СЕПАРАТОР РОЛИКОВОГО ПОДШИПНИКА
SEPARATOR OF ROLLER BEARING

Изобретение относится к области судостроения и машиностроения, в частности к сепараторам для роликовых неметаллических подшипников, обеспечивающих работу вращающихся вертикальных и горизонтальных валов насосов и гребных валов судов, смазывающихся водой.
Известно дейдвудное устройство по авторскому свидетельству №1717479, В63Н 23/36. Устройство содержит подшипники качения, на которые опирается гребной вал. Каждый подшипник состоит из сепаратора с окнами, выполненными в поперечном сечении по форме окружностей, диаметр каждой из которых превышает диаметр ролика, установленного в окнах, при этом ширина каждого окна на внутренней и наружной поверхностях сепаратора меньше диаметра ролика. Сепаратор выполнен составным из собственно сепаратора и торцевой крышки, на внутренней поверхности которой выполнены радиальные канавки, обеспечивающие клеевое соединение стоек сепаратора с крышкой. Недостатком данной конструкции сепаратора подшипника является появление повышенного трения качения из-за воздействия центробежных сил на ролик, который прижимается помимо корпуса подшипника к внешней стороне окна сепаратора, вызывая дополнительное трение. Клеевое соединение крышки сепаратора с его корпусом не обеспечивает необходимую надежность этого крепления. Под воздействием вибрационных нагрузок крышка сепаратора отсоединяется от корпуса, что приводит к выходу подшипника из строя.
Известно дейдвудное устройство с роликовым подшипником по авторскому свидетельству №2035357, имеющее дейдвудную трубу с установленным в ней дейдвудным роликовым подшипником, через который проходит гребной вал.
Недостатком указанного роликового подшипника является повышенный износ хвостовиков роликов и полусферических пазов, расположенных в сепараторе при работе в жидкости, содержащей абразивные частицы, что и наблюдалось на практике при использовании указанных роликовых подшипников.
Известен роликовый подшипник по патенту №2308621, принятый за прототип и содержащий внешний корпус, элементы качения и сепаратор, удерживающий элементы качения на расстоянии друг от друга.
Сепаратор этого известного подшипника имеет сквозные прямоугольные пазы для установки роликов и выполнен разъемным на две половины, при этом плоскость разъема одной из половин сепаратора выполнена по длине в виде «ласточкина хвоста», а плоскость разъема другой половины сепаратора выполнена в виде ответного паза по всей длине. Соединение половин сепаратора в «ласточкин хвост» проклеивается.
Недостатками конструкции сепаратора в заявленном роликовом подшипнике являются:
- наличие сквозных прямоугольных пазов в теле сепаратора, что не позволяет без специальной оснастки производить монтаж роликового подшипника в дейдвудных устройствах гребных валов и горизонтально расположенных валов насосов;
- сквозные пазы в сепараторе не позволяют его удерживать в процессе работы в нейтральном положении по отношению к валу и корпусу подшипника, что приводит к возникновению повышенного трения при касании сепаратора корпуса подшипника и вала;
- отсутствие каких-либо конструктивных решений на торцевой рабочей поверхности колец сепаратора, позволяющих выводить абразивные частицы из зоны трения и улучшающих охлаждение и смазку рабочей поверхности опорных колец сепаратора, приводит к повышенному их износу;
- отсутствие базовых стоек жесткости при больших нагрузках на сепаратор приводит к его скручиванию;
- клеевое соединение крепления типа «ласточкин хвост» в разъемной конструкции сепаратора не исключает осевого смещения половин сепаратора друг относительно друга при наличии вибрационных нагрузок на сепаратор в процессе работы роликового подшипника. Клеевое соединение от воздействия вибрационных нагрузок разрушается.
Технической задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование сепаратора роликового подшипника таким образом, чтобы он был лишен отмеченных недостатков и обеспечивал повышенный ресурс подшипника в целом.
Поставленная задача решается тем, что сепаратор роликового подшипника, выполненный разъемным из двух половин, соединенных креплением типа «ласточкин хвост», и снабженный пазами для роликов, снабжен основными и вспомогательными стойками, расположенными по окружности сепаратора между пазами для роликов, а на рабочей торцовой поверхности сепаратора выполнены радиальные и серповидные канавки. Пазы в сепараторе выполнены ложкообразной формы, а концы пазов имеют лопаткообразную форму. Наружный диаметр Д 2 сепаратора в районе стоек имеет меньший размер, а внутренний диаметр Д1 - больший размер. В плоскости разъема сепаратора с каждой стороны установлены, по крайней мере, два штифта.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 показан поперечный разрез сепаратора, на фиг.2 - форма конца паза сепаратора, на фиг.3 - торцовая рабочая поверхность кольца сепаратора, на фиг.4 - сепаратор в вертикальном положении с продольным вырезом.
Сепаратор роликового подшипника состоит из двух половин 1 и 2, соединенных между собой с помощью «ласточкина хвоста» 3. В плоскости разъема с каждой стороны установлено, по крайней мере, два штифта 4.
Пазы 5 для роликов 6 сепаратора выполнены ложкообразной формы, которая имеет наибольший размер по ширине в наружной части и сужается к внутренней стороне сепаратора.
Форма концов пазов 5 в сепараторе (фиг.2) выполнена лопаткообразной формы, которая обеспечивает интенсивное охлаждение и смазку торцовой части роликов, а также эффективную циркуляцию рабочей жидкости в роликовом подшипнике.
Между пазами 5 сепаратора по его окружности установлены основные стойки 7 и вспомогательные стойки 8.
Рабочая поверхность кольца сепаратора снабжена радиальными канавками 9 и серповидными канавками 10.
Сепаратор работает следующим образом.
При вращении вала в пазах 5 сепаратора начинают вращаться ролики 6, которые под воздействием радиальной нагрузки вместе с сепаратором одновременно вращаются внутри корпуса подшипника.
Как правило, для обеспечения нормальной работы гребного винта гребные валы судов имеют уклон в корму. Кроме того, суда очень часто ходят с дифферентом на корму. Эти два фактора приводят к тому, что появляется осевая составляющая нагрузки, которая через ролики 6 передается на сепаратор и прижимает его рабочую торцовую часть к опорной рабочей поверхности. Возникшая сила трения тормозит нагруженную часть сепаратора по отношению к остальной его части и при недостаточной жесткости стоек происходит скручивание сепаратора. Основные стойки 7 вместе со вспомогательными стойками 8 обеспечивают необходимую жесткость конструкции сепаратора.
При вращении сепаратора в рабочей зоне от воздействия сил трения выделяется тепло, величина которого зависит от коэффициента трения. Радиальные 9 и серповидные 10 канавки подводят воду в рабочую зону и одновременно за счет центробежных сил отбрасывают к периферии находящиеся в воде абразивные частицы.
В процессе работы при разъемном корпусе подшипника серповидные канавки 10 обеспечивают плавность перехода разъема в рабочей зоне.
Осевая составляющая действует также и на ролики 6, прижимая торец ролика к внутренней плоскости паза сепаратора. Лопаткообразная форма 5 концов паза в процессе работы позволяет интенсивно охлаждать рабочий торец ролика 6 и обеспечивать за счет центробежных сил интенсивную циркуляцию воды.
В процессе работы гребного вала или вала насоса возникают вибрационные нагрузки, которые передаются на роликовый подшипник. Под их воздействием может произойти смещение половин 1 и 2 сепаратора друг относительно друга. Чтобы этого не произошло, в плоскость разъема устанавливают с натягом штифты 4.
Для уменьшения сил трения от вращающегося сепаратора о корпус подшипника и вал его внутренний диаметр Д1 в районе стоек увеличен, а наружный диаметр Д2 уменьшен.
В процессе работы роликового подшипника ложкообразный паз 5 удерживает сепаратор при полном влагонасыщении материала, из которого он изготовлен, в среднем положении, при котором он продольной частью не касается ни вала, ни корпуса подшипника. Ложкообразная форма пазов 5 сепаратора, которая имеет наибольший размер по ширине в наружной части, позволяет ролику 6 в процессе работы подшипника беспрепятственно перемещаться в пазу 5 сепаратора в сторону корпуса подшипника.
К внутренней стороне сепаратора паз сужается до величины, обеспечивающей провал ролика внутрь паза на заданную величину, определяемую расчетным путем в зависимости от используемых материалов для изготовления сепаратора и ролика.
Для увеличения прочности соединения типа «ласточкин хвост» 3 увеличены его размеры и угол соединения.
Таким образом, предлагаемая конструкция сепаратора для роликового подшипника обеспечивает надежную работу подшипника и продлевает срок его эксплуатации.