ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ШАРИКОВЫЙ ПОДШИПНИК С УСТОЙЧИВЫМ ВРАЩЕНИЕМ СЕПАРАТОРА

ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ШАРИКОВЫЙ ПОДШИПНИК С УСТОЙЧИВЫМ ВРАЩЕНИЕМ СЕПАРАТОРА


RU (11) 2272941 (13) C2

(51) МПК
F16C 19/02 (2006.01) 

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

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

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2006.03.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2004105308/11 
(22) Дата подачи заявки: 2004.02.24 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.02.24 
(43) Дата публикации заявки: 2005.08.10 
(45) Опубликовано: 2006.03.27 
(56) Аналоги изобретения: БАЛЬМОНТ Б.В., МАТВЕЕВ В.А. Опоры качения приборов. М.: Машиностроение, 1984, с.73-77. RU 31824 U1, 27.08.2003. RU 8067 U1, 16.10.1998. US 2002051595, 02.05.2002. 
(72) Имя изобретателя: Андреев Алексей Гурьевич (RU); Ермаков Владимир Сергеевич (RU); Аленичев Владимир Сергеевич (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Открытое акционерное общество "Пермская научно-производственная приборостроительная компания" (RU) 
(98) Адрес для переписки: 614990, г.Пермь, обл, ул. 25 Октября, 106, ОАО "Пермская научно-производственная приборостроительная компания" 

(54) ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ШАРИКОВЫЙ ПОДШИПНИК С УСТОЙЧИВЫМ ВРАЩЕНИЕМ СЕПАРАТОРА

Изобретение относится к гироскопическому машиностроению. Высокоскоростной шариковый подшипник содержит подвижное и неподвижное кольца, одно из которых является базирующим, шарики, установленные между кольцами и разделенные между собой сепаратором. При этом в конструкции подшипника обеспечивают условие, чтобы отношение величины зазора между сепаратором и базирующим кольцом к величине зазора между шариком и сепаратором в гнезде было меньше, чем отношение между линейными скоростями сепаратора в точке соприкосновения с кольцом и шарика в точке соприкосновения с сепаратором. Технический результат - устойчивая работа сепаратора при увеличении момента трения в шарикоподшипнике при его длительной работе или отрицательной температуре окружающей среды. 1 ил. 



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к гироскопическому приборостроению. При высокоскоростных режимах эксплуатации подшипника и наличии в нем повышенного момента трения наблюдается нестабильная работа сепаратора.
В шарикоподшипнике сепаратор совершает вращательное движение вокруг центра подшипника с угловой скоростью, совпадающей со скоростью движения комплекта шариков. Нестабильность работы сепаратора характеризуется появлением в плоскости вращения комплекта шариков дополнительного возвратно-поступательного движения центра масс сепаратора относительно базирующего кольца с частотой, на порядок превышающей основную скорость вращения сепаратора. Характерными признаками возникновения высокочастотных колебаний сепаратора является усиление акустического шума и увеличение момента трения в подшипнике. Усиление шума изделия, в котором используется такой подшипник, приводит к отказу потребителя от дальнейшей его эксплуатации. Увеличение момента трения в подшипнике приводит к уменьшению скорости его вращения и потере точности гироскопа.
Известен способ повышения стабильности работы сепаратора за счет использования в подшипнике комплекта шариков, в котором увеличена разница между шариками по диаметру [1].
Недостатком такого способа стабилизации работы сепаратора является то, что при увеличении разноразмерности шариков ускоряется процесс их износа и происходит усиление вибрации подшипника. В итоге это приводит к сокращению срока эксплуатации гироскопа и потере его точности.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ [2], предотвращающий нестабильную работу сепаратора, основанный на обеспечении в конструкции шарикоподшипника разных значений зазоров между сепаратором и базирующим кольцом ( БК) с одной стороны, и между шариками и стенками отверстий в сепараторе ( Ш) - с другой стороны. Данный способ основан на том, что вихрение сепаратора в подшипнике происходит только при примерно равных величинах зазоров, т.е. когда БК Ш.
Проведенное исследование показало, что даже при наличии соотношения зазоров БК/ Ш=1,7 при наличии увеличенного момента трения в подшипниках, например при отрицательной температуре окружающей среды, возникает неустойчивая работа сепаратора. Это связано с тем, что при увеличении зазора БК уменьшается трение в зазоре, но при этом под действием центробежного ускорения происходит увеличение силы удара сепаратора с базирующим кольцом, что приводит к усилению нестабильности в работе сепаратора.
Целью изобретения является устранение в шарикоподшипнике неустойчивой работы сепаратора.
Указанная цель достигается тем, что в конструкции подшипника выполняют соотношение зазоров БК/ Ш, удовлетворяющее условию

где БК - зазор между сепаратором и базирующим кольцом, Ш - зазор между шариками и стенками отверстий в гнезде сепаратора, Vc - линейная скорость сепаратора в точке соприкосновения с базовым кольцом, Vш - линейная скорость шарика в точке соприкосновения с сепаратором, c - угловая скорость сепаратора в точке соприкосновения с базовым кольцом, Ш - угловая скорость шарика в точке соприкосновения с сепаратором, dС - диаметр сепаратора, dШ - диаметр шарика.
Таким образом, в конструкции подшипника обеспечивают соотношение зазоров БК/ Ш меньше, чем соотношение между линейными скоростями сепаратора и шарика.
На чертеже показана принципиальная схема шарикоподшипника, где условно изображен шарик 1, находящийся в гнезде сепаратора 2 и расположенный между неподвижным кольцом 3 и подвижным кольцом 4. При этом кольцо 3 является базирующим. Зазор между сепаратором 2 и базирующим кольцом 3 показан как « БК», а зазор между шариком 1 и сепаратором 2 - « Ш».
Во время работы подшипника сепаратор периодически совершает соприкосновения с шариком или базирующим кольцом. При соприкосновении шарика с сепаратором происходит передача энергии от шарика к сепаратору. Это приводит к возбуждению сепаратора и появлению составляющей скорости движения сепаратора по направлению к базирующему кольцу. Передача энергии вращения шарика сепаратору пропорциональна коэффициенту трения в зазоре Ш и определяется материалами сепаратора и шарика, линейной скоростью шарика в точке соприкосновения с сепаратором (VШ), вязкостью смазки () и величиной зазора между сепаратором и шариком ( Ш).
При соприкосновении сепаратора с базирующим кольцом за счет трения в зазоре БК происходит демпфирование движения сепаратора. Величина демпфирования пропорциональна коэффициенту трения в зазоре БК и определяется материалами сепаратора и базирующего кольца, линейной скоростью сепаратора в точке соприкосновения с базовым кольцом (VС), вязкостью смазки () и величиной зазора между сепаратором и базирующей поверхностью наружного кольца ( БК). Линейная скорость шарика равна VШ=0,5·d Ш· Ш и определяется его угловой скоростью ( Ш) и диаметром (dШ). Линейная скорость сепаратора равна VС=0,5·dС· С и определяется его угловой скоростью ( С) и диаметром (dС).
Если энергия, получаемая сепаратором от соприкосновения с шариком, превышает энергию, которая поглощается при соприкосновении с базирующим кольцом, то возникает неустойчивое вращение сепаратора, приводящее к увеличению шума и трения в подшипнике.
При проведении сравнительной оценки обеспечения устойчивой работы сепаратора можно сделать ряд упрощений. Так, если принять близкими по свойствам материал шарика и базирующего кольца и однородность вязкости во всем подшипнике, то можно определить соотношение между зазорами БК и Ш, при котором потеря энергии на демпфирование высокочастотных колебаний сепаратора будет превышать энергию, полученную от шарика. 

где С - угловая скорость сепаратора в точке соприкосновения с базовым кольцом, Ш - угловая скорость шарика в точке соприкосновения с сепаратором, dС - диаметр сепаратора, dШ - диаметр шарика.
Обеспечение в конструкции подшипника такого соотношения зазоров позволяет избавиться от возникновения неустойчивого вращения сепаратора при увеличении момента трения в шарикоподшипнике при его длительной работе или отрицательной температуре окружающей среды.
Экспериментально было подтверждено, что применение в гироскопе подшипников, имеющих соотношение зазоров БК и Ш, определенное формулой (2), обеспечивает устойчивую работу сепаратора при тех же экстремальных условиях (отрицательная температура окружающей среды) по сравнению с подшипниками, имеющими отношение зазоров БК/ Ш> С·dС/ Ш·dШ.
Источники информации
1. В.Ф.Журавлев, В.Б.Бальмонт «Механика шарикоподшипников гироскопов», М., Машиностроение, 1986 г., с.141-144.
2. Б.В.Бальмонт, В.А.Матвеев «Опоры качения приборов», М., Машиностроение, 1984 г., с.73-77.



ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Высокоскоростной шариковый подшипник, содержащий подвижное и неподвижное кольца, одно из которых является базирующим, шарики, установленные между кольцами и разделенные между собой сепаратором, отличающийся тем, что в конструкции подшипника обеспечивают условие, чтобы отношение величины зазора между сепаратором и базирующим кольцом к величине зазора между шариком и сепаратором в гнезде было меньше, чем отношение между линейными скоростями сепаратора в точке соприкосновения с базирующим кольцом и шарика в точке соприкосновения с сепаратором, определяемое формулой

где БК - зазор между сепаратором и базирующим кольцом; 
Ш - зазор между шариками и стенками отверстий в гнезде сепаратора;
VC - линейная скорость сепаратора в точке соприкосновения с базирующим кольцом;
VШ - линейная скорость шарика в точке соприкосновения с сепаратором; 
С - угловая скорость сепаратора в точке соприкосновения с базирующим кольцом;
Ш - угловая скорость шарика в точке соприкосновения с сепаратором;
dС - диаметр сепаратора;
dШ - диаметр шарика.





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