещения роликов между внутренним и наружными кольцами, уменьшение радиальных зазоров в двухрядном подшипнике приводит к увеличению жесткости системы корпус буксы - наружное кольцо подшипника - ролик - внутреннее кольцо подшипника - ось колесной пары - шаровой подпятник - корпус буксы.
Долговечность подшипников в этой системе жесткости зависит от распределения нагрузки между ее элементами и определяется изгибом оси колесной пары, вызывающим перекос колец подшипника. Перекосы приводят к краевым концентрациям в кольцах и роликах подшипника, что снижает срок службы подшипника буксы.
Цель полезной модели - повышение долговечности подшипников букс путем снижения концентрации краевых давлений роликов на кольца.
Поставленная цель достигается тем, что в буксе с цилиндрическим роликоподшипником, установленным на буксовой шейке оси, содержащей корпус, прижимную крышку, осевую опору с шаровым подпятником, двухрядный радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами и внутренним и наружным кольцами в виде втулок без бортов из стали с твердостью 61…63 единицы по Роквеллу, шкала С, сепаратор, слои материала колец от поверхностного рабочего слоя к посадочным поверхностям выполняют с меньшей твердостью на 10…15 единиц по Роквеллу, шкала С, на наружной поверхности внешнего кольца и внутренней поверхности внутреннего кольца симметрично средней плоскости колец выполняют конические поверхности, при этом длина цилиндрической поверхности на внешнем кольце ограничена плоскостями, проходящими через средние сечения роликов, а длина контактирующей цилиндрической поверхности внутреннего кольца определяется из равенства ее площади контактирующей цилиндрической поверхности наружного кольца, при этом на внутренней поверхности наружного кольца и наружной поверхности внутреннего кольца выполняют радиусные канавки шириной, равной расстоянию между ближними торцовыми поверхностями роликов, и глубиной, равной глубине твердости рабочего поверхностного слоя.
На фигуре представлен продольный разрез буксового узла. Букса содержит корпус 1, ось 2, шейку 3 оси, на которую установлен цилиндрический роликоподшипник и шаровой подпятник 4. Роликоподшипник включает в себя внутреннее 5 и наружное 6 кольца в виде втулок без бортов, ролики 7, направляющие кольца 8 и сепаратор 9. Внутреннее кольцо 5 фиксируется на шейке оси крышкой 10, а наружное кольцо 6 с приставными опорными кольцами 11 в корпусе 1 - крышкой 12. Кольца 5 и 6 подшипника включают поверхностные рабочие слои 13 и 14 с твердостью 61…63 единицы по Роквеллу, шкала С. Слои материалов колец от рабочего слоя до посадочной поверхности выполнены с меньшей твердостью на 10…15 единиц по Роквеллу, шкала С. Концевые части колец 5 и 6, контактирующие с шейкой 3 оси и корпусом 1 соответственно, выполнены конусными - поверхности 15 и 16, а рабочие поверхности 13 и 14 колец для роликов каждого ряда разделены радиусными канавками 17 и 18.
Буксовый узел работает следующим образом. Под нагрузкой колесная ось изгибается, при этом внутреннее кольцо подшипника перекашивается относительно наружного кольца. Это вызывает краевые концентрации контактных нагрузок, которые существенно снижаются при взаимодействии кромок роликов с концевыми коническими участками колец из-за их податливости. Этому способствует пониженная твердость материалов колец и разделение твердых рабочих поверхностей каждого кольца на части радиусными канавками.
Уменьшение жесткости системы корпус буксы - наружное кольцо - ролик - внутреннее кольцо - ось колесной пары - шаровой подпятник - корпус буксы способствует снижению краевых нагрузок в кольцах и роликах, что приводит к повышению срока службы подшипника буксы.