ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ

ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ


RU (11) 2269684 (13) C2

(51) МПК
F16C 19/22 (2006.01)
F16C 33/34 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2006.02.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2003120704/11 
(22) Дата подачи заявки: 2003.07.07 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.07.07 
(43) Дата публикации заявки: 2005.01.10 
(45) Опубликовано: 2006.02.10 
(56) Аналоги изобретения: FR 2699238 А, 17.06.1994. SU 966344 A1, 15.10.1982. SE 127458 A, 12.11.1973. 
(73) Имя патентообладателя: Сафрыгин Михаил Михайлович (RU); Гонченко Борис Васильевич (RU); Шипилов Роман Александрович (RU) 
(98) Адрес для переписки: 443087, г.Самара, ул. Московское шоссе, 169, кв.14, М.М. Сафрыгину 

(54) ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения и может быть применено во всех отраслях промышленности. Подшипник качения радиально-упорный однорядный содержит внутреннее и разъемное наружное кольца, размещенные между ними тела качения, выполненные в виде одноступенчатых роликов, установленных в сепараторе. Больший диаметр большей ступени ролика, выполненный сферическим, контактирует только с двумя дорожками качения разъемного наружного кольца подшипника в двух точках под углом контакта , а меньший диаметр ступеней ролика контактирует только с двумя дорожками качения внутреннего кольца подшипника в двух точках для обеспечения обкатывания тел качения по наружной и внутренней дорожкам качения с постоянной и одинаковой частотой вращения без проскальзывания. Дорожка качения внутреннего кольца подшипника выполнена с кольцевой проточкой и образует зазоры с большим диаметром большей ступени ролика. Меньший диаметр ступеней ролика выполнен цилиндрическим, а к своим торцам содержит сферические участки, контактирующими с дорожками качения внутреннего кольца подшипника под углом контакта . Технический результат - повышение долговечности подшипника за счет устранения проскальзывания тел качения. 1 ил. 



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения, а также может быть использовано во всех отраслях промышленности. 
Известны подшипники качения, содержащие внутреннее и наружное кольца с дорожками качения, размещенные между ними тела качения, выполненные в виде шариков или роликов, установленных в гнездах сепаратора.
Основным недостатком известных подшипников качения является наряду с трением качения присутствие трения качения с проскальзыванием тел качения относительно дорожек качения: 
- проскальзывание тел качения относительно дорожек качения, вызванное сдвиговой деформацией материала в точке контакта;
- скольжение тел качения, относительно дорожек качения, при нарушении качения в результате сдвигов и перекосов колец подшипников под нагрузкой (см. П.И.Орлов кн.2. Основы конструирования, -М.: Машиностроение, 1977 г., с.453...460).
Для примера возьмем подшипник качения радиально-упорный шариковый однорядный с разъемным наружным кольцом с четырехточечным контактом №116220 по ГОСТ 8995-75, у которого d100?D180?B34; Dw25.4; Z=14; =26°; Nk=4000 мин-1; Nж=5000 мин-1. Шарик 25,4 обкатывается по хорде с 23 мм по дорожкам качения подшипника. По наружным дорожкам качения с 163 мм шарик обкатывается за один оборот вала:
Nоборотов=163/23=7,086. 
А по дорожкам качения внутреннего кольца с 117 мм шарик делает за один оборот вала:
Nоборотов=117/23=5,086. 
То есть по дорожкам качения наружного кольца подшипника шарик делает на два оборота больше, чем по дорожкам качения внутреннего кольца подшипника. Эта величина равна величине проскальзывания шарика в подшипнике только за один оборот вала. А шариков - Z=14 и каждый проскальзывает по два оборота за один оборот вала.
И, если подшипник делает 4000 мин-1, все шарики за минуту сделают лишних оборотов:
N=14?(4000?2)=112000 мин-1.
Данные лишние обороты шариков в подшипнике требуют значительного расхода масла на поддержание работоспособности и других устройств для снижения температуры узла. В целом данное положение снижает срок эксплуатации подшипника.
Аналогами для данного предлагаемого изобретения являются заявки №2001119832 и №2002107654.
Цель изобретения:
- Обеспечение чистого качения тел качения при обкатке их по дорожкам качения как внутреннего, так и наружного колец подшипника;
- повышение предельной частоты вращения подшипника качения, например, до 50000 мин -1 и более;
- в целом повысить долговечность подшипника, только за счет устранения проскальзывания тел качения;
- обеспечить работоспособность подшипника в экстремальных условиях при отсутствии подачи смазки, например, до 90 мин.
Поставленные цели и технический эффект предлагаемого изобретения достигается за счет того, что меньший диаметр ступеней ролика выполнен цилиндрическим, а к своим торцам содержит сферические участки, последние контактируют с дорожками качения внутреннего кольца подшипника под углом , а в экстремальных условиях подшипник способен работать и при отсутствии подачи смазки, например, до 90 мин, обусловленных паспортом для каждого подшипника качения.
На чертеже изображен подшипник качения радиально-упорный однорядный с разъемным наружным кольцом с четырехточечным контактом тел качения с дорожками качения. Направление воспринимаемых нагрузок - радиальное и осевое в обе стороны до 70% неиспользованной допустимой радиальной нагрузки. При данном радиальном зазоре обуславливается наименьший осевой зазор подшипника.
Подшипник качения данного типа был разработан, например, для применения в гироскопах. Подшипник качения состоит из разъемного наружного кольца 1, тел качения 2, сепаратора 3, внутреннего кольца 4. Тела качения 2 выполнены в виде одноступенчатого ролика, больший диаметр большей стороны ролика выполнен сферическим и контактирует только с дорожками качения D1m наружного кольца 1 в двух точках по диаметру ролика Dwm2 с углом контакта ( равен от 12° до 36°). А меньший диаметр ступеней ролика 2 выполнен цилиндрическим, а к своим торцам имеет сферические участки, последние контактируют по точкам (в двух местах) только с дорожками качения внутреннего кольца 4 на диаметре d1m своими диаметрами Dwm1 с углом контакта ( от 12° до 36°, как пример). При этом на внутреннем кольце 4 выполнена кольцевая проточка для образования зазора с большим диаметром большей ступени ролика 2, а также для обеспечения торцевых зазоров с боковыми поверхностями большего диаметра большей ступени ролика 2. Последнее условие необходимо, чтобы не допустить контакта с трением скольжения между роликом и кольцом 4.
Подшипник качения, изображенный на чертеже, работает следующим образом. При вращении вала получает вращение внутреннее кольцо 4, ступенчатый ролик 2 своим меньшим диаметром меньших ступеней Dwm1 обкатывается по дорожкам качения с диаметром d1m внутреннего кольца 4. Больший диаметр большей ступени ролика 2 обкатывается своим диаметром Dwm2 по дорожкам качения с диаметром D1m наружного кольца 1. При этом необходимо, чтобы выполнялось условие сборки:
D1m/Dwm2=d1m/Dwm1 =Const.
Здесь следует отметить, что данное условие позволяет телам качения 2 обкатываться по наружной и внутренней дорожкам качения с постоянной и одинаковой частотой вращения без проскальзывания. 
Следует отдельно заметить, что величина Const должна лежать в пределах от 2 до 3+ для подшипников качения, например, используемых в гироскопах. 
Почему? С тем, чтобы в подшипнике работало меньшее число тел качения, когда Z равно от 5 до 7. И еще раз почему? Малое значение Const от 2 до 3+ позволяет снизить значение максимального контактного давления за счет увеличения диаметров Dwm2 и Dwm1 . Увеличение значения Const, например, от 7 и более выравнивает величины Dwm2 и Dwm1 диаметров ступенчатого ролика 2, растет нагрузка, растет число тел качения, падает частота вращения.
Данный подшипник качения может быть использован в узле гироскопа.
Традиционно гироскоп устанавливается на двух, а то и на четырех, подшипниках качения. Предлагаем устанавливать один подшипник под диск гироскопа, а цапфы (консоли) вала устанавливать неподвижно. Такое решение значительно сократит габариты узла гироскопа в целом.
Частота вращения в предложенном подшипнике может быть и значительно повышена, например от 50000 до 150000 мин-1 и более, если в подшипниковых опорах создать вибрацию с большой частотой и малой амплитудой.
"...Известно, что при вибрации момент трения в опорах снижается от 3 до 10 раз. Момент трения тем меньше, чем больше частота и меньше амплитуда колебаний при вибрации (момент трения уменьшается в 100...200 раз...)..."(см. Ю.Д.Первицкий. Расчеты и конструирование точных механизмов". Изд. Машиностроение, Москва, 1965, Ленинград, с.404, 405).
В экстремальных условиях подшипник качения способен работать продолжительное время и при отсутствии подачи смазки, только благодаря наличию трения качения при обкатке тел качения по дорожкам качения без проскальзывания. Данное положение должно быть подтверждено испытаниями по конкретному подшипнику и занесено в паспорт на подшипник, например, 90 минут. Паспортизации подлежат все подшипники, которые устанавливаются в ответственных узлах: винт самолета, шасси самолета, редукторе вертолета, двигателе, газовой турбине, электродвигателе 40М Вт...
Отсутствие проскальзывания тел качения значительно увеличивает срок службы подшипника благодаря уменьшению тепловыделения и шумности работы (а при наличии шариков в качестве тел качения неизбежно "рысканье" шарика, и он меняет постоянно свою дорожку качения). Шум работы снижен за счет радиального зазора, который равен 0 в радиально-упорном подшипнике. Тела качения в подшипнике не имеют контакта скольжения своими торцами с боковыми поверхностями кольцевой проточки внутреннего кольца подшипника.
Снижена величина упругого гистерезиса в зоне контакта большего диаметра большей ступени ролика за счет снижения величины Const (равной от 2 до 3+). Следует отметить, что углы контакта и могут быть выполнены равными по величине, но могут быть и различными, что зависит от условий эксплуатации, например =, a>b и <. 
Наличие трения скольжения ролика с материалом сепаратора сохранилось, но, по возможности, оно сведено к минимальным потерям за счет введения в конструкцию сепараторов-центров. Ролики могут быть выполнены из минералов (сапфира, фианита и др.) для немагнитных подшипников качения.



ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Подшипник качения радиально-упорный однорядный, содержащий внутреннее и разъемное наружное кольца, размещенные между ними тела качения, выполненные в виде одноступенчатых роликов, установленных в сепараторе, больший диаметр большей ступени ролика, выполненный сферическим, контактирует только с двумя дорожками качения разъемного наружного кольца подшипника в двух точках под углом контакта , a меньший диаметр ступеней ролика контактирует только с двумя дорожками качения внутреннего кольца подшипника в двух точках, при этом выполняется условие сборки подшипника:
D1m /Dwm2=d1m/Dwm1=Const, 
где D1m - диаметр дорожек качения наружного кольца подшипника;
Dwm2 - больший диаметр большей ступени ролика;
d1m - диаметр дорожек качения внутреннего кольца подшипника;
Dwm1 - меньший диаметр ступеней ролика, 
для обеспечения обкатывания тел качения по наружной и внутренней дорожкам качения с постоянной и одинаковой частотой вращения без проскальзывания, а дорожка качения внутреннего кольца подшипника выполнена с кольцевой проточкой и образует зазоры с большим диаметром большей ступени ролика, отличающийся тем, что меньший диаметр ступеней ролика выполнен цилиндрическим, а к своим торцам содержит сферические участки, контактирующие с дорожками качения внутреннего кольца подшипника под углом контакта





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к машиностроению, а именно способам изготовления, ремонта и обслуживания различных типов подшипников: подшипники качения и скольжения, магнитные подшипники, гидростатические подшипники, газостатические подшипники, способы формирования антифрикционной поверхности трения в подшипниках и др.


Новые технологии и изобретения. Подшипники качения и скольжения




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "закалка стекла" будет найдено словосочетание "подшипник качения". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("подшипник" или "качения").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+подшипник -качения".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "подшипник" будут найдены слова "подшипники", "подшипнику" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "подшипник!".


Рейтинг@Mail.ru