ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2216659

УЗЕЛ ПОДШИПНИКОВЫЙ

Имя изобретателя: Кузнецов Петр Владимирович, Чумохвалов Андрей Михайлович
Имя патентообладателя: Кузнецов Петр Владимирович, Чумохвалов Андрей Михайлович
Адрес для переписки: 191187, Санкт-Петербург, а/я 578, Патентная служба
Дата начала действия патента: 19.10.2001

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в подшипниковых узлах, в которых подшипники качения работают на высоких скоростях. Узел подшипниковый содержит установленный на валу подшипник качения с сепаратором и корпусом. Особенность узла согласно изобретению заключается в том, что он снабжен двумя соосными втулками, одна из которых плотно посажена на вал, другая закреплена на корпусе, а сепаратор смонтирован в цилиндрической щели между втулками. Вал, корпус и втулки могут быть снабжены сообщающимися каналами для подачи масла к сепаратору. Сепаратор может быть выполнен с отверстиями. Изобретение позволяет повысить износостойкость, срок службы и быстроходность подшипникового узла.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к машиностроению, а именно к подшипниковым узлам, в которых использованы подшипники качения. Изобретение может быть использовано в машинах и механизмах, где подшипниковые узлы работают на высоких скоростях и испытывают значительные центробежные нагрузки, в частности в редукторах планетарного типа, планетарных коробках передач, планетарно центробежных мельницах (ПМЦ), где действуют мощные искусственные поля тяжести, превосходящие в десятки и сотни раз ускорение силы тяжести земли.

Известен узел подшипниковый, содержащий подшипник качения, сепаратор, имеющий удлиненную часть, выходящую за пределы подшипника, втулку с кольцевым выступом, охватывающим удлиненную часть сепаратора, полость для смазки подшипника (см. авт. свид. СССР 1328595, МПК: F 16 C 19/54 от 13.06.84 г.).

К недостаткам указанного узла можно отнести возможность перекоса сепаратора, что объясняется неодинаковостью сил трения, возникающих в разных точках контакта с другими элементами узла. С одной стороны это взаимодействие наружных поверхностей удлиненных частей сепаратора с внутренней поверхностью выступа втулки, где возникают поверхностные силы трения скольжения, с другой стороны сепаратор точечно контактирует непосредственно с телами качения, где действуют точечные силы трения скольжения. Это ведет к увеличению потерь на трение и связанного с ним тепловыделения. Потери многократно увеличиваются при больших центробежных перегрузках (при работе в ПМЦ), что ведет к перегреву и заклиниванию подшипника.

Другой недостаток этого узла - сложность в изготовлении сепаратора и узла смазки.

Наиболее близким решением к предлагаемому можно считать подшипник качения по авт. свид. СССР 176468, МПК: F 06 C от 20.03.63 г. Указанный подшипник качения содержит наружное и внутреннее кольца и зубчатый сепаратор в виде втулки с зубьями на одном торце. Однако и этот подшипник обладает перечисленными выше недостатками из-за свободной посадки другого торца втулки сепаратора на вал. Кроме того, эта конструкция не предусматривает подачу масла к подшипнику.

Таким образом, основной причиной недостатков известных подшипниковых узлов является несимметричность конструкции, что ведет к перекосам сепаратора.

Задача предлагаемого решения - повышение износостойкости подшипникового узла, срока службы и быстроходности.

Для решения поставленной задачи узел подшипниковый, содержащий установленный на валу подшипник качения с сепаратором и корпусом, дополнен двумя соосными втулками, одна из которых плотно посажена на вал, другая закреплена на корпусе, а сепаратор смонтирован в цилиндрической щели между втулками.

Кроме того, в предлагаемом подшипниковом узле вал, корпус и втулки снабжены сообщающимися каналами для подачи масла к сепаратору, а сепаратор выполнен с отверстиями.

Размещение сепаратора между втулками позволило устранить перекосы в конструкции и повысить срок службы узла, наличие каналов для подачи масла обеспечило повышение износостойкости деталей узла и его быстродействие, а выполнение сепаратора с отверстиями уменьшило массу, а следовательно, инерционность узла, что позволило повысить его быстроходность.

узел подшипниковыйПредлагаемый узел подшипниковый представлен на чертеже, где показан продольный разрез узла.

Узел подшипниковый содержит установленные на валу 1 внутренние кольца 2, наружные кольца 3 и сепаратор 4, контактирующий непосредственно с телами качения 5.

Сепаратор 4 размещен в щели между втулками 6 и 7, при этом внутренняя втулка 6 плотно посажена на вал 1, а втулка 7 установлена в корпусе 8 относительно втулки 6 соосно.

Для подачи смазки узел снабжен каналами 9 и 10, которые выполнены во втулках 6 и 7, и карманами 11 и 12, которые выполнены в местах подвода каналов 9 и 10 к сепаратору 4.

Масло в эти каналы и карманы поступает через подводящие каналы 13 и 14, которые выполнены соответственно в валу 1 и в корпусе 8 подшипникового узла.

Для облегчения веса узла и более эффективного подвода масла к работающим деталям узла сепаратор 4 снабжен отверстиями 15.

Узел подшипниковый работает следующим образом

При вращении вала 1 внутренние кольца 2 передают вращение телам качения 5, которые воздействуют на сепаратор 4.

При этом сепаратор 4 вращается с частотой, меньшей частоты вращения вала 1.

Введение в узел двух дополнительных втулок 6 и 7 и размещение сепаратора 4 между ними препятствуют контакту сепаратора с внутренними и наружными кольцами 2 и 3, что исключает возникновение вредных высокочастотных вибраций сепаратора и повышает надежность работы узла. Кроме того, размещение сепаратора между втулками 6 и 7 исключает возможность возникновения перекоса, что позволяет вдвое увеличить нагрузки, т.е увеличить рабочий ресурс подшипникового узла.

В процессе работы узла через каналы 13 и 14 в валу и корпусе под давлением подается масло, которое через каналы 9 и 10 во втулках попадает в карманы 11 и 12 втулок 6 и 7. В результате на внутренней и внешней поверхностях сепаратора возникают масляные пленки, которые за счет действия сил вязкости уменьшают силовое воздействие тел качения на сепаратор, тем самым снижая его износ. Благодаря смазке сепаратор как бы плывет в невесомости, опираясь на масляные пленки, что позволяет сепаратору выдерживать практически любые нагрузки.

Выполнение сепаратора с отверстиями уменьшает массу, а следовательно, инерционность, что повышает быстроходность узла.

Подача на внутреннюю и внешнюю поверхности сепаратора смазки через каналы в корпусе и втулках и размещение сепаратора между дополнительными втулками обеспечивают компенсацию сил, действующих как со стороны внешних искусственных полей тяжести, так и сил давления в связи с принудительной подачей маслосмазки. Это снижает обусловленные изгибными явлениями высокочастотные вибрации сепаратора и устраняет усталостные явления материалов деталей узла, что увеличивает срок службы и надежность работы узла.

Внутренняя втулка 6 вращается с частотой вращения вала, т.е. быстрее сепаратора, и, контактируя с ним через масляную пленку, компенсирует тормозящее действие внешней дополнительной втулки 7, подкручивая сепаратор по ходу вращения вала, что приводит к уменьшению силового воздействия тел качения на зубья сепаратора и повышает его износостойкость.

При охлаждении подаваемой смазки уменьшается тепловая напряженность узла.

Таким образом в предлагаемом подшипниковом узле устранены все перечисленные выше недостатки известных узлов аналогичного назначения.

Предлагаемое техническое решение может найти широкое применение в машинах и механизмах, где подшипниковые узлы работают на высоких скоростях и испытывают значительные центробежные нагрузки, в частности в редукторах планетарного типа, планетарных коробках передач, планетарно центробежных мельницах, где действуют мощные искусственные поля тяжести, превосходящие в десятки и сотни раз ускорение силы тяжести земли.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Узел подшипниковый, содержащий установленный на валу подшипник качения с сепаратором и корпусом, отличающийся тем, что он снабжен двумя соосными втулками, одна из которых плотно посажена на вал, другая закреплена на корпусе, а сепаратор смонтирован в цилиндрической щели между втулками.

2. Узел подшипниковый по п. 1, отличающийся тем, что вал, корпус и втулки снабжены сообщающимися каналами для подачи масла к сепаратору.

3. Узел подшипниковый по п. 1, отличающийся тем, что сепаратор выполнен с отверстиями.

Версия для печати


вверх