РОЛИКОВЫЙ СФЕРИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК

РОЛИКОВЫЙ СФЕРИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК


RU (11) 2259503 (13) C2

(51) 7 F16C33/46 

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

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

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.08.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2003134241/11 
(22) Дата подачи заявки: 2003.11.25 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.11.25 
(43) Дата публикации заявки: 2005.05.10 
(45) Опубликовано: 2005.08.27 
(56) Аналоги изобретения: SU 1109545 A1, 23.08.1984. US 2805108 А, 03.09.1957. US 4345800 А, 24.08.1982. US 5062719 А, 05.11.1991. 
(72) Имя изобретателя: Пенза Валерий Николаевич (BY); Гагасов Александр Матвеевич (BY); Павлович Анатолий Владимирович (BY); Козлов Анатолий Борисович (BY); Достанко Геннадий Александрович (BY); Слензак Александр Иванович (BY); Сидоров Михаил Михайлович (BY) 
(73) Имя патентообладателя: Открытое акционерное общество "Минский подшипниковый завод" (BY) 
(98) Адрес для переписки: 220026, Республика Беларусь, г.Минск, ул. Жилуновича, 2, Открытое акционерное общество "Минский подшипниковый завод" 

(54) РОЛИКОВЫЙ СФЕРИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК

Изобретение относится к машиностроению, в частности к подшипникам качения. Роликовый сферический подшипник содержит наружное кольцо со сферической или тороидальной дорожкой качения, внутреннее кольцо с одной или несколькими тороидальными дорожками качения, один или несколько рядов бочкообразных роликов, по меньшей мере, один сепаратор с перемычками, образующими окна для размещения роликов. Стенка окна, образованная перемычкой, состоит из двух поверхностей, одна из которых цилиндрическая, а вторая вогнутая тороидальная, линия пересечения которых расположена выше оси ролика, радиус образующей вогнутой тороидальной поверхности выходит из центра образующей ролика и превышает его. Технический результат - улучшение надежности и долговечности подшипника за счет увеличения площади контакта между роликом и перемычкой сепаратора. 5 ил. 



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подшипникам качения.
Известен роликовый сферический подшипник по авторскому свидетельству СССР №1109545, F 16 C 33/46, опубл. 1984 г. /1/.
Подшипник содержит наружное кольцо со сферической дорожкой качения, внутреннее кольцо с тороидальной дорожкой качения, бочкообразные ролики и сепаратор с окнами для их размещения, имеющими размер по их середине меньше диаметра ролика в среднем сечении, что служит своеобразным "замком" и удерживает ролики в радиальном направлении. Однако удержание ролика осуществляется четырьмя точками и при монтаже и сборке подшипника позволяет ролику перекашиваться в радиальном направлении. При работе подшипника с данным сепаратором ведение роликов осуществляется по четырем точкам, что приводит к неравномерному износу и смятию поверхности перемычки, и как следствие ухудшению характеристик подшипника - надежности и долговечности.
Известен сепаратор для роликового подшипника по патенту США US 2805108, 308-217, опубл 1957 г. /2/.
Сепаратор содержит ряд окон, разделенных перемычками, имеющими выступы и плоские рабочие поверхности, образующие стенки окна. Между плоскими поверхностями перемычек и роликами существует небольшой зазор, позволяющий роликам свободно вращаться. Выступы расположены в центре каждой перемычки и состоят из двух поверхностей, одна из которых параллельна плоскости оси перемычки, а вторая отходит от первой внутрь сепаратора. Выступы служат удерживающим участком и предотвращают движение ролика радиально наружу без приложения силы. Удерживающий участок перемычки сепаратора имеет незначительную длину, что может приводить к перекосу роликов в радиальном направлении при монтаже и сборке подшипника. Контакт перемычки и ролика происходит по линии, а значит, имеет небольшую площадь, что в свою очередь приводит к росту контактных напряжений и повышению износа сепаратора, что приводит к ухудшению характеристик подшипника - надежности и долговечности.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности и долговечности подшипника за счет увеличения длины охвата ролика перемычкой и площади их контакта
Поставленная задача решается тем, что в роликовом сферическом подшипнике, содержащем наружное кольцо со сферической или тороидальной дорожкой качения, внутреннее кольцо с одной или несколькими тороидальными дорожками качения, один или несколько рядов бочкообразных роликов, расположенных между дорожками качения колец, по меньшей мере один сепаратор с перемычками, образующими окна для размещения роликов, согласно изобретению, стенка окна, образованная перемычкой, состоит из двух поверхностей, одна из которых цилиндрическая, а вторая - вогнутая тороидальная, линия пересечения которых расположена выше оси ролика. Ось тороидальной поверхности совпадает с осью ролика, а радиус образующей вогнутой тороидальной поверхности выходит из центра образующей ролика и превышает его на величину, определяемую зависимостью;

где - величина, на которую радиус образующей тороидальной поверхности перемычки сепаратора больше радиуса образующей ролика;
В - расстояние между линиями пересечения цилиндрической и тороидальной поверхностей перемычек в плоскости наибольшего диаметра ролика, 
Dw - наибольший диаметр ролика,
Gr - радиальный зазор в подшипнике.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображено осевое сечение сферического роликового подшипника;
на фиг.2 изображена изометрическая проекция перемычеки сепаратора;
на фиг.3 изображено сечение подшипника по плоскости наибольшего диаметра ролика;
на фиг.4 изображено сечение сепаратора Б-Б на фиг.3;
на фиг.5 изображен фрагмент сепаратора с роликом.
Роликовый сферический подшипник с радиальным зазором Gr содержит наружное кольцо 1 со сферической дорожкой качения 2, внутреннее кольцо 3 с двумя тороидальными дорожками качения 4, два ряда бочкообразных роликов 5 с наибольшим диаметром Dw, два сепаратора 6 с окнами 7 и перемычками 8 между ними. Стенка окна 7, образованная перемычкой 8, состоит из двух поверхностей: цилиндрической 9 и вогнутой тороидальной 10. Вогнутая тороидальная поверхность 10 является рабочим участком перемычки 8. Ось O1O1 тороидальной поверхности 10 совпадает с осью О2О2 ролика 5, а радиус Rt образующей вогнутой тороидальной поверхности 10 выходит из центра O3 образующей 12 ролика 5. Линия 13 пересечения цилиндрической поверхности 9 с тороидальной поверхностью 10 расположена выше оси О2О2 ролика 5 и являетcя удерживающим участком перемычки 8. Расстояние между линиями пересечения 13 поверхностей 9 и 10 соседних перемычек 8 в плоскости наибольшего диаметра Dw ролика 5 равно В. Радиус Rt образующей 11 тороидальной поверхности 10 рабочего участка 10 больше радиуса R образующей 12 ролика 5 на величину . Величина определяется следующим образом (см. фиг.3).
При работе подшипника ролик 5 под действием центробежных сил F перемещается из положения с центром О4 в положение с центром O 5. При этом образующая 12 ролика 5 контактирует с линией 13 пересечения поверхностей 9 и 10. Расстояние O4O 5 равно половине радиального зазора Gr/2. Из точки O5 проведем линию в точку С, которая лежит на линии 13 пересечения поверхностей 9 и 10. Из точки С опустим перпендикуляр в точку Е на продолжение оси О4О5. Из центра O4 проведем линию в точку С. Искомая величина равна разности между радиусом Rt образующей 11 поверхности 10 и радиусом R образующей 13 ролика 5, то есть, как видно из фиг.3 - разности между отрезками О4С и О5С:
=O 4C-O5C, (1)
Из треугольника О 4СЕ находим О4С:

где
О4Е=О4О5+О 5Е (3)
Из треугольника О5СЕ находим О 5Е:

тогда формула (3) примет вид:

Подставляя (5) в (2), получим:

Определим величину по формуле (1):

Подставляя значения СЕ=В/2, О4О5 =Gr/2, О5C=Dw/2 в формулу (7), получим:

При сборке и монтаже подшипника внутренний блок (внутреннее кольцо 3, собранное с роликами 5 и сепараторами 6) выворачивается относительно наружного кольца 1. Ролик 5, охваченный сферической дорожкой качения 2 наружного кольца 1, под действием собственного веса опускается до линии 13 пересечения поверхностей 9 и 10 и контактирует с ней. За счет того, что линия 13 пересечения поверхностей расположена выше оси О2О2 ролика 5, она является удерживающим участком перемычки 8 и служит своеобразным «замком», препятствуя выпадению ролика 5 из блока. Охват ролика 5 «замком» происходит по всей длине перемычки 8 сепаратора 6 и не позволяет ролику 5 перекашиваться при монтаже.
При работе подшипника ведение ролика 5 осуществляется всей тороидальной поверхностью 10 перемычки 8 сепаратора 6.
За счет выполнения рабочего участка перемычки 8 сепаратора 6 с тороидальной поверхностью 10, форма перемычки 8 приближена к форме ролика 5. При этом их контакт происходит по поверхности, что позволяет значительно увеличить площадь контакта и, как следствие, снизить контактные напряжения и износ.
Все вышеперечисленные факторы позволяют улучшить характеристики подшипника - надежность и долговечность. 
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР № 1109545, F 16 C 33/46, опубл. 1984 г.
2. Патент США US 2805108, 308-217, опубл. 1957 г.



ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Роликовый сферический подшипник, содержащий наружное кольцо со сферической или тороидальной дорожкой качения, внутреннее кольцо с одной или несколькими тороидальными дорожками качения, один или несколько рядов бочкообразных роликов, расположенных между дорожками качения колец, по меньшей мере, один сепаратор с перемычками, образующими окна для размещения роликов, отличающийся тем, что стенка окна, образованная перемычкой, состоит из двух поверхностей, одна из которых цилиндрическая, а вторая вогнутая тороидальная, линия пересечения которых расположена выше оси ролика, радиус образующей вогнутой тороидальной поверхности выходит из центра образующей ролика и превышает его на величину, определяемую зависимостью

где - величина, на которую радиус образующей тороидальной поверхности перемычки сепаратора больше радиуса образующей ролика;
В - расстояние между линиями пересечения цилиндрической и тороидальной поверхностей перемычек в плоскости наибольшего диаметра ролика; 
Dw - наибольший диаметр ролика;
Gr - радиальный зазор в подшипнике.