RU1831599C - Шариковый радиальный многоконтактный подшипник качени - Google Patents

Abstract

Использование: в подшипникострое- нии, в частности в передачах винт-гайка качени . Сущность изобретени : подшипник качени  содержит внутреннее и наружное кольца, расположенные между ними тела качени , контактирование которых с дорожками колец происходит по соотношению радиусов , соответствующих отношению внеш- -него диаметра внутреннего кольца и ; внутреннему диаметру наружного кольца. Поперечный профиль дорожек качени  внутреннего и наружного колец совпадает с профилем тела качени  с образованием линейного контактировани  между ними. Середина образующей поперечного профил  дорожек качени  совпадает с точками мгновенных центров вращени . При этом дорожки качени  по кра м ограничены выборками вспомогательных полостей. В результате снижени  удельного давлени  между телом качени  (шаром) и дорожкой качени , введением между ними площадок поперечного линейного контактировани  увеличиваетс  возможность воспри ти  повышенных радиального и осевого нагрузок. 4 ил. сл

Description

Изобретение относитс  к подшипнико- строению. в частности к конструкци м шариковых подшипников качени , предназначенных дл  воспри ти  рэдиаль- - ных и осевых нагрузок, и может быть использовано в передачах винт-гайка качени .

Цель изобретени  - увеличение грузоподъемности подшипника.

Положительный эффект от использовани  предлагаемого подшипника заключаетс  в том, что в результате снижени  удельного давлени  между телом качени  (шаром) и дорожкой качени , введени  между ними площадок поперечного линейного контактировани  повышаетс  возможность воспри ти  увеличенных радиального и осевого нагрузок; исключаетс  возможность защемлени  (заклинивани ) тела качени  (шара) между дорожками внутреннего и наружного колец даже при чисто упорных (осевых) нагрузках.

Существенное отличие предложенной конструкции заключаетс  в том, что дорожки качени  внутреннего, и наружного колец выполнены с участком, имеющим поперечный профиль, совпадающий с поперечным профилем шариков, с образованием площадки линейного контактировани  между ними, а середина образующей поперечного профил  дорожек качени  совпадает с точками мгновенных центров вращени , при этом дорожка качени  по обоим кра м ограничены продольными кольцевыми углублени ми с профилем по кривой второго пор дка.

00 CJ

Л Ю

ч

со

На фиг. 1 показано поперечное сечение трехконтактного подшипника качени ; на фиг. 2 -- вид по стрелке Л на фиг. 1; на фиг. 3 - поперечное сечение четырехконтактного подшипника качени ; на фиг, 5 дана эпюра сумм напр жений удельных нагрузок и дифференциального проскальзывани  взаимодействи  шара с .дорожками качени  в зависимости от величины площадки линейного контактировани .

Предлагаемый трех- и четырехконтактный шариковый подшипник качени  состоит из тел качени  (шаров) 1, заключенных между внутренним 2 и наружным 3 кольцами . Особенностью данной конструкции  вл етс  образование площадки 4 поперечного линейного контактировани  между телом качени  1 и дорожками 5 качени  внутреннего 2 и наружного 3 колец, потому что дорожки качени  внутреннего и наружного колец выполнены с участком, имеющим поперечный профиль, совпадаю-/ щий с поперечным профилем шариков 1 по прот жению дуги, соответствующей определенному центральному углу а,

На нерабочих част х поперечного профил  дорожек 5 качени  выполнены продольные кольцевые углублени  (центральное б и внешнее 7) с профилем по кривой второго пор дка, образующие на продольных стыках с дорожкой 5 качени  продольные сопр жени  8.

Точки а и а или а и а1, дел щие пополам поперечные площадки и линии контактировани , определ ютс  расчетным путем, исход  из следующего известного соотношени  m ne n,

7Г Pi , Ре

где П1 л di Пе л: de

D-- диаметр дорожки 5 качени  внутреннего кольца 2;

De - диаметр дорожки качени  наружного кольца 3;.

di - диаметр дорожки обкатывани  тела качени  1 внутреннего кольца 2;

de - диаметр дорожки обкатывани  тела качени  1 наружного кольца 3.

Линейные площадки контактировани  4  вл ютс  поперечными сопр жени ми дуги окружности тела качени  1 с дорожками 5 качени  внутреннего 2 и наружного 3 колец (ВС - ДЕ и В Е на фиг. 1 или 2 или В С Д Е и В С Д Е на фиг. 3), длина которых зависит главным образом от кривизны взаимно перекатывающихс  тел (1 и 2 или 1 и 3) и дифференциального трени  скольжени  между ними.

Линейна  площадка 4 контактировани  (фиг. 1 и 2) трехконтактного тела качени  1

с дорожками 5 качени  обеспечиваетс  выполнением на участке поперечного сечени  дорожек 5 качени  внутреннего 2 (ВС ДЕ) и наружного 3 (В Е1 колец в виде окружности

определенной кривизны, совпадающей с Кривизной тела качени  1, расчетной прот женности и выборкой продольных кольцевых углублений центрального б (СД) и внешних 7 (АВ ЕЖ) на внутреннем 2 коль0 це, а также внешнего 7 (А1В1 ) на наружном 3 кольце.

Линейна  площадка 4 контактировани  четырехконтактного тела качени  с дорожками качени  обеспечиваетс  выполнением

5 научастке поперечного сечени  дорожек каДрЕ )инаружчени  внутреннего2 ( ного 3 (. ДШЕП1)...колец в виде, окружности определенной кривизны, совпадающей с кривизной тела качени  1 рас- 0 четной прот женности и выборкой продольных кольцевых углублений цент-II nil

Unit

рального 6 (С Д ) и внешних 7 ( Е Ж ) на внутреннем 2 кольце, а также, выборкой на наружном 3 кольце централь- 5 нр.го 6 () и внешнего 7 ( .

.

Оптимальна  прот женность площадки 4 линейного контактировани  определ етс  главным образом по двум основным источ0 никам трени : трение сопротивлени  качению; дифференциальное трение скольжени ,

. Количественные зависимости, примен емые дл  использовани  в инженерных

5 расчетах, свод тс  к закону Амонтона о пр мой пропорциональности силы трени  нормальному (удельному) давлению (1699 г.), где коэффициент пропорциональности  вл етс  коэффициентом трени .

0 При измен ющейс  длине площадки линейного контактировани  xi li и неизменной внешней нагрузке W соответствующее

W изменение коэффициента трени  yi pi -p

5 происходит по кривой ветви гиперболы 1, у которой произведение рас2 2

У

сто ний любой точки (xi: yi) гиперболы до асимптот есть величина посто нна  (фиг. 4, крива  1).

б). Если шар диаметром d катитс  по канавке, образу  в зоне контакта эллипс с большой осью I, то трение качени , обуслов- ленное скольжением Хизкоута, имеет пор док (7) F .J2 (-Q f, где ft - коэффициент

трени , св занный с дифференциальным процессом скольжени ;

W - обща  нормальна  нагрузка;

са);

I - ширина дорожки (больша  ось эллипном коэффициенте К (

d - диаметр шарового тела качени . При измен ющейс  длине площадки линейного контактировани  xi li и неизмен-

Ј-WV

Т2)

соответствующее изменение удельного дифференциального трени  скольжени 

yi FI К -)2 происходит по кривой линии

2.

Суммиру  кривые. 1 и 2, построенные в одном масштабе по ос м координат X и Y, получим кривую 3 комплексных удельных воздействий сил трени  на любой по величине площадке 4 линейного контактировани , из которой выбираемс  низша  по величине ордината yi, приход ща с  на вершину вогнутой кривой 3, соответствую- ща  искомой абсциссе xt li(di) - оптимальной длине площадки линейного контактировани  4 дл  конкретного типоразмера подшипниках качени .

Продольные сопр жени  8 (фиг. 2)доро- жек 5 качени  с продольными кольцевыми углублени ми 6 и 7  вл ютс  концентраторами напр жений но они расположены на периферийных участках площадок 4 поперечного линейного контактировани .поэто- му не снижают работоспособности дорожек

5качени .

Центральное углубление & может заполн тьс  пластичной смазкой, обеспечивающей на. долгий срок эксплуатации подшипника качени  смазку дорожек качени . Обьем этого центрального углублени 

6зависит от профил  по кривой второго пор дка.

Предлагаемый шариковый подшипник качени  работает следующим образом.

В точках а. а , а ,,. поперечных линейных площадок контактировани  тела качени  с дорожками качени  совершаетс  движение качени . В этих точках а. а1, а... может возникать только сопротивление качению по теории Рейнольдсэ (Амонтона), определ ющей сопротивление качению проскальзыванием упруго деформируемых поверхностей взаимно перекатывающихс  тел.

Периферийные же участки относительно точек а, а , а ... площадок поперечного линейного контактировани  испытывают действие дифференциального трени  скольжени  по теории Хиэкоута. котора  локальные проскальзывани  периферийных площадок св зывает с разностью радиусов

тела качени  1 и сопр женного с ним поперечного сечени  дорожки качени .

В св зи с тем, что длина площадки линейного контактировани  почти на пор док превышает длину большой оси эллипсной площадку точечного контактировани , площадки контактировани  в обычном понимании не получаетс , а получаетс  только лини  контактировани , которую с некоторой нат жкой можно назвать площадкой линии контактировани . За счет уменьшени  почти на пор док удельного давлени  контактировани  по вл етс  возможность зна- чительного увеличени  воспри ти  радиальной и соевой нагрузок по сравнению с обычно прин тыми нагрузками.

Совпадение кривизны сопр гаемых поверхностей в поперечном сечении перекатывающихс  тел (1, 2 и 1, 3), во-первых, устран ет возможность про влени  упругих деформаций на линейной площадке контактировани  при значительных нагрузках, в несколько раз превышающих обычные, и, во-вторых, снижают веро тность возрастани  потерь на трение качени  из-за упругих деформаций при значительных нагрузках.

Что же касаетс  дифференциального трени  проскальзывани , то оно также должно уменьшитьс  в несколько раз. что при обычном точечном контактировании, так как оно непосредственно зависит от удельных давлений внешней нагрузки.

Предлагаемый шариковый подшипник качени  при осевых нагрузках работает следующим образом.

Воспри тие осевых нагрузок предлагаемыми шариковыми подшипниками качени  трехконтактными и особенно четырехконтактными происходит в благопри тных услови х как с точки зрени  геометрии , так и кинематики движени . Площадка поперечного линейного контактировани  по дуге окружности тела качени  с дорожками качени  внутреннего 2 и наружного 3 колец позвол в1 обеспечить значительное увеличение прилагаемой осевой нагрузки.

Устойчивость в осевом направлении предлагаемого шарикового подшипника качени  предопредел ет сама конструкци , котора  может допустить какое-либо смещение в осевом направлении одного кольца по отношению к другому только в случае возможности значительного радиального перемещени  тел качени  относительно плотной в поперечном сечении седловид-. ной опоры из смежных дорожек качени  5 одного кольца, что почти невозможно, так как существующие требовани  допустимых радиальных зазоров довольно жестки.

При любой осевой нагрузке (любом угловом приложении осевой нагрузки) силовые линии (аа или а а ), соедин ющие середины площадок линейного контактировани , всегда проход т через центр О тел качени , что  вл етс  необходимым и достаточным условием предотвращени  защемлени  (заклинивани ) тел качени  между дорожками качени  внутреннего и наружного колец. При этом не происходит переориентаци  оси вращени  тела качени , т.е. не возникает известный эффект верчени  тел качени , так как при осевой нагрузке ни на одной дорожке качени  не происходит значительного перераспределени  нагрузок.

0

5

Claims (1)

1. Формула изобретени  Шариковый радиальный многоконтактный подшипник качени , содержащий внутреннее и наружное кольца с выполненными на нерабочих част х поперечного профил  дорожек качени  продольными кольцевыми углублени ми с профилем по кривой второго пор дка, а также размещенные между ними шарики, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  грузоподъемности подшипника, дорожки качени  внутреннего и наружного колец выполнены с участком , имеющим поперечный профиль, совпадающий с поперечным профилем шариков.

   8

   1Z-34 56789to ffK /J S/#M/ Фиг.4

   -Составитель Б. АйтжановРедактор С. КулаковаТехред М.МоргенталКорректор А. Обручар

   . .,..,.-.. Заказ 2546ТиражПодписное

   ВНИЙПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35, Раушска  нэб., 4/5

   1831599