EA016501B1

EA016501B1 - Узел роликоподшипника

Info

Publication number: EA016501B1
Application number: EA201100499A
Authority: EA
Inventors: Марк В.К. Фетти
Original assignee: Амстед Рэйл Компани, Инк.
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2012-05-30
Also published as: CA2732467A1; BRPI1101828B1; EA201100499A1; BRPI1101828A2; MX2011002282A; ZA201101121B; CN102345672A; US20120027330A1; UA102868C2; AU2011200635A1; AU2011200635B2

Abstract

В изобретении предлагается узел подшипника, имеющий роликоподшипник с надетым на участок цапфы оси внутренним кольцом подшипника, имеющим внутреннюю дорожку качения. Внешняя дорожка качения объединена с внутренней дорожкой качения для приема роликовых элементов. Между износостойким кольцом и несущим внешним кольцом подшипника предусмотрено уплотнение для смазочного материала, которое содержит маслоотражательный элемент.

Description

Настоящее изобретение, в общем, имеет отношение к подшипникам, предназначенным для установки на шейке вала (на цапфе на конце оси), а более конкретно, к усовершенствованным средствам уплотнения подшипниковых узлов для использования в железнодорожном грузовом вагоне.

Известны роликоподшипниковые узлы, каждый из которых содержат два ряда роликоподшипников с коническими роликами, предварительно собранных и образующих автономный, предварительно смазанный узел, предназначенный для установки на цапфе на конце оси или вала. Такие подшипниковые узлы используют как подшипниковые узлы для железнодорожного вагона, установленные на цапфах на концах осей. В подшипниковых узлах этого типа типично используют два ряда конических роликоподшипников, установленных на каждом конце общего наружного кольца подшипника, причем их соответствующие внутренние кольца подшипника имеют внутренний диаметр, выбранный таким образом, что обеспечивается посадка с натягом на шейке оси, при этом цилиндрическая втулка или распорная гильза, установленная между внутренними кольцами подшипника, обеспечивает точную расстановку и надлежащий боковой зазор на цапфе (шейке оси). Уплотнения, установленные на каждом конце наружного кольца подшипника, обеспечивают плотный контакт с износостойкими кольцами, которые опираются на внешние концы или заднюю поверхность соответствующих внутренних колец подшипника на каждом конце узла. Такие уплотнения описаны в патентах США Νο§. 5975533, 7607836 и 7534047.

При типичной установке в железнодорожном вагоне, на внутреннем конце шейки оси при помощи механической обработки образуют галтель. Опорное кольцо, имеющее поверхность, комплементарную к контуру галтели, и опорную поверхность для входа в зацепление с внутренним концом внутреннего износостойкого кольца, точно устанавливает подшипниковый узел на цапфе. Торцевая крышка подшипника, установленная на конце оси при помощи болтов, ввинченных в отверстия на конце оси, входит в зацепление с внешним износостойким кольцом и зажимает весь узел на конце оси. Износостойкие кольца типично имеют внутренний диаметр, выбранный таким образом, что обеспечивается посадка с натягом на цапфу, по меньшей мере, на участке их длины, так что весь узел напрессовывается в виде единого блока на конец участка цапфы на оси.

Сущность изобретения

Подшипниковый узел в соответствии с настоящим изобретением содержит роликоподшипник, который имеет внутреннее кольцо подшипника, выполненное в виде конуса и надетое на участок цапфы оси или вала. Внутреннее кольцо подшипника имеет обращенную наружу дорожку качения. Внешнее кольцо подшипника имеет обращенную внутрь дорожку качения. Роликовые элементы расположены между внутренней и внешней дорожками качения и входят в контакт с ними.

Опорное кольцо имеет фасонную поверхность, комплементарную к фасонной поверхности галтели, образованной на валу, и входящую с ней в зацепление. Галтель идет от цапфы до заплечика вала. Фасонные поверхности взаимодействуют таким образом, чтобы предотвращать осевое движение опорного кольца вдоль вала.

Подшипниковый узел содержит уплотнительный узел, который создает барьер, так чтобы смазочный материал удерживался внутри уплотнительного узла, а загрязняющие вещества удерживались снаружи от него. Предусмотрен маслоотражательный элемент, который взаимодействует с износостойким кольцом и уплотнительным элементом для создания улучшенного уплотнения. Взаимодействие между уплотнительным элементом, износостойким кольцом и маслоотражательным элементом позволяют удерживать смазочный материал внутри уплотнительного узла и удерживать загрязняющие вещества снаружи от него.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан разрез шейки вала, имеющей установленный на ней узел конического роликоподшипника в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2 детально показано частичное поперечное сечение уплотнительного узла конического роликоподшипника в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 3 детально показано частичное поперечное сечение узла конического роликоподшипника в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 4 детально показано частичное поперечное сечение узла конического роликоподшипника в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 1, на которой показан подшипниковый узел, обозначенный в общем виде позицией 10, установленный на цапфе 12 свободного консольного конца вала или оси 14, а типично оси железнодорожного вагона. Цапфа 12 подвергнута механической обработке с очень жесткими допусками и заканчивается на ее внутреннем конце фасонной галтелью 22, переходящей в цилиндрический заплечик 18 оси 14. На переднем конце оси участок цапфы 12 заканчивается незначительно коническим направляющим участком 24, позволяющим облегчить установку подшипникового узла на цапфу. Множество резьбовых отверстий 26 образованы в конце оси 14, в них могут быть ввинчены винты с головкой под ключ или болты 28 для установки удерживающей крышки 30 подшипника на конце вала, позволяющей зажать подшипник в заданном положении, как это описано далее более подробно.

- 1 016501

Подшипниковый узел 10 предварительно собирают до его установки и зажима на цапфе 12 при помощи крышки 30 удержания подшипника и болтов 28. Подшипниковый узел содержит одинарное наружное кольцо 32 подшипника, имеющее пару обращенных внутрь дорожек 34, 36 качения, образованных рядом с соответствующими концами кольца 32 подшипника, которое взаимодействует с парой внутренних колец 38, 40 подшипника, имеющих обращенные наружу соответствующие дорожки качения, чтобы поддерживать два ряда конических роликов 42, 44 между соответствующими дорожками качения. Центральная распорная втулка 46 расположена между внутренними кольцами 38, 40 подшипника для того, чтобы внутренние кольца подшипника имели точный промежуток друг от друга, позволяющий получить надлежащий боковой зазор подшипника.

Наружное кольцо 32 подшипника снабжено цилиндрическими расточками 17, 19 на его аксиально (по оси) внешних концах и парой первых концевых секций 48, 50 секций 52, 54 уплотнения, запрессованных соответственно в каждую из цилиндрических расточек 17, 19 в наружном кольце 32 подшипника. Каждая вторая концевая секция 55, 63 секции 52, 54 уплотнения может иметь упругие уплотняющие элементы 56, 58, которые с трением прилегают к радиально внешним поверхностям 37, 61 и образуют уплотнение относительно поверхностей 37, 61 пары уплотняющих износостойких колец 60, 62, обращенные внутрь концы которых входят в зацепление с обращенными наружу концами соответствующих внутренних колец 38, 40 подшипника. Секция 54 уплотнения аналогична секции 52 уплотнения, поэтому она не будет описана подробно. Внешний конец износостойкого кольца 60 введен в цилиндрическую расточку 64 в обращенном наружу по оси конце кольцевого опорного кольца 66, которое, в свою очередь, имеет расточку 68 на своем другом конце, размеры которой позволяют ввести в нее при посадке с натягом и при ходовой посадке цилиндрический заплечик 18 оси 14. Диаметр расточки 64 и внешний диаметр износостойкого кольца 60 выбраны так, чтобы обеспечивать посадку с натягом, так чтобы износостойкое кольцо 60 было запрессовано в опорное кольцо 66, которое подвергнуто точной механической обработке, чтобы создать фасонную внутреннюю поверхность 70, комплементарную к контуру галтели 22 и входящую в зацепление с ней, когда подшипник установлен на оси. Обращенный наружу конец износостойкого кольца 62 упирается в стенку расточки 31 удерживающей крышки 30 подшипника.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 2, на которой детально показан участок уплотнительного узла подшипникового узла 10. Можно видеть, что секция 52 уплотнения представляет собой в основном цилиндрическую деталь, имеющую первую концевую секцию 48 большего диаметра, запрессованную или плотно вставленную в комплементарную расточку 17 в наружном кольце 32 подшипника. Секция 52 уплотнения также содержит промежуточную секцию 27, перпендикулярную к первой концевой секции 48, и главную промежуточную цилиндрическую секцию 53, идущую параллельно концевой секции 48, причем главная промежуточная цилиндрическая секция 53 имеет меньший диаметр, чем концевая секция 48.

Вторая концевая секция 55 секции 52 уплотнения отходит от главной промежуточной секции 53 под углом 90° к ней. Упругий уплотняющий элемент 58 установлен на второй концевой секции 55. Упругий уплотняющий элемент 58 изготовлен из резиновой или эластомерной смеси, такой как нитритная резиновая смесь. Упругий уплотняющий элемент 58 содержит главную секцию с отверстием для приема второй концевой секции 55 секции 52 уплотнения.

Секция 72 маслоотражателя имеет в основном цилиндрическую конструкцию и содержит базовую секцию 74, прикрепленную к внешней поверхности 37 износостойкого кольца 60 уплотнения, и концевую секцию 76, идущую от базовой секции 74. Секция 72 маслоотражателя обычно представляет собой единичную (выполненную в виде единого целого) конструкцию, изготовленную из конструкционной пластмассы или из конструкционной стали.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 3, на которой показан второй вариант узла уплотнения роликоподшипника в соответствии с настоящим изобретением, обозначенный в общем виде позицией 110. Такие элементы, как наружное кольцо 32 подшипника, опорное кольцо 66, секция 52 уплотнения и износостойкое кольцо 60 уплотнения, аналогичны показанным на фиг. 1 и имеют такие же позиционные обозначения.

Секция 172 маслоотражателя имеет в основном цилиндрическую конструкцию и содержит базовую секцию 174, прикрепленную к внешней поверхности 37 износостойкого кольца 60 уплотнения, промежуточную секцию 178, идущую от базовой секции 174, и концевую секцию 176, идущую от промежуточной секции 178 под углом 90°. Можно видеть, что промежуточная секция 178 имеет выступ 178А, который контактирует с обращенной аксиально (по оси) внутрь поверхностью 55А второй концевой секции 55 секции 52 уплотнения. Секция 172 маслоотражателя обычно представляет собой единичную конструкцию, изготовленную из конструкционной пластмассы или из конструкционной стали. Концевая секция 176 маслоотражателя идет в направлении главной промежуточной цилиндрической секции 53 секции 52 уплотнения, рядом с ее радиально внешней поверхностью.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 4, на которой показан третий вариант узла уплотнения роликоподшипника, обозначенный в общем виде позицией 210. Такие элементы, как секция 52 уплотнения и износостойкое кольцо 60 уплотнения с радиальной внешней поверхностью 37, аналогичны показанным

- 2 016501 на фиг. 1 и имеют такие же позиционные обозначения. Однако можно видеть, что опорное кольцо 266 имеет кольцевой выступ 268, выступающий по оси из ее внешней цилиндрической поверхности.

Секция 272 маслоотражателя имеет в основном цилиндрическую конструкцию и содержит базовую секцию 274, прикрепленную к внешней поверхности 37 износостойкого кольца 60 уплотнения, промежуточную секцию 278, идущую от базовой секции 274, и концевую секцию 276, идущую от промежуточной секции 278 под углом 90°. Секция 272 маслоотражателя обычно представляет собой единичную конструкцию, изготовленную из конструкционной пластмассы или из конструкционной стали. Можно видеть, что промежуточная секция 278 имеет выступ 278А, который контактирует с обращенной аксиально (по оси) внутрь поверхностью 55А второй концевой секции 55 секции 52 уплотнения. Концевая секция 276 маслоотражателя отходит с постепенным изменением угла ориентировочно до 90° от промежуточной секции 278 и идет в направлении главной промежуточной цилиндрической секции 53 секции 52 уплотнения, рядом с ее радиально внешней поверхностью.

Claims

1. Узел роликоподшипника, который содержит цилиндрическое внутреннее кольцо подшипника, которое имеет на нем обращенную наружу дорожку качения;

цилиндрическое наружное кольцо подшипника, которое имеет на нем обращенную внутрь дорожку качения;

причем внутреннее кольцо подшипника имеет в основном плоскую, аксиально внутреннюю грань, а наружное кольцо подшипника имеет радиально обращенную внутрь цилиндрическую расточку;

цилиндрическое износостойкое кольцо, расположенное рядом с плоской, аксиально внутренней гранью внутреннего кольца подшипника, аксиально внутри от нее, причем износостойкое кольцо имеет цилиндрическую внешнюю поверхность;

уплотнение цилиндрической конфигурации, имеющее первую концевую секцию, промежуточную секцию и вторую концевую секцию, причем первая концевая секция введена в радиально обращенную внутрь цилиндрическую расточку наружного кольца подшипника;

упругий уплотняющий элемент, прикрепленный ко второй концевой секции уплотнения, причем упругий уплотняющий элемент контактирует с цилиндрической внешней поверхностью износостойкого кольца; и маслоотражательный элемент цилиндрической конфигурации, который имеет базовую секцию, прикрепленную к цилиндрической внешней поверхности износостойкого кольца, и радиально наружную кромку, расположенную рядом со второй концевой секцией уплотнения.

2. Узел роликоподшипника по п.1, в котором маслоотражательный элемент выступает по радиусу ориентировочно на половину длины второй концевой секции уплотнения.

3. Узел роликоподшипника по п.1, в котором радиально наружная кромка маслоотражательного элемента повернута по оси наружу в направлении второй концевой секции уплотнения.

4. Узел роликоподшипника по п.1, в котором маслоотражательный элемент содержит среднюю секцию, которая контактирует со второй концевой секцией уплотнения, причем радиально наружная кромка маслоотражательного элемента содержит радиально наружный конец, идущий выше промежуточной секции уплотнения.

5. Узел роликоподшипника по п.4, в котором радиально наружный конец маслоотражательного элемента идет перпендикулярно к базовой секции.

6. Узел роликоподшипника по п.4, в котором вторая концевая секция уплотнения идет от промежуточной секции уплотнения с радиусом изгиба 90°, а радиально наружный конец маслоотражательного элемента отходит от базовой секции с радиусом изгиба около 90°.

7. Узел роликоподшипника, который содержит цилиндрическое внутреннее кольцо подшипника, которое имеет на нем обращенную наружу дорожку качения;

при этом внутреннее кольцо подшипника имеет плоскую, аксиально внутреннюю грань, а наружное кольцо подшипника имеет радиально обращенную внутрь цилиндрическую расточку;

цилиндрическое износостойкое кольцо, расположенное рядом с плоской, аксиально внутренней гранью внутреннего кольца подшипника, аксиально внутри от нее, причем указанное износостойкое кольцо имеет цилиндрическую внешнюю поверхность;

уплотнение цилиндрической конфигурации, имеющее первую концевую секцию, промежуточную секцию и вторую концевую секцию, причем указанная первая концевая секция введена в радиально обращенную внутрь цилиндрическую расточку наружного кольца подшипника; и маслоотражательный элемент цилиндрической конфигурации, который имеет базовую секцию, прикрепленную в основном к цилиндрической внешней поверхности износостойкого кольца, причем

- 3 016501 маслоотражательный элемент идет радиально от положения на износостойком кольце по оси внутрь от второй концевой секции уплотнения.

8. Узел роликоподшипника по п.7, который дополнительно содержит упругий уплотняющий элемент, прикрепленный ко второй концевой секции уплотнения, причем упругий уплотняющий элемент контактирует с внешней поверхностью износостойкого кольца.

9. Узел роликоподшипника по п.7, в котором маслоотражательный элемент выступает по радиусу ориентировочно на половину длины второй концевой секции уплотнения.

10. Узел роликоподшипника по п.7, в котором маслоотражательный элемент содержит радиально наружную кромку, которая выступает по оси наружу в направлении второй концевой секции уплотнения.

11. Узел роликоподшипника по п.7, в котором маслоотражательный элемент содержит среднюю секцию, которая контактирует со второй концевой секцией уплотнения, причем маслоотражательный элемент содержит радиально наружную кромку, которая имеет радиально наружный конец, идущий выше промежуточной секции уплотнения.

12. Узел роликоподшипника по п.11, в котором радиально наружный конец маслоотражательного элемента идет перпендикулярно к базовой секции.

13. Узел роликоподшипника по п.11, в котором вторая концевая секция уплотнения идет от промежуточной секции уплотнения с радиусом изгиба 90°, а радиально наружный конец маслоотражательного элемента отходит от базовой секции с радиусом изгиба около 90°.