УПОРНЫЙ ШАРИКОПОДШИПНИК - ЗАГУТИК Н.Ф.ЗАГУТЫ
THRUST BALL BEARING - ZAGUTIK BY NF ZAGUTA

Изобретение относится к конструкциям упорных шарикоподшипников и подвижных опор вращающихся валов (осей) и может быть использовано в промышленности по производству шарикоподшипников, применяться в приборостроении, в часовых механизмах и перемешивающих транспортирующих устройствах в т.ч. в вязких средах; машиностроении, в устройствах с подвижными опорами вращающихся валов (осей), когда нужно снизить потери на трение, применить подшипник с малыми диаметральными габаритами, упрощенной конструкции.
К настоящему времени известны различные конструкции упорных шарикоподшипников, подвижных опор, вращающихся валов (осей), которые содержат, например, вращающиеся валы с опорной поверхностью, которая опирается на шарики. Шарики катятся по желобам качения опорной поверхности упорного шарикоподшипника. ["Общетехнический справочник" под редакцией Е.А. Скороходова - М: Машиностроение, 1982, с. 300-305]. Шарики могут изолироваться друг от друга сепараторами различных конструкций, таких как, например, штампованные из листовой стали, или массивные из бронзы и антифрикционной стали.
Известны упорные шарикоподшипники без сепаратора, используемые в подвижных опорах валов (осей) с низкой частотой вращения (прототип). ["Подшипники качения: Справочник - каталог" / под редакцией В.Н. Нарышкина и Р.В. Коросташевского. - М.: Машиностроение, 1984 - с. 14, 36-40; 236-244]. Например, упорные шарикоподшипники без сепаратора, выпускаются промышленностью с условными обозначениями: 108804, 108710, 98316 и. используются для шкворней колес ["Подшипники качения:
Справочник - каталог "/ под редакцией В.Н. Нарышкина и Р.В. Коросташевского. - М.: Машиностроение, 1984 с.14, 36-40; 236-244].
Недостатками известных конструкций упорных шарикоподшипников является их дороговизна, сложность конструкции, наличие большого количества деталей, повышенные диаметральные габариты [Решетов Д.Н. "Детали машин" учебник для студентов ВУЗов - М. Машиностроение, 1989, с. 339]. Повышенные диаметральные габариты обусловлены тем, что в опорных поверхностях с определенным радиусом желобов качения располагается от пяти и более шариков. ["Подшипники качения. Справочное пособие" / под ред. Н.А. Спицына, А.И. Спришевского. Гос. науч. техн. изд-во маш. строит, лит-ры. -М.: 1961, с. 321]. Недостатками известных упорных шарикоподшипников без сепараторов является увеличенное трение из-за наличия трения скольжения между вращающимися шариками. Это существенно ограничивает область применения их и требует дополнительных затрат на обеспечение смазки в шарикоподшипниках. С целью уменьшения трения в подшипнике применяются также и сепараторы, что усложняет конструкцию подшипника и в свою очередь повышает цену подшипника. Применение сепаратора уменьшает трение скольжения, теперь между сепаратором и шариками. С целью снижения этого трения сепаратор изготавливается из антифрикционного материала. Все эти недостатки в большинстве случаев делают невозможным применение таких подшипников, и их заменяют на подшипники скольжения. Так, например, в часовых механизмах малых размеров, вынуждено применяются подшипники скольжения с использованием драгоценных камней.
В основу изобретения поставлена задача: уменьшить стоимость устройства, упростить конструкцию, уменьшить габаритные размеры, снизить потери на трение. Это достигается путем размещения между опорными поверхностями двух шариков и таким образом, что они касаются, а точка их касания находится одновременно и на осевой линии подшипника.
На фиг.1 изображен пространственный общий вид устройства с показом внутреннего расположения шариков между опорными поверхностями; на фиг. 2 - вид сверху на нижнюю опорную поверхность упорного шарикоподшипника, с двумя шариками на ней; на фиг.3 - пространственный общий вид устройства, где шарики опирается своей опорной поверхностью непосредственно на вращающийся вал (ось).
Упорный шарикоподшипник содержит две опорные поверхности 1, с размещенными между ними двух шариков 2, касающихся в точке А, находящийся одновременно и на осевой линии Б-Б упорного шарикоподшипника. Одна из опорных поверхностей (изображена верхней) может располагаться непосредственно на вращающемся валу (оси) 3, фиг.3, а вторая на упорном шарикоподшипнике 4, но и в этом случае точка соприкосновения шариков А находится одновременно и на совместной осевой линии Б-Б вала и шарикоподшипника.
Шарикоподшипник работает следующим образом: вращающаяся верхняя опорная поверхность подшипника опирается на два шарика, касающихся в точке А, одновременно находящихся на осевой линии подшипника Б-Б.
Шарики прокатываются по нижней опорной поверхности, выполненной таким образом, что при вращении по кругу шарики слегка прижимаются друг к другу. С этой целью, опорные поверхности делают воронкообразными, вогнутыми или на них выполняют дорожки качения (желоба). Шарики, прокатываясь по дорожкам качения, касаются между собой в точке А, находящейся одновременно на оси подшипника Б-Б и вращаются друг вокруг друга, вокруг оси Б-Б и точки А.
На фиг. 2 показано последовательное перемещение проекций центров обоих шариков по нижней неподвижной опорной поверхности подшипника. В начальный момент проекции шариков касаются в точке А-1 (проекции точки А), а проекции их центров соответственно О1 и О1! при дальнейшем вращении шариков в другой момент проекции их центров занимают положение О2 и О2!
Направление вращения шариков указано стрелками. Центры шариков при вращении всегда располагаются на круге с радиусом равным радиусам шариков и с центром вращения, расположенным в точке А, находящейся одновременно на осевой линии подшипника Б-Б. (фиг.1). С целью подтверждения работоспособности предлагаемого устройства, изготовлена его работающая модель с использованием стандартных шариков. Работа модели подтвердила преимущества предлагаемого устройства, в сравнению с известными подшипниками.
Уменьшение числа деталей в предложенном подшипнике повышает его надежность и уменьшает его стоимость, этому же способствует и упрощение конструкции устройства. В устройстве используется всего два шарика, которые постоянно соприкасаются, и между ними нет зазора, исключающего возможность попадания между ними посторонних частиц. Отсутствие зазора между шариками позволяет применять устройство при экстремально высоких и низких температурных условиях, когда известные подшипники заклиниваются. Так, например, между теми же опорными поверхностями помещали шарики с меньшим диаметром и шарики с, существенно, большим диаметром и при этом не происходило ни ухудшение работы устройства, ни его заклинивания, менялись только осевые габариты.
Упрощенная конструкция предлагаемого устройства позволяет изготавливать его не только на специализированных подшипниковых заводах, но и на машиностроительных предприятиях и даже в мастерских. Например, предложенный подшипник использовался для устройства опор вращения ворот и других поворотных механизмов, для чего ось вращения и корпус нижней опорной поверхности были изготовлены в условиях мастерских.
В предложенном устройстве отсутствует трение скольжения между шариками в том виде, как это имеет место в известных шарикоподшипниках без сепаратора.
В предложенном устройстве при касании шаров в точке А происходит точечный контакт двух упругих тел. При касании двух шариков происходит их взаимное вращение, с существенно меньшим трением по сравнению с трением между шариками в известных устройствах.