DE4140581A1

DE4140581A1 - Four-membered ball and race assembly used in rolling bearings - has coaxial rings including rows of balls mounted in separators

Info

Publication number: DE4140581A1
Application number: DE19914140581
Authority: DE
Inventors: Wladimir Georgiewit Gusakowski; Irina Winiaminowna Kandaurowa
Original assignee: MUCKLE HORST; MUCKLE MATTHIAS; SCHOENBROD NATALIA; KOBETS IGOR TIMOFEJEVIC
Current assignee: MUCKLE HORST; MUCKLE MATTHIAS; SCHOENBROD NATALIA; KOBETS IGOR TIMOFEJEVIC
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1991-12-10
Publication date: 1993-06-17

Abstract

The rolling tracks of the balls (4) on the rings (1,2,3) lie in parallel planes. Their profiles are designed so that the contact points of the rings with each ball lie in diametrical planes relative to each other and form a polar triangle. In any one position the balls engage alternately with the rings so that the balls roll over the rings without sliding and turning. USE/ADVANTAGE - The friction forces are lower and more stable and the ball bearings have a longer service life and min. noise. They can be used in clutches and control mechanisms.

Description

Die Erfindung gehört zu den Baugruppen und Teilen von Maschi nen und ist für die Fixierung der Teile mit der Möglichkeit der Umdrehung um eine Achse, der Verbindung sich drehender Teile und ebenso für die Änderung von Bewegungsrichtungen be stimmt. Die Erfindung kann als Wälzlagerungen, Kupplungen, Um steuerungsmechanismen usw. benutzt werden.The invention belongs to the assemblies and parts of Maschi NEN and is for fixing the parts with the possibility the rotation around an axis, the connection rotating Parts and also be for changing directions of movement Right. The invention can be used as roller bearings, couplings, order control mechanisms etc. are used.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält koaxial angeordnete Ringe, zwischen denen Reihen von Kugeln in Separatoren unter gebracht sind. Dabei sind die Berührungspunkte der Kugeln mit den Ringen auf besondere Weise angeordnet, so daß in jeder be liebigen Lage die Kugeln mit den Ringen durch Verzahnung in Wechselwirkung stehen. Das bedeutet, daß die Kugeln über die Ringe ohne Gleiten und Drehen rollen.The device according to the invention contains coaxially arranged Rings, between which rows of balls in separators underneath are brought. The points of contact of the balls are with the rings arranged in a special way, so that in each be position the balls with the rings by interlocking Interact. That means that the balls over the Roll rings without sliding and turning.

Im Vergleich zu bekannten Konstruktionen von Wälzlagern und Gaslagern haben die erfindungsgsmäßen Konstruktionen eine Reihe von wesentlichen Vorteilen: sie haben ein niedrigeres und stabileres Moment der Reibungskräfte, große Schnelläufig keit, höhere Tragfähigkeit, längere Lebensdauer, höhere Starrheit und minimales Geräusch. Die vorgeschlagenen Kon struktionen besitzen eine hohe Arbeitsfähigkeit bei erhöhter Umgebungstemperatur bei Verschmutzung und Vorhandensein von Störungen in der Form von Schlägen und Vibriationen.Compared to known designs of rolling bearings and Gas bearings have the constructions according to the invention A number of essential advantages: they have a lower one and more stable moment of frictional forces, great speed speed, higher load capacity, longer service life, higher Rigidity and minimal noise. The proposed con structures have a high ability to work with increased Ambient temperature in the event of contamination and the presence of Disturbances in the form of blows and vibrations.

Erfindungsgemäße Vorrichtungen können unbeschränkt in allen Maschinen und Mechanismen benutzt werden. Besonders effektiv ist ihrs Verwendung bei erhöhten Anforderungen an die Qualität der Arbeit unter schwer belasteten Betriebsarten. Devices according to the invention can be used without restriction in all Machines and mechanisms are used. Particularly effective is yours for increased quality requirements working under heavy-duty operating modes.

Description of the invention

Es sind Vorrichtungen bekannt, die eine Stütze, leitende und geleitete Glieder und Zwischenglieder enthalten, die so herge stellt und angeordnet sind, daß jedes Zwischenglied in jeder beliebigen Lage je einen Berührungspunkt mit der Stütze und jedem von den leitenden und geleiteten Gliedern aufweist. Da bei liegt die Zentroide der Berührungspunkte im Punkt des Mo mentangeschwindigkeitspols des Zwischengliedes in seiner Rela tivbewegung. In jedem Berührungspunkt haben die Glieder eine gemeinsame Normale, die gegen den Geschwindigkeitsverktor in ihrer angegebenen relativen Verschiebung senkrecht steht. Für die Arbeit unter schwer belasteten Betriebsarten sind die Pro file der Glieder und der Stütze so hergestellt, daß sie in den Berührungspunkten eine Krümmung gleichen Vorzeichens haben. Für die Arbeit unter schwerbelasteten Betriebsarten ist die Einrichtung zusätzlich mit einer Vorrichtung für die automati sche Regelung eines gegenseitigen Anpreßdrucks der Glieder ausgestattet.Devices are known which are a support, conductive and contain guided links and intermediate links, so forth represents and are arranged that each pontic in each any position a point of contact with the support and each of the leading and guided members. There is the centroid of the points of contact at the point of the mo mental speed poles of the pontic in its relay active movement. The limbs have one at each point of contact common normals against the speed vector in their specified relative displacement is perpendicular. For working under heavily loaded operating modes are the pros file of the limbs and the support so that they fit into the Touch points have a curvature of the same sign. For working under heavily loaded operating modes, the Device additionally with a device for automati cal regulation of a mutual contact pressure of the links fitted.

Diese Vorrichtung ist ein mehrbeweglicher Mechanismus, der Glieder mit mehreren Freiheitsgraden hat, ihre Benutzung als Wälzlager mit einem Drehfreiheitsgrad ist schwierig.This device is a multi-moving mechanism that Members with several degrees of freedom, their use as Rolling bearings with a degree of freedom of rotation are difficult.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung von Drehwälzlagern ausgehend von der Konstruktion der bekann ten Einrichtung. The object of the present invention is to create of rotary bearings based on the construction of the known facility.

Um das gesetzte Ziel zu erreichen, wird vorgeschlagen, die Stütze die leitenden und geleiteten Glieder in Form von koaxial angeordneten Ringen herzustellen, zwischen denen Rei hen von Zwischengliedern angeordnet sind, die in Form von Kugeln in Separatoren ausgeführt sind. Die Wälzbahnen der Kugeln über die Ringe liegen in parallelen Flächen und ihre Profile sind so hergestellt, daß die Berührungspunkte der Ringe mit jeder Kugel in ihrer diametralen Ebene liegen und ein polares Dreieck bilden.In order to achieve the goal set, it is proposed that Support the conductive and guided limbs in the form of to produce coaxially arranged rings between which Rei hen of intermediate links are arranged in the form of Balls are executed in separators. The roller tracks of the Balls over the rings lie in parallel areas and theirs Profiles are made so that the points of contact of the Rings with each ball lie in their diametrical plane and form a polar triangle.

List of figures

Fig. 1 Kinematisches Prinzipschema der Vorrichtung; Fig. 1 kinematic schematic diagram of the device;

Fig. 2 Kinematisches Prinzipschema der Verzahnung der Vor richtung; Fig. 2 kinematic schematic diagram of the toothing of the device before;

Fig. 3 Ansicht der Vorrichtung mit glatter Verzahnung der Glieder; Fig. 3 View of the device with smooth toothing of the links;

Fig. 4 Ansicht der Vorrichtung mit glatter Verzahnung und stabilen Haftung der Glieder; Figure 4 View of the device with smooth teeth and stable adhesion of the links.

Fig. 5 Darstellung der Erfindung als Baugruppe einer Vor richtung; Fig. 5 representation of the invention as an assembly of an on device;

Fig. 6 Schema der Kräfte, die in der Verzahnung des Zwi schengliedes wirken; Fig. 6 diagram of the forces that act in the toothing of the intermediate member;

Fig. 7 Übersichtsschema des Systems einer automatischen Regelung des Anpreßdrucks der Kugeln an den Ring; Fig. 7 overview diagram of the system of an automatic control of the contact pressure of the balls on the ring;

Fig. 8 Übersichtsschema der Vorrichtung mit stabilisierter Haftung der Kugeln und Ringe; Fig. 8 is a schematic overview of the device with stabilized adhesion of the balls and rings;

Fig. 9 Ansicht der Konstruktion eines Drucklagers; Fig. 9 view of the construction of a thrust bearing;

Fig. 10 Ansicht der Konstruktion eines Radial-Drucklagers; Fig. 10 view of the construction of a radial thrust bearing;

Fig. 11 Ansicht der Konstruktion eines Lagers ohne Separato ren; Fig. 11 view of the construction of a bearing without Separato ren;

Fig. 12 Ansicht der Konstruktion von kombinierten mehrreihi gen Lagerungen. Fig. 12 View of the construction of combined multi-row bearings.

Fig. 1 Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist folgenderweise gebaut, es sind drei Ringe, 1, 2, 3 vorhanden, die koaxial angeordnet sind. Zwischen den Ringen befinden sich Kugeln 4. Zur Erleich terung der Montage und zur Verhinderung des Rollens der Kugeln aufeinander sind sie in einem Separator 5 untergebracht. Die Ringe 1, 2, 3 besitzen die Möglichkeit, sich gegeneinander um die gemeinsame Achse 1-1 mit einer Winkelgeschwindigkeit ω(¹), ω(²), ω(³) entsprechend zu drehen. Dabei sind die Kugeln so angeordnet, daß jede von ihnen nicht mehr als je einen Berüh rungspunkt A, B, D mit jedem der Ringe hat. Die Ringe sind längs der Achse mit einer Kraft gespannt, die ihr Anpressen an die Kugeln mit den Kräften R₄(¹), R₄(²), R₄(³) entsprechend sicherstellt. Fig. 1 The device according to the invention is constructed as follows, there are three rings, 1 , 2 , 3 , which are arranged coaxially. There are balls 4 between the rings. To facilitate the assembly and to prevent rolling of the balls on one another, they are accommodated in a separator 5 . The rings 1 , 2 , 3 have the possibility of rotating relative to one another about the common axis 1-1 at an angular velocity ω ( ¹ ), ω ( ² ), ω ( ³ ). The balls are arranged so that each of them has no more than one touch point A, B, D with each of the rings. The rings are stretched along the axis with a force that ensures their pressing against the balls with the forces R ₄ ( ¹ ), R ₄ ( ² ), R ₄ ( ³ ) accordingly.

Die Vorrichtung funktioniert folgendermaßen. Einer der Ringe wird fest befestigt, einer wird mit einem sich drehenden Teil starr verbunden und der letzte Ring wird drehbar entweder mit dem unbeweglichen Gehäuse oder mit dem sich drehenden Teil verbunden. Formell stellt die Vorrichtung einen Mechanismus dar, der eine Stütze - den unbeweglichen Ring -, ein leitendes Glied - den Ring -, ein geleitetes Glied - den Ring - und Zwi schenglieder - die Kugeln besitzt. Dabei sind die Profile der Ringe so hergestellt, daß in den Berührungspunkten eine Wech selwirkung der Glieder durch Verzahnung verwirklicht wird. Das bedeutet, daß die Glieder in jedem beliebigen Berührungspunkt eine gemeinsame Normale ₁, ₂, ₃ haben, die gegen den Geschwindigkeits vektor in ihrer angegebenen relativen Bewegung senkrecht steht.The device works as follows. One of the rings is firmly attached, one is with a rotating part rigidly connected and the last ring is rotatable either with the immovable housing or with the rotating part connected. Formally, the device provides a mechanism which is a prop - the immovable ring - a conductive one Link - the ring -, a guided link - the ring - and twos limbs - which has balls. The profiles are the Rings made so that a change in the points of contact interaction of the links is realized by interlocking. The means that the limbs at any point of contact have a common normal ₁, ₂, ₃ against the speed vector in its specified relative motion is vertical.

Es soll die Momentanwinkelgeschwindigkeit des Gliedes l gleich ω^(l) sein, siehe Fig. 2. Dabei sind die Bezeichnungen gebräuchlich ^(l)≡ω⁽⁴⁾ und als Radius-Vektor des Verzahnungspunktes i mit dem Pol im momentanen Geschwindigkeitszentrum des Gliedes i in der Relativbewegung. Für das Zwischenglied - die Kugel l - gilt die GleichungThe instantaneous angular velocity of the link l should be equal to ω ^(l) , see FIG. 2. The terms are common ^(l) ≡ω ⁽⁴⁾ and as the radius vector of the tooth point i with the pole in the instantaneous speed center of the link i in the relative movement. The equation applies to the pontic - the ball l

Beim Fehlen eines gegenseitigen Gleitens der Kugeln und der Ringe bei ihrer Verschiebung gegeneinander sind die Tangenten zu den Profilen in den Punkten ihrer Berührung die Linien der Wirkung der relativen Winkelgeschwindigkeiten des Drehens, die Geraden P₄₁E; P₄₂E; P₄₃E. Die Vektoren der relativen Winkelgeschwindigkeiten selbst sind gleichIn the absence of mutual sliding of the balls and the rings when they are displaced relative to one another, the tangents to the profiles at the points of their contact are the lines of the action of the relative angular speeds of rotation, the straight lines P ₄₁ E; P ₄₂ E; P ₄₃ E. The vectors of the relative angular velocities themselves are the same

Da der Ring 2 beispielsweise für einen unbeweglichen Ring an genommen werden kann, sind für die Kugel der vorliegenden Vor richtung eindeutig bestimmt: die Lage des Punktes des momenta nen Geschwindigkeitszentrums in der absoluten Bewegung - Punkt B und die Richtung der Momentanwinkelgeschwindigkeit des Dre hens ω(^l) - die Gerade P₄₂E. Für die Kugel l der Vorrichtung ist in diesem Fall die Behauptung richtig, daßSince the ring 2 can be taken, for example, for an immovable ring, the ball of the present device is uniquely determined: the position of the point of the instantaneous speed center in absolute motion - point B and the direction of the instantaneous angular velocity of rotation ω ( ^l ) - the straight line P ₄₂ E. For the ball l of the device the assertion is correct in this case that

Aus (VI) folgt, daß die Punkte A und D an den Polaren des Punktes B liegen. Hier stellt die Polare die geometrische Stelle der Punkte dar, die polar dem Punkt B gegen den Kreis mit dem Zentrum im Punkt C konjugiert sind, siehe z. B. Dubnow J.S. "Grundlagen des Vektorenrechnens.- Moskau: OGIS: 1939. Daher bilden die Geraden, die durch die Punkte A, B, D gehen, ein polares Dreieck, und das Dreieck A B D ist dem Dreieck ähnlich, das die Geraden P₄₁E; P₄₂E; P₄₃E gebildet haben.From (VI) it follows that points A and D lie on the polar of point B. Here the polar represents the geometric position of the points which are polar conjugate of point B against the circle with the center at point C, see e.g. B. Dubnow JS "Fundamentals of Vector Computing. Moscow: OGIS: 1939. Therefore, the straight lines that go through the points A, B, D form a polar triangle, and the triangle ABD is similar to the triangle that the straight lines P ₄₁ E; P ₄₂ E; P ₄₃ E have formed.

Die Profile der Ringe der vorliegenden Erfindung sind so her gestellt, daß die Tangenten, die in den Punkten ihrer Berüh rung mit der Kugel in ihrer diametralen Ebene gezogen sind, ein polares Dreieck bilden. Die Kugel wird während der Bewe gung gegen die Ringe ohne Gleiten und Drehen versetzt, das heißt, daß die Glieder der Erfindung, die Ringe und Kugeln durch die Verzahnung in Wechselwirkung stehen.The profiles of the rings of the present invention are so posed that the tangents in the points of their touch tion are drawn with the ball in their diametrical plane, form a polar triangle. The ball is during the move movement against the rings without sliding and turning, the means the links of the invention, the rings and balls interact through the interlocking.

Die Vorrichtung ist invariant in Hinsicht auf die Auswahl des unbeweglichen Gliedes - der Stütze oder des Ringes 1, 2, oder 3, wenn die Tangenten, die in den Berrührungspunkten der Kugel mit den Ringen ein autopolares Dreieck bilden. Hier zählt man zum autopolaren Dreieck in Hinsicht auf den Kreis des diametralen Querschnittes der Kugelspähre ein solches Dreieck, dessen jede Seite die Polare des gegenüberliegenden Scheitels ist. The device is invariant with regard to the choice of the immovable member - the support or the ring 1 , 2 , or 3 if the tangents forming an autopolar triangle in the points of contact of the ball with the rings. Here one counts to the autopolar triangle with regard to the circle of the diametrical cross section of the spherical sphere such a triangle, each side of which is the polar of the opposite vertex.

Konstruktionsmäßig können die Wälzlagerungen auf der Basis der Erfindung auf verschiedene Weise gebaut werden. Nach dem Schema, das in Fig. 1 dargestellt ist, wird der Ring 2 in einem unbeweglichen Gehäuse starr befestigt, der Ring 3 wird fest mit der Drehwelle verbunden und der Ring 1 ist an die Kugeln 4 angepreßt und ihm ist Drehfreiheit um die Achse 1-1 sichergestellt. Solche Konstruktionen sind paarweise mit gleichartigen Konstruktionen oder mit gewöhnlichen Radial- Drucklagern zu benutzen. Es sind selbständige Konstruktionen möglich, die ein Paar oder mehr Reihen von Kugeln enthalten, wie auf der Fig. 3 gezeigt wird. Die Konstruktionen solcher Lagerungen sind vielseitig einsetzbar und werden einfach in die bekannten Baugruppen von Maschinen eingebaut.In terms of construction, the roller bearings can be built in various ways based on the invention. According to the scheme shown in Fig. 1, the ring 2 is rigidly fixed in an immovable housing, the ring 3 is firmly connected to the rotating shaft and the ring 1 is pressed against the balls 4 and it is free to rotate about the axis 1 -1 ensured. Such constructions can be used in pairs with similar constructions or with ordinary radial thrust bearings. Stand-alone designs are possible that include a pair or more rows of balls, as shown in FIG. 3. The constructions of such bearings can be used in a variety of ways and are simply installed in the known assemblies of machines.

Bei Konstruktionen mit mehreren Reihen von Kugeln ist es kom pliziert, die Reihen identisch zueinander herzustellen. Bei der Erfüllung der Bedingungen (I) bis (VI) liegt dazu keine Notwendigkeit vor. Die geometrischen Parameter der Kugelreihen können verschieden sein, es sind lediglich die Bedingungen der Wechselwirkung der Kugeln und Ringe durch die Verzahnung einzuhalten.For constructions with several rows of balls, it is a problem plied to make the rows identical to each other. At there is no fulfillment of the conditions (I) to (VI) Need before. The geometrical parameters of the rows of balls can be different, it is only the conditions of the Interaction of the balls and rings through the teeth to adhere to.

Für den Punkt A, der zu dem Ring 1 gehört, und den Punkt D, der zu dem Ring 3 gehört, können die linearen Verschiebungsge schwindigkeiten mit den folgenden Formeln bestimmt werdenFor the point A, which belongs to the ring 1 , and the point D, which belongs to the ring 3 , the linear Verschiebungsge speeds can be determined with the following formulas

Hier sind und die radialen Vektoren der Punkte A und D mit dem Pol im Punkt O auf der Drehachse der Ringe 1-1 (d. h. prinzipiell auf jedem beliebigen Punkt dieser Achse).Here are and the radial vectors of points A and D with the pole at point O on the axis of rotation of the rings 1-1 (i.e. in principle at any point on this axis).

Da die Verschiebung der Kugel gegen die Ringe ohne Gleiten verläuft, gilt die Behauptung:Because the displacement of the ball against the rings without sliding the following applies:

^(1A) = ^(lA); ^(3D) = ^(lD) (IX) ^(1A) = ^(IA) ; ^(3D) = ^(lD) (IX)

Da die Kugel als Festkörper betrachtet wird, ist die Geschwin digkeit ihrer resultierenden Translationsbewegung gleich der Summe (dem Hauptmoment) aus dem Moment der Winkelgeschwindig keit ω(^l) gegen das Reduktionszentrum und der Geschwindigkei ten der Translationsbewegungen V(^lA) und V(^lD), siehe z. B. Butenin N.W., Lunz J.L., Merkin D.R. "Kursus der theoretischen Mechanik." In zwei Bänden. Band 1, Moskau: Wissenschaft. 1985. Dabei muß die Drehachse unbedingt durch das gewählte Reduk tionszentrum gehen. Dieser Punkt kann auch der Punkt B der Kugel sein. In diesem Fall gilt die FormelSince the sphere is considered a solid, the speed of its resulting translation movement is equal to the sum (the main moment) of the moment of the angular speed ω ( ^l ) against the reduction center and the speed of the translation movements V ( ^lA ) and V ( ^lD ) , see e.g. B. Butenin NW, Lunz JL, Merkin DR "Course in Theoretical Mechanics." In two volumes. Volume 1, Moscow: Science. 1985. The axis of rotation must pass through the selected reduction center. This point can also be point B of the sphere. In this case the formula applies

^(lB) = _B(^(l)) + ^(lA) + ^(lD) (X) ^(lB) = _B ( ^(l) ) + ^(lA) + ^(lD) (X)

Infolge des oben gesagten sindAs a result of the above

Die Vektoren ⁽¹⁾ und ⁽³⁾ sind nach der Bedingung kollinear. Die Gleichung (XIII) kann man wie folgt umschreiben, indem man den einzelnen Vektor einführt, der die Achse 1-1 entlangVectors ⁽¹⁾ and ⁽³⁾ are collinear according to the condition. Equation (XIII) can be rewritten as follows by inserting the single vector along axis 1-1

Da der Punkt O auf der Achse 1-1 gewählt ist, ist die folgende Formel richtig:Since point O is selected on axis 1-1, the following is Correct formula:

Insbesondere kann der Punkt O an der Kreuzung der Achse 1-1 mit der Geraden gewählt werden, die durch die Punkte B und C geht. In diesem Fall ist der Punkt O den Punkten A und D polar konjugiert. Die Gleichung (15) verbindet die Vektoren und , die in einer Ebene liegen. Sie kann auf jede beliebige Richtung projiziert werden, das heißt, sie kann skalar und zu Gliedern mit dem Vektor multipliziert werden, der in derselben Ebene liegt, darunter auch dem Vektor .In particular, point O at the intersection of axis 1-1 with the straight line chosen by points B and C goes. In this case point O is polar to points A and D conjugated. Equation (15) connects the vectors and that lie in one plane. It can be used on any Direction can be projected, that is, it can be scalar and too Links are multiplied by the vector in the same Layer, including the vector.

Andererseits ist bekannt, daß für die mit dem Radius polar konjugierten Punkte gegen den Kreis folgende Gleichung erfüllt wird:On the other hand, it is known that for those with the radius polar conjugate points against the circle satisfies the following equation becomes:

daraus folgt die Behauptungthis leads to the assertion

|⁽¹⁾| = |⁽³⁾| (XVIII)| ⁽¹⁾ | = | ⁽³⁾ | (XVIII)

Das heißt, daß bei jedem beliebigen Verhältnis der geometri schen Parameter der Kugeln der vorgeschlagenen Vorrichtung, die den Bedingungen der Wechselwirkung der Kugeln und der Ringe durch die Verzahnung entsprechen, die Größen der Drehge schwindigkeiten des Ringes 1 und des Ringes 3 gleich sind und keine Notwendigkeit entsteht, die Reihen der Kugeln genau identisch auszuführen.This means that with any ratio of the geometrical parameters of the balls of the proposed device, which correspond to the conditions of the interaction of the balls and the rings through the toothing, the sizes of the rotational speeds of the ring 1 and the ring 3 are the same and are not necessary arises to make the rows of balls exactly identical.

An die Lagerungen der Maschinen und Geräte werden verschieden ste Forderungen in bezug auf die Zuverlässigkeit, Lebensdauer, Genauigkeit, Vibrationsfestigkeit etc. gestellt. Alle diese Forderungen sind mit der Stabilität und der Größe des Momentes der Reibungskräfte verbunden. Die Stabilisierung und die Sen kungen des Momentes der Reibungskräfte in den Wälzlagerungen sind mit der Verbesserung der Qualität der Fläche der Kugeln und Ringe, mit der Einschränkung der Fertigungstoleranzen, mit der Auswahl der entsprechenden Schmierstoffsorten und mit anderen dergleichen Maßnahmen verbunden. Das sind zeit- und kraftraubende und kostspielige Operationen, aber ihre Effekti vität ist nicht hoch. Der erreichte Stand der Fertigung der Lager ermöglicht nicht, bedeutende Erfolge in dieser Richtung zu erzielen, die Möglichkeiten für die Verbesserung der Kon struktion der Wälzlagerungen im Rahmen des dreigliedrigen Schemas sind erschöpft. Die vorliegende Erfindung schlägt eine prinzipiell neue Konstruktion auf der Basis eines viergliedri gen Schemas vor. In dieser Konstruktion bewegen sich die Kugeln über die Ringe ohne Gleiten und Drehen mit minimalen Leistungsverlusten und stabilem und niedrigem Moment der Widerstandskräfte.The bearings of the machines and devices are different the highest demands in terms of reliability, durability, Accuracy, vibration resistance, etc. All these Requirements are related to the stability and size of the moment of the frictional forces connected. Stabilization and Sen the moment of frictional forces in the rolling bearings are with the improvement of the quality of the surface of the balls and rings, with the limitation of manufacturing tolerances, with the selection of the appropriate lubricant types and with other related measures. These are time and exhausting and costly operations, but their effects vity is not high. The state of production of the Camp does not allow significant success in this direction to achieve the opportunities for improving the con structure of the rolling bearings as part of the tripartite Schemas are exhausted. The present invention proposes one principally new construction based on a four-link system against schemes. They move in this construction Balls over the rings without sliding and turning with minimal Power loss and stable and low moment of Resistance forces.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher strukturgemäß ein viergliedriges Kugelgetriebe. The device according to the invention is therefore structurally one four-part ball gear.

Obwohl die Konstruktion der Wälzlagerungen auf dem vierglied rigen Kugelgetriebe den Bedingungen des "sauberen" Wälzens der Kugeln über die Ringe entspricht, können diese Bedingungen in folge der Einwirkung von äußeren Störungen verletzt werden. Die statischen und dynamischen Belastungen auf die Wälzlager können zum Gleiten der Kugeln gegen die Ringe führen. Das Gleiten ruft ein scharfes Anwachsen der Reibungskräfte unter den Bedingungen des Dreipunktkontaktes hervor. Die Arbeitsfä higkeit der Wälzlager auf viergliedrigen Kugelgetrieben mit glatter Verzahnung in schwer belasteten Betriebsarten wird in bedeutenden Maße durch die Verzahnungszuverlässigkeit von Kugeln und Ringen bestimmt.Although the construction of the rolling bearings on the four-link ball gears meet the conditions of the "clean" rolling of the Balls corresponding to the rings can cause these conditions in be injured as a result of external interference. The static and dynamic loads on the rolling bearings can cause the balls to slide against the rings. The Sliding causes a sharp increase in frictional forces the conditions of the three-point contact. The workers ability of the roller bearings on four-part ball gears smooth toothing in heavily loaded operating modes is in significant dimensions through the gearing reliability of Balls and rings determined.

In der vorliegenden Erfindung können die Verschiebungen der Fasern der Kugeln und der Ringe in der Widerstandszone nur elastisch sein. Daher muß die Zone des elastischen Gleitens in bekannter Abhängigkeit zwischen dem relativen Gleiten und der Haftreibungswert benutzt werden. Für sie ist eine stabile Haf tung der Profile und eine Steigerung des Haftreibungswertes bei Anstieg des relativen Gleitens charakteristisch. Nach dem Analogon der Kraft, die ein Rad entwickelt, das an eine Fläche angepreßt und mit einem Drehmoment belastet ist, kann die Kraft, die eine Kugel der vorliegenden Erfindung entwickelt, die an eine Fläche angepreßt und mit einem Drehmoment belastet ist, als "Zugkraft" bezeichnet werden. Der Haftreibungswert ∎ ist dabei das Verhältnis der Zugkraft Fe(ⁱ) zur Kraft Re(ⁱ), die die Kugel an die Fläche des Ringes anpreßt. Da der Wider stand gegen die Verschiebung der Kugel sich je nach der Wir kung der äußeren Faktoren ändern kann, bedeutet die Beständig keit des Haftungszustandes die Aufrechterhaltung einer stren gen Entsprechung zwischen der Widerstandskraft gegen die Ver schiebung Te(ⁱ) und dem Anpreßdruck der Kugel Re(ⁱ). Die Er füllung dieser Bedingung macht die Lagerung auf dem vierglied rigen Kugelgetriebe in Hinsicht auf den Haftungszustand inva riant, das heißt unabhängig von der Wirkung äußerer Störungen. Die Bedingung der Invarianz wird in einem Wälzlager reali siert, das eine Einrichtung für eine automatische Regelung des Anpreßdrucks der Kugel an die Fläche der mit ihr gekoppelten Ringe je nach der Widerstandskraft gegen ihre Verschiebung aufweist. Ein solches System benutzt als Eingangssignal die Größe der Summe der Widerstandskräfte gegen die Umdrehung der Ringe der Lagerung.In the present invention, the displacements of the fibers of the balls and the rings in the resistance zone can only be elastic. Therefore, the zone of elastic sliding must be used in a known relationship between the relative sliding and the static friction value. They are characterized by a stable adhesion of the profiles and an increase in the static friction value as the relative sliding increases. Following the analog of the force developed by a wheel that is pressed against a surface and loaded with torque, the force that a ball of the present invention develops that is pressed against a surface and loaded with torque can be referred to as "tractive force "are referred to. The static friction value ∎ is the ratio of the tensile force Fe ( ⁱ ) to the force Re ( ⁱ ) that the ball presses against the surface of the ring. Since the resistance to the displacement of the ball can change depending on the effect of the external factors, the stability of the state of liability means maintaining a strict correspondence between the resistance to the displacement Te ( ⁱ ) and the contact pressure of the ball Re ( ⁱ ). The fulfillment of this condition makes the bearing on the four-part ball gear invariant with regard to the state of liability, that is, regardless of the effect of external disturbances. The condition of invariance is realized in a roller bearing, which has a device for automatic control of the contact pressure of the ball on the surface of the rings coupled to it, depending on the resistance to its displacement. Such a system uses as an input signal the magnitude of the sum of the resistance forces against the rotation of the rings of the bearing.

Auf der Fig. 4 ist die Konstruktion eines Wälzlagers auf der Basis der vorliegenden Erfindung dargestellt, das gegen äußere Störungsfaktoren invariant ist. Hier sind im Raum zwischen den Ringen 1, 2, 3 zwei Reihen von Kugeln 4 in Separatoren 5 untergebracht. Zusätzlich ist die Lagerung mit einer Einrich tung für eine automatische Regelung des Anziehens ausgestat tet, die aus distanzierenden Kugeln 6 besteht, die in Kalotten mit variabler Größe untergebracht sind. Die Kalotten sind als Stirnflächen des Ringes 1 und einer Fixierraste 7 ausgebildet. Für die Schaffung der Vorspannung der Konstruktion dient das elastische Element 8, das mit einer Mutter 9 gehalten ist. Auf der Fig. 5 ist die Konstruktion einer Lagerung gezeigt, wo die Rolle der Fixierraste von einem Deckel erfüllt wird, der gleichzeitig zur Befestigung der Lagerung im Gehäuse dient.On the Fig. 4, the construction is shown of a rolling bearing on the basis of the present invention, which is invariant with respect to external disturbance factors. Here two rows of balls 4 are accommodated in separators 5 in the space between the rings 1 , 2 , 3 . In addition, the storage is equipped with a device for automatic regulation of the tightening, which consists of spacing balls 6 , which are accommodated in calottes of variable size. The spherical caps are designed as end faces of the ring 1 and a fixing catch 7 . The elastic element 8 , which is held by a nut 9 , serves to create the pretension of the construction. In FIG. 5, the construction of a bearing is shown, where the role of Fixierraste is fulfilled by a cover, which simultaneously serves to secure the bearing in the housing.

Die Vorrichtung, die mit einer Einrichtung für eine automati sche Regelung der Achsanzugskraft ausgestattet ist, funktio niert folgenderweise. Der Achse 1-1 der Einrichtung entlang ist an ihre Ringe die Anzugskraft N angelegt, die jede Kugel an die Ringe in den Berührungspunkten i = A; B; D mit Kräften anpreßt, die entsprechend Re(^A); Re(^B); Re(^D) gleich sind. Die Vektoren dieser Kräfte Re(^A); Re(^B)′ Re(^D) liegen in der dia metralen Ebene der Kugel, siehe Fig. 6, in der sogenannten Einspannebene. Die Gleichungen des statischen Kräftegleichge wichts sehen so aus:The device, which is equipped with a device for an automatic control of the axle tightening force, works as follows. Along the axis 1-1 of the device, the tightening force N is applied to its rings, which each ball attaches to the rings at the contact points i = A; B; D presses with forces corresponding to Re ( ^A ); Re ( ^B ); Re ( ^D ) are the same. The vectors of these forces Re ( ^A ); Re ( ^B ) 'Re ( ^D ) lie in the diametric plane of the sphere, see Fig. 6, in the so-called clamping plane. The equations of the static balance of forces look like this:

Hier sindHere are

η - die Zahl der Kugeln einer Reihe;
Mo - das Kraftmoment gegen den Überführungspunkt.η - the number of balls in a row;
Mo - the moment of force against the transfer point.

Die Gleichungen (XX) und (XXI) sind ausreichend für die Be stimmung der Unbekannten Re⁽ⁱ⁾ nach den angegebenen Größen des Achsanziehens und der geometrischen Parameter der Vorrichtung in Form vonEquations (XX) and (XXI) are sufficient for determining the unknowns Re ⁽ⁱ⁾ according to the specified sizes of the axis tightening and the geometric parameters of the device in the form of

Hier ist f(i) - der Koeffizient, der nur durch die geometri schen Parameter der Vorrichtung bestimmt wird.Here is f (i) - the coefficient that can only be determined by the geometri cal parameters of the device is determined.

In der Ebene, die zur Drehachse der Ringe senkrecht ist, in der sogennanten Einspannebene, können sich die Kugeln über die Wälzbahnen der Ringe bewegen. Das Moment, das an irgendeinen Ring angelegt ist, ruft die Umdrehung des gesamten Systems aus den Kugeln 4 und Ringen 1, 2, 3 um die Achse 1-1 gegeneinander hervor. Während der Umdrehung der Ringe rollen die Kugeln über ihre Fläche auf ganz bestimmte Weise, indem sie sich um eine gewisse Achse drehen. Die Bewegung der Kugeln ist durch diejenigen Kräfte hervorgerufen, die in den Zonen der Berührung mit den Ringen entstehen. Diese Kräfte, Fe(ⁱ), liegen in den Ebenen, die gegen die Drehachse der Ringe 1-1 und der Tangenten zu den Profilen der Wälzbahnen der Ringe in den Punkten ihrer Berührung mit den Kugeln senkrecht sind. Zahlenmäßig sind sie gleichIn the plane that is perpendicular to the axis of rotation of the rings, in the so-called clamping plane, the balls can move over the rolling tracks of the rings. The moment that is applied to any ring causes the rotation of the entire system from balls 4 and rings 1 , 2 , 3 about axis 1-1 against each other. During the rotation of the rings, the balls roll over their surface in a very specific way by rotating around a certain axis. The movement of the balls is caused by those forces that arise in the zones of contact with the rings. These forces, Fe ( ⁱ ), lie in the planes which are perpendicular to the axis of rotation of the rings 1-1 and the tangents to the profiles of the rolling tracks of the rings at the points of their contact with the balls. They are the same in number

F_e ⁽ⁱ⁾ = ψ_e ⁽ⁱ⁾ · R_e ⁽ⁱ⁾ (XXIII)F _e ⁽ⁱ⁾ = ψ _e ⁽ⁱ⁾ · R _e ⁽ⁱ⁾ (XXIII)

Hier ist ψ e⁽ⁱ⁾ - der Haftreibungswert eines Paars - Kugel l - Ring i. Für reale Konstruktionen mit genügender Genauigkeit kann man annehmenHere is ψ e ⁽ⁱ⁾ - the static friction value of a pair - ball l - ring i. One can assume for real constructions with sufficient accuracy

ψ_e ⁽ⁱ⁾ = ψ (XXIV)ψ _e ⁽ⁱ⁾ = ψ (XXIV)

Für den stationären Prozeß der Bewegungsübertragung sieht die Gleichung der Kräftebilanz in der Zone der Berührung der Kugel mit dem Ring so aus:For the stationary process of motion transmission, the Equation of the balance of forces in the zone of contact of the ball with the ring like this:

_e ⁽ⁱ⁾ = _e ⁽ⁱ⁾ + _n ⁽ⁱ⁾ = _e ⁽ⁱ⁾ (XXV) _e ⁽ⁱ⁾ = _e ⁽ⁱ⁾ + _n ⁽ⁱ⁾ = _e ⁽ⁱ⁾ (XXV)

Hier ist Te⁽ⁱ⁾ - die Widerstandskraft gegen das Rollen der Kugel über die Fläche des gekoppelten Ringes. Für das saubere Wälzen We⁽ⁱ⁾ ist die Kraft gleichHere is Te ⁽ⁱ⁾ - the resistance to the ball rolling over the surface of the coupled ring. The force is the same for clean rolling We ⁽ⁱ⁾

_e ⁽ⁱ⁾ = K⁽ⁱ⁾ · R_e ⁽ⁱ⁾ (XXVI) _e ⁽ⁱ⁾ = K ⁽ⁱ⁾ · R _e ⁽ⁱ⁾ (XXVI)

Hier ist K(ⁱ) - der vorgegebene Koeffizient der rollenden Rei bung. Es sei ein Antriebsmoment an einen der Ringe (1, 2 oder 3) angelegt. Dieses Moment entwickelt im Berührungspunkt mit der Kugel eine Zugkraft, die durch das bekannte Verhältnis be stimmt wird: Here is K ( ⁱ ) - the given coefficient of rolling friction. A drive torque is applied to one of the rings ( 1 , 2 or 3 ). This moment develops a tractive force at the point of contact with the ball, which is determined by the known relationship:

F_e ⁽ⁱ⁾ = ψ · R_e ⁽ⁱ⁾ (XXVII)F _e ⁽ⁱ⁾ = ψR _e ⁽ⁱ⁾ (XXVII)

Andererseits ist das Theorem von Varignon auch für das räumli che System der Parallelkraft richtig, d. h., es wird folgende Gleichheit erfülltOn the other hand, the Varignon theorem is also for the spatial che system of parallel force correct, d. that is, it will be the following Equality fulfilled

Hier ist Se(ⁱ) die Summe der Kräfte, die im i-ten Punkt ange legt wurden, siehe Fig. 6, z. B.,Here Se ( ⁱ ) is the sum of the forces that were applied at the i-th point, see Fig. 6, z. B.,

Als Übertragungspunkt kann hier jeder beliebige Punkt angenom men werden, darunter auch Punkt C, das geometrische Zentrum der Späre der Kugel. Dann muß in den weiteren Transformationen berücksichtigt werden, daß Any point can be accepted as a transfer point , including point C, the geometric center the sphere of the ball. Then in the further transformations be taken into account that

Dann ist folgende Gleichung richtigThen the following equation is correct

Außerdem gilt für die KugelAlso applies to the ball

Wenn die Radien der Rinnen der Wälzbahnen auf den Ringen gleich sind, d. h.If the radii of the grooves of the roller tracks on the rings are the same, d. H.

K⁽ⁱ⁾ = K (XXXVIII)K ⁽ⁱ⁾ = K (XXXVIII)

so folgt unmittelbar aus (XXXVI) folgende Gleichungthe following equation follows directly from (XXXVI)

Bei konstanter Größe der Achsanzugskraft ist auch der Anpreß druck der Kungeln an die Ringe konstant. Die Zugkraft, die die Kugel entwickelt, ist der Widerstandskraft gegen die Verschie bung der Kugel gleich, die von vielen Faktoren abhängig ist. In Wälzlagern, die auf herkömmliche Weise gebaut wurden, wird diese Bedingung (XXXIX) nicht erfüllt. Der Haftreibungswert ∎ ist im wesentlichen nicht konstant. Für die Sicherstellung der Konstanz von Ψ ist es notwendig, daß der Anpreßdruck der Kugel an der Ring Re(ⁱ) sich je nach der Widerstandskraft gegen ihre Verschiebung ändert, d. h., es muß folgende Bedin gung erfüllt werden:If the axis tightening force is constant, the contact pressure of the cones on the rings is also constant. The tensile force that the ball develops is equal to the resistance to displacement of the ball, which depends on many factors. This condition (XXXIX) is not met in rolling bearings that were built in a conventional manner. The static friction value ∎ is essentially not constant. To ensure the constancy of Ψ, it is necessary that the contact pressure of the ball on the ring Re ( ⁱ ) changes depending on the resistance to its displacement, i.e. the following condition must be met:

Die Bedingung (XL) kann in einer Vorrichtung realisiert wer den, in der der Anpreßdruck der Kugel an den Ring bewahrt wird als automatisch gleichThe condition (XL) can be realized in a device the one in which the contact pressure of the ball against the ring is maintained as automatically the same

Hier geht der Übertragungsfaktor m_e(ⁱ) so ein, daß folgende Gleichung erfüllt wirdHere the transmission factor m _e ( ⁱ ) is included so that the following equation is satisfied

Das Übersichtsschema einer solchen Vorrichtung ist in der Fig. 7 dargestellt. Da es praktisch unmöglich ist, ein sol ches Schema zu realisieren, ist es zweckmäßig, ein Regulie rungssystem für alle Kugeln zu schaffen. Dieses Regulierungs system benutzt als Eingangssignal die Größe der Summe der Widerstandskräfte gegen die Verschiebung aller Kugeln über die Ringe. Aus (XLI) kann folglich folgende Formel erhalten werdenThe overview diagram of such a device is shown in FIG. 7. Since it is practically impossible to implement such a scheme, it is advisable to create a control system for all balls. This regulation system uses as an input signal the size of the sum of the resistance forces against the displacement of all balls over the rings. The following formula can therefore be obtained from (XLI)

m_j (N=N_e · n) = m_e ^(j) (N_e) (XLIII)m _j (N = N _e · n) = m _e ^(j) (N _e ) (XLIII)

Daraus wird der summierte Übertragungsfaktor der Vorrichtung für die automatische Regelung des Anpreßdrucks der Kugel an die Ringe gleichThis becomes the summed transmission factor of the device for the automatic control of the contact pressure of the ball the rings the same

Das Übersichtsschema, das einer solchen Einrichtung ent spricht, ist auf der Fig. 8 dargestellt.The overview diagram that speaks ent of such a device is shown in FIG. 8.

Derartige Mechanismen, mit deren Hilfe die Bedingungen (XXXIX) bis (XXXXIV) realisiert werden, können verschiedenartig sein. In den Lagerungen, die in den Fig. 4 und 5 dargestellt sind, ist dieser Mechanismus in Form von distanzierenden Kugeln hergstellt, die in den Kalotten mit unterschiedlicher Größe (Keilnut) untergebracht sind. Beim Fehlen des Drehens sind die Kugeln mit den Ringen mit einer Kraft angezogen, die durch die Starrheit des elastischen Elementes bestimmt wird. Beim Drehen, wenn ein Störungsmoment entsteht, entsteht am Unterbringungsradius der distanzierenden Kugeln, die auf die geneigten Ebenen der Kalotten abgestützt sind, das Gegenmo ment. Dieses Gegenmoment wird in den zusätzlichen Anpreßdruck der Kugeln an die Ringe transformiert.Mechanisms of this type, with the aid of which conditions (XXXIX) to (XXXXIV) are implemented, can be of various types. In the bearings, which are shown in FIGS. 4 and 5, this mechanism is produced in the form of spacing balls, which are accommodated in the calottes with different sizes (keyway). In the absence of rotation, the balls with the rings are tightened with a force determined by the rigidity of the elastic element. When turning, when a disturbing moment arises, the counter moment arises at the accommodation radius of the spacing balls, which are supported on the inclined planes of the spherical caps. This counter moment is transformed into the additional contact pressure of the balls against the rings.

Auf der Basis der vorliegenden Erfindung können Konstruktionen von Lagerungen für alle bekannten Fälle der Anwendung von Wälzlagern gebaut werden. In der Fig. 9 wird die Konstruktion eines Drucklagers, eines Spurlagers dargestellt. Ihr Unter scheidungsmerkmal besteht in der erhöhten Tragfähigkeit und der Starrheit. On the basis of the present invention, constructions of bearings can be built for all known cases of the use of rolling bearings. In FIG. 9, the construction of a thrust bearing, a step bearing is presented. Their distinguishing feature is their increased load-bearing capacity and rigidity.

In der Fig. 10 ist die Konstruktion eines Radiallagers darge stellt. In der Fig. 11 ist die Konstruktion eines kumulierten Radial-Drucklagers dargestellt. Ihr Unterscheidungsmerkmal besteht in geringen Abmessungen.In Fig. 10, the construction of a radial bearing is Darge. In FIG. 11, the structure is a cumulative radial thrust bearing shown. Their distinguishing feature is their small dimensions.

In der Fig. 12 sind die Konstruktionen:In Fig. 12 the constructions are:

a) a multi-row radial bearing;
b) a multi-row thrust bearing is shown.

Ihr Unterscheidungsmerkmal besteht in der erhöhten Tragfähig keit.Their distinguishing feature is the increased load-bearing capacity speed.

Die dargestellten Konstruktionen können ziemlich einfach in schon bekannte und vorhandene Baugruppen von Maschinen ohne wesentliche Anpassung anderer Teile eingebaut werden.The constructions shown can be fairly simple in already known and existing assemblies of machines without essential adaptation of other parts can be installed.

Die Einführung von Wälzlagern auf der Basis der vorliegenden Erfindung ergibt einen bedeutenden technisch-wirtschaftlichen Effekt. Ihre Benutzung ermöglicht, kardinale Probleme zu lösen, die mit der Erhöhung der Geschwindigkeiten und der Energieintensität moderner Maschinen und Geräte unter gleich zeitiger Erhöhung der an sie gestellten Forderungen hinsicht lich Zuverlässigkeit, Gesamtmasse und des Gewichts verbunden sind. Im Vergleich zu bekannten Konstruktionen von Wälzlagern und Gaslagern haben die vorschlagsgemäßen Konstruktionen eine Reihe von wesentlichen Vorteilen.The introduction of rolling bearings based on the present Invention results in an important technical-economic Effect. Their use allows for cardinal problems solve that with increasing the speeds and the Energy intensity of modern machines and devices under the same early increase in the demands made on them Lich reliability, overall mass and weight are. Compared to known roller bearing designs and gas bearings have the proposed constructions A number of key advantages.

1. Low and stable moments of frictional forces

Während der Arbeit bekannter Konstruktionen von Wälzlagern ge schieht eine komplizierte Bewegung der Elemente. In den Zonen des Kontaktes der Wälzkörper treten bedeutende Energieverluste auf, die hauptsächlich mit der relativen nicht elastischen Verschiebung der Fasern der sich berührenden Flächen, mit der Reibung mit dem Separator und mit den Verlusten in der Schmie rung verbunden sind. Die Qualität der Lagerung hinsichtlich der Energieverluste wird nach dem angegebenen Reibungskoeffi zient bewertet. Das ist das Verhältnis des Momentes der Rei bungskräfte des Lagers zum Produkt der an sie angelegten Bela stung und des Radius ihres Sitzdurchmessers. Für Radial-Druck kugellager ist der Koeffizient durchschnittlich gleich 0,005, siehe Krasowskÿ E.J. "Reibung in Lagern." Leningrad: Maschi nenbau. 1980. In Gaslagern ist dieser Wert bis zu 0,002 gesenkt, siehe Scheinberg S.A. und andere: "Gaslagerungen." Moskau: Maschinenbau. 1969. In den erfindungsgemäß vorgeschla genen Konstruktionen von Wälzlagern sind Hauptfaktoren ausge schlossen, die erhöhte Energieverluste hervorrufen. Bei der Verschiebung gegen die Ringe rollen die Kugeln "sauber" ohne Gleiten und Drehen, nicht elastische relative Verschiebungen der Fasern sind ausgeschlossen. Die linearen Geschwindigkeiten der Verschiebung der Kugeln entlang der Ringe sind exakt gleich, das heißt, der Separator trägt keine Belastung. Der angegebene Reibungskoeffizient ist in der erfindungsgemäßen Konstruktion bis zum Wert 0,0005 gesenkt.During the work of known designs of rolling bearings ge a complicated movement of the elements occurs. In the zones the contact of the rolling elements causes significant energy losses on that mainly with the relative non-elastic Displacement of the fibers of the contacting surfaces with the Friction with the separator and with the losses in the Schmie are connected. The quality of storage regarding the energy loss is based on the specified coefficient of friction well rated. That is the ratio of the moment of the Rei Camp forces to the product of the Bela applied to them and the radius of their seat diameter. For radial pressure ball bearing, the coefficient is on average 0.005, see Krasowskÿ E.J. "Friction in bearings." Leningrad: Maschi construction. 1980. In gas warehouses this value is up to 0.002 lowered, see Scheinberg S.A. and others: "gas storage." Moscow: mechanical engineering. 1969. In the proposals according to the invention The main design of rolling bearing constructions are main factors closed, which cause increased energy losses. In the Moving against the rings will roll the balls "cleanly" without Sliding and turning, not elastic relative shifts the fibers are excluded. The linear speeds the displacement of the balls along the rings are exact the same, that is, the separator carries no load. The specified coefficient of friction is in the invention Construction reduced to 0.0005.

2. High fast-running properties

Der Maximalschnellaufigkeit von Wälzlagern wird durch die Erwärmung der Arbeitselemente, die Wirkung von Fliehkräften und Vibrationen begrenzt. Die maximale Drehzahl von Wälzlagern mit kurzen Arbeitsintervallen beträgt 25.000 U/min, bei Gasla gern - 50.000 U/min. Es wird angenommen, daß die maximalen Umfangsgeschwindigkeiten in modernen Gaslagern 300-350 m/sek betragen, was der Größe der Schallgeschwindigkeit in gasförmi ger Atmosphäre entspricht, siehe "Gaslager." Übersetzung aus dem Englischen (Unter Redaktion von N.S. Gressem und J. Pauel. Moskau: Frieden. 1966. Dadurch wird die Schnellaufeigenschaft von Gaslagern begrenzt. In Übereinstimmung mit derselben Theo rie kann die Geschwindigkeit der relativen Verschiebung von festen Gliederkörpern bei glatten Getrieben wesentlich erhöht werden, dazu muß jedoch das "saubere" Wälzen der Glieder bei der Verschiebung gegeneinander sichergestellt werden. Solcher Forderung entsprechen die erfindungsgemäßen Lösungen. Der Ein fluß der Fliehkräfte und Vibrationen auf die Schnellaufeigen schaft wird erfindungsgemäß dadurch gesenkt, daß in diesen Konstruktionen die Stabilisierung der Haftung der Kugeln mit den Ringen sichergestellt ist. Die Drehzahl solcher Lagerungen kann bis zu 70.000 . . . 75.000 U/min erhöht werden.The maximum speed of rolling bearings is determined by the Warming of working elements, the effect of centrifugal forces and limited vibrations. The maximum speed of rolling bearings with short working intervals is 25,000 rpm, at Gasla gladly - 50,000 rpm. It is assumed that the maximum Circumferential speeds in modern gas warehouses 300-350 m / sec amount, which is the size of the speed of sound in gaseous form atmosphere, see "Gas storage." Translation from English (edited by N.S. Gressem and J. Pauel. Moscow: peace. 1966. This makes the fast-running property limited by gas warehouses. In accordance with the same Theo rie can change the speed of the relative displacement of fixed link bodies on smooth gears significantly increased must, however, the "clean" rolling of the links the shift against each other can be ensured. Such The solutions according to the invention meet the requirement. The one flow of centrifugal forces and vibrations on the high-speed wheels shaft is reduced according to the invention in that in this Constructions with stabilizing the adhesion of the balls the rings is assured. The speed of such bearings can be up to 70,000. . . 75,000 rpm can be increased.

3. High load capacity

Der effektivste Weg der Erhöhung der Tragfähigkeit von Lagern ist die Optimierung der Formen ihrer Arbeitsflächen. Auf dem Gebiet der Rollenlager wurden umfangreiche Arbeiten für die Modifikationen der Formen der Wälzflächen vorgenommen, siehe Bögelsack G. "Profilgestaltung bei Kugellagern und Kugel schrauben für hohe Genauigkeiten." - "Feinmechanik." 1967. 16 Jg.H.3. Auf dem Gebiet der Kugellager werden die Wälzflächen der Ringe in den meisten Fällen durch einen anderen Kreis pro filiert, seltener durch Toroidflächen. Es gibt komplizierte Konstruktionen von Bogenlagern und von Lagern mit offenen Ringen. Zur Zeit sind kompliziertere Formen von Wälzbahnen von Kugellagerringen vorgeschlagen, siehe z. B., Kowaljow M.P., Narodezkÿ M.S. "Berechnung hochpräziser Kugellager." Moskau:The most effective way of increasing the bearing capacity of bearings is the optimization of the shapes of your work surfaces. On the Extensive work has been done for the roller bearing area Modifications to the shapes of the rolling surfaces made, see Bögelsack G. "Profile design for ball bearings and ball screws for high accuracy. "-" Precision engineering. "1967. 16 H.3. In the field of ball bearings, the rolling surfaces of the rings in most cases by a different circle per filleted, less often through toroidal surfaces. There are complicated ones Constructions of arch bearings and of bearings with open ones Wrestling. There are currently more complicated forms of roller tracks from Ball bearing rings proposed, see e.g. B., Kowaljow M.P., Narodezkÿ M.S. "Calculation of high-precision ball bearings." Moscow:

Maschinenbau. 1980. Trotz zahlreicher Vorschläge über die Pro filierung der Wälzbahnen tragen sie rein theoretischen Charak ter. In realen Konstruktionen ist das Profil in Form einer kreisförmigen Rinne mit einem Verhältnis des Radius der Rinne und des Durchmessers der Sphäre der Kugel von innerhalb 0,515 bis 0,54 ausgeführt. Das ist damit verbunden, daß in realen Konstruktionen die Kugeln sich gegen die Ringe immer mit dem Drehen verschieben, das heißt, daß die Wechselwirkung der Wälzkörper sich bestenfalls im Betrieb des kombinierten Glei tens vollzieht. Die Verluste beim Gleiten übersteigen um das Zehnfache alle anderen Energieverluste. Die reale Erhöhung der Tragfähigkeit der Wälzkugellager ist nur auf der Basis der vorgeschlagenen Lösung möglich. In diesem Fall kann man ohne Vergrößerung von Energieverlusten die Krümmung der Wälzbahn und die Krümmung der Sphäre der Kugel in der Größe maximal einander annähern. Nach vorhandenen Angaben, siehe Spizin N.A., Maschnew M.N. "Hochpräzise Wälzlaher." - Im Buch: "Lagerungen von Wellen und Achsen von Maschinen und Geräten." Leningrad: Maschinenbau. 1970, beträgt die dynamische Trag fähigkeit des Schnellagers A 36205 (52 × 15) 13,1 kN. Für Lagerungen gemäß vorliegender Erfindung kann sie bis zu 80 bis 100 kN erhöht werden.Mechanical engineering. 1980. Despite numerous suggestions about the Pro The roller tracks are purely theoretical in character ter. In real constructions, the profile is in the form of a circular gutter with a ratio of the radius of the gutter and the diameter of the sphere's sphere from within 0.515 up to 0.54. That is connected with that in real Constructions the balls against the rings always with the Rotate shift, that is, the interaction of the Rolling elements are at best in the operation of the combined glide tens takes place. The sliding losses exceed that Ten times all other energy losses. The real increase in The bearing capacity of the roller bearings is only based on the proposed solution possible. In this case you can without Enlargement of energy losses the curvature of the roller track and the curvature of the sphere's sphere at maximum in size approach each other. According to the information available, see Spizin N.A., Maschnew M.N. "High-precision Wälzlaher." - In the book: "Bearings of shafts and axes of machines and devices." Leningrad: mechanical engineering. 1970, the dynamic support Ability of the A 36205 (52 × 15) 13.1 kN high-speed bearing. For Storage according to the present invention, it can be up to 80 to 100 kN can be increased.

4. Long lifespan

In den Zonen des Kontaktes der Kugeln und der Ringe der Wälz lager vollziehen sich komplizierte Änderungen in den äußeren und inneren Schichten des Materials. Die Änderungen führen zum Verschleiß, zum Ausbrechen und sogar zur räumlichen Zerstörung der Teile. Diese Faktoren des Ausfalls der Lager werden in erster Linie durch nicht elastische Deformationen in den Berührungszonen von Gliedern - Kugeln und Ringen bestimmt. Da in den vorgeschlagenen Konstruktionen der Lager die Deforma tionen der Kugeln und Ringe nur elastisch sein können, können sie sich in ihrer Lebensdauer den Gaslagern nähern. Richtig projektierte, erfindungsgemäß hergestellte und funktionierende Wälzlager verschleißen praktisch nicht.In the zones of contact of balls and rings of rolling bearings undergo complicated changes in the exterior and inner layers of the material. The changes lead to Wear, breakout and even spatial destruction Of the parts. These factors of bearing failure are in primarily due to non-elastic deformations in the Contact zones of limbs - balls and rings determined. There in the proposed designs of the bearings the deforma tion of the balls and rings can only be elastic they approach the gas bearings in their lifetime. Correct projected, manufactured and working according to the invention Rolling bearings practically do not wear out.

5. High rigidity

In diesem Fall bedeutet Starrheit die Verhältnisgröße der Be lastung, die die Verschiebung des zu fixierenden Teils hervor ruft. In Wälzlagern wird sie durch die Annäherung der Flächen der Wälzkörper unter Belastung bestimmt. In den erfindungsge mäßen Konstruktionen liegt die Krümmung der Profile der Wälz bahnen nahe der Krümmung der Sphäre der Kugel, die Annäherung der Flächen unter Belastung ist minimal. Ist die elastische Nachgiebigkeit minimal, so ist die Starrheit maximal. Erfor derlichenfalls kann die Starrheit erfindungsgemäßer Wälzlager höher als bei den Gaslagern sichergestellt werden.In this case, rigidity means the ratio size of the Be load, which indicates the displacement of the part to be fixed calls. In rolling bearings it is due to the approximation of the surfaces the rolling element is determined under load. In the fiction According to constructions, the curvature of the profiles of the roller orbits near the curvature of the sphere's sphere, the approximation the area under load is minimal. Is the elastic Flexibility minimal, so the rigidity is maximal. Inquire otherwise the rigidity of roller bearings according to the invention higher than with the gas warehouses.

6. Low noise level

Wälzlager erzeugen bei Arbeit Schwingungen eines breiten Fre quenzspektrums. Die Ursache ist die Nichtkonstanz der Kon taktstarrheit. Die Erhöhung der Genauigkeit bei der Bearbei tung senkt nur teilweise die Vibrationsaktivität von Wälzla gern gewöhnlicher Konstruktionen. Bei erfindungsgemäßen Wälz lagern ist die Kontaktstarrheit hoch genug, sie wird nicht durch die Genauigkeit der Bearbeitung der Teile, sondern durch die Einspannungsart der Kugeln zwischen die Ringe bestimmt. Die Geräuschentwicklung bei Arbeit der Lager ist erfindungsge mäß minimal.Rolling bearings generate vibrations of a wide fre frequency spectrum. The cause is the inconsistency of the Kon clock rigidity. Increasing the accuracy of machining tion only partially reduces the vibration activity of Wälzla like ordinary constructions. In the inventive roller the contact rigidity is high enough, it will not by the accuracy of machining the parts, but by determines the type of clamping of the balls between the rings. The noise level when the bearings are working is fiction moderately minimal.

7. Increased ability to work under heavily loaded persons modes of operation

Die hohe Arbeitsfähigkeit von Wälzlagern bei erhöhten Umge bungstemperaturen, Verschmutzung, Vorhandensein von Störungen in Form von Schlägen und Vibrationen ist nur bei Sicherstel lung der Stabilisierung der Haftung der Kugeln an den Ringen möglich. Es ist prinzipiell unmöglich die Stabilisierung der Haftung von Kugeln mit den Ringen von Wälzlagern, die nach dem bekannten Schema gebaut wurden, sicherzustellen. Die vorge schlagenen Wälzlager werden für eine Arbeit unter schwerbela steten Betriebsarten mit zusätzlichen Vorrichtungen für eine automatische Regelung des Anpreßdrucks der Kugeln an die Ringe ausgestattet. Dadurch wird ihre stabile Haftung und ein maxi maler Betriebseffekt erreicht. The high working capacity of rolling bearings with increased reverse exercise temperatures, pollution, presence of faults in the form of blows and vibrations is only safe stabilization of the adhesion of the balls to the rings possible. In principle it is impossible to stabilize the Adhesion of balls with the rings of rolling bearings, according to the known scheme were built to ensure. The featured Rolled bearings are used for work under heavy loads constant operating modes with additional devices for a automatic control of the contact pressure of the balls on the rings fitted. This ensures their stable adhesion and a maxi painterly operating effect achieved.

Die wirtschaftliche Effektivität erfindungsgemäßer Wälzlager wird sowohl bei ihrer Herstellung, als auch im Betrieb er reicht. Die Besonderheit ihrer Konstruktion ist so, daß es bei der Herstellung der Lagerung mit hoher Qualität nicht notwen dig ist, wesentlich die Genauigkeit der Anfertigung der Teile zu erhöhen und ihre Rauhigkeit zu senken. Die Lager erfordern keine Auswahl besonderer Schmierstoffe. Ihre Montage ist ein fach und erfordert keine individuelle Anpassung der Teile. Bei Reparatur müssen nicht das ganze Lager, sondern nur einzelne Teile ersetzt werden.The economic effectiveness of roller bearings according to the invention is used both in their manufacture and in operation enough. The peculiarity of their construction is such that it is the production of high quality storage is not necessary dig is essential to the accuracy of the manufacture of the parts to increase and decrease their roughness. The bearings require no selection of special lubricants. Your assembly is a fold and does not require individual adaptation of the parts. At Repairs do not need the entire warehouse, only individual ones Parts to be replaced.

Erfindungsgemäße Wälzlager können unbeschränkt in allen Maschinen und Geräten benutzt werden. Besonders effektiv ist ihre Verwendung bei erhöhten Anforderungen an die Qualität unter schwer belasteten Betriebsbedingungen.Rolling bearings according to the invention can be used in all Machines and devices are used. Is particularly effective their use in the case of increased quality requirements under heavy-duty operating conditions.

Claims

Four-part ball gear, especially roller bearings with support zen, leading and guided elements (links) in shape coaxially arranged rings, between which rows of Intermediate links in the form of arranged in separators Balls are located, the rolling tracks of the balls on the Rin gen lie in parallel planes and their profiles out are that the points of contact of the rings with each Ball lie in diametrical planes to each other and a polar one Form a triangle.