RU183831U1

RU183831U1 - BEARING BEARING

Info

Publication number: RU183831U1
Application number: RU2017112136U
Authority: RU
Inventors: Альберт Викторович Королев; Александр Павлович Туренко; Алексей Андреевич Королев
Original assignee: ООО "Инновационная продукция машиностроения"; Альберт Викторович Королев; Королев Андрей Альбертович
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2018-10-04

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к производству подшипников. Задачей полезной модели является снижение трудоемкости изготовления подшипника и повышение его качества. Поставленная задача достигается тем, что в известной конструкции опорного подшипника, содержащего кольца, имеющие концентрично расположенные кольцевые канавки, в которых между кольцами установлена вставная кольцевая деталь, выполненная из антифрикционного твердосмазочного материала, по дну профиля кольцевых канавок колец и по краям профиля вставной кольцевой детали выполнены закругления с обеспечением их плотного прилегания в местах их сопряжения под рабочей нагрузкой, а радиус закругления равен r=(0,5-0,65)⋅b, где b - ширина профиля вставной кольцевой детали, мм.The utility model relates to mechanical engineering, namely to the production of bearings. The objective of the utility model is to reduce the complexity of manufacturing a bearing and improve its quality. This object is achieved in that in the known design of a thrust bearing containing rings having concentrically arranged annular grooves, in which an inserted annular part made of antifriction solid lubricant material is installed between the rings, along the bottom of the annular groove profile of the rings and along the edges of the profile of the inserted annular part are made rounding with ensuring their tight fit in the places of their mating under the workload, and the radius of the rounding is r = (0.5-0.65) ⋅ b, where b is the width of the profile hydrochloric ring part, mm.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к производству подшипников.The utility model relates to mechanical engineering, namely to the production of bearings.

Известна конструкция подшипника [RU №2087763], содержащего внутреннее металлическое кольцо и наружное кольцо, выполненное из литейного материала, например, полиамида, заключенное в тонкостенную металлическую оболочку, имеющую монтажные размеры.A known bearing design [RU No. 2087763], comprising an inner metal ring and an outer ring made of casting material, for example, polyamide, is enclosed in a thin-walled metal shell having mounting dimensions.

Недостатком данной конструкции является повышенный расход материала, высокая трудоемкость изготовления внутреннего кольца и недостаточно высокая прочность рабочей поверхности наружного кольца.The disadvantage of this design is the increased consumption of material, the high complexity of manufacturing the inner ring and the insufficiently high strength of the working surface of the outer ring.

Известна конструкция подшипника, состоящего из пластмассовых колец, имеющих кольцевые канавки, в которых заделаны металлические кольца, металлические кольца имеют дорожки качения, а между дорожками качения размещены шарики [RU №2391568]. Металлические кольца сформированы путем навивки из малоразмерного металлического проката, металлический прокат используют в термоупрочненном хрупкопластическом состоянии, перед укладкой витков осуществляют его пластический изгиб, укладку витков осуществляют с натяжением, вызывающем напряжения растяжения, близкие к пределу упругости материала проката, после или в процессе навивки формируемую деталь подвергают раскатке с обеспечением необходимой плотности волокон, заданной формы и размеров детали.A known design of a bearing consisting of plastic rings having annular grooves in which metal rings are embedded, metal rings have raceways, and balls are placed between the raceways [RU No. 2391568]. Metal rings are formed by winding from small-sized rolled metal, metal rolling is used in a heat-strengthened brittle plastic state, before laying the coils, it is bent plastic, laying of coils is carried out with tension, causing tensile stresses close to the elastic limit of the rolled material, after or during winding, the formed part subjected to rolling to ensure the required fiber density, a given shape and size of the part.

Недостатком данной конструкции является высокая трудоемкость изготовления и необходимость использования специального малоразмерного металлического проката, что затрудняет производство подшипника.The disadvantage of this design is the high complexity of manufacturing and the need to use a special small-sized rolled metal, which complicates the production of the bearing.

Известна конструкция подшипника, содержащего кольца, пространство между которыми заполнено твердым антифрикционным твердосмазочным материалом [RU №1442733]. В качестве антифрикционного твердосмазочного материала используется АФЗ-3, который после заполнения пространства между колец подвергается термообработке и отверждению при вращении одного из колец и монолитного блока.A known design of a bearing containing rings, the space between which is filled with solid anti-friction solid lubricant [RU No. 1442733]. AFZ-3 is used as anti-friction solid lubricant, which after filling the space between the rings is subjected to heat treatment and curing during rotation of one of the rings and a monolithic block.

Недостатком данной конструкции подшипника является необходимость выполнения сложной процедуры заливки антифрикционного материала между кольцами и последующей энергоемкой термообработки и необходимость вращения кольца и монолитного блока в процессе отверждения наполнителя, что требует больших затрат времени и усложняет производство подшипника. Другим недостатком подшипника является то, что материал АФЗ-3 является хрупким, он очень чувствителен к ударным нагрузкам и вибрациям, что снижает качество подшипника. Точечный характер контакта дорожек качения с шариками также делает подшипник чувствительным к ударным нагрузкам, а под действием вибраций механизма, в котором установлен подшипник, возникает эффект ложного бринелирования, что приводит к преждевременному разрушению подшипника.The disadvantage of this bearing design is the need to perform a complex procedure for pouring antifriction material between the rings and the subsequent energy-intensive heat treatment and the need to rotate the ring and the monolithic block during the curing of the filler, which is time consuming and complicates the production of the bearing. Another disadvantage of the bearing is that the AFZ-3 material is fragile, it is very sensitive to shock loads and vibrations, which reduces the quality of the bearing. The exact nature of the contact of the raceways with the balls also makes the bearing susceptible to shock loads, and under the influence of vibrations of the mechanism in which the bearing is installed, the effect of false brinelling occurs, which leads to premature destruction of the bearing.

Наиболее близкой по технической сущности и совокупности признаков к заявляемому является опорный подшипник, содержащий пластмассовые кольца, имеющие концентрично расположенные кольцевые канавки, в которых между кольцами установлена вставная кольцевая деталь, выполненная из антифрикционного твердосмазочного материала [RU №2016140362 13.10.2016]. Кольцевые канавки верхнего и нижнего колец имеют прямоугольный профиль, вставная кольцевая деталь имеет цилиндрическую форму, а боковые зазоры вставной делали с канавками колец установлены в пределах допуска на соосность колец подшипника.The closest in technical essence and combination of features to the claimed one is a thrust bearing containing plastic rings having concentrically arranged annular grooves in which an inserted annular part made of antifriction solid lubricant is installed between the rings [RU No. 2016140362 10/13/2016]. The annular grooves of the upper and lower rings have a rectangular profile, the plug-in annular part has a cylindrical shape, and the lateral gaps of the plug-in were made with the grooves of the rings set within the tolerance on the alignment of the bearing rings.

Недостатком данной конструкции является наличие радиального люфта в подшипнике на величину зазора между вставной деталью и канавками колец подшипника, что приводит к повышению трудоемкости изготовления подшипника за счет необходимости повышения точности сопрягаемых деталей, и к снижению качества работы подшипника из-за возможности возникновения вибраций в процессе работы подшипника, наличия несоосности колец и возможности появления трения между нерабочими частями колец подшипников.The disadvantage of this design is the presence of radial play in the bearing by the amount of clearance between the insert part and the grooves of the bearing rings, which leads to an increase in the complexity of manufacturing the bearing due to the need to improve the accuracy of the mating parts, and to reduce the quality of the bearing due to the possibility of vibration during operation bearing, the presence of misalignment of the rings and the possibility of friction between the inoperative parts of the bearing rings.

Задачей изобретения является снижение трудоемкости изготовления подшипника и повышение его качества.The objective of the invention is to reduce the complexity of manufacturing a bearing and improve its quality.

Техническим результатом является устранение радиального люфта в подшипнике и обеспечение соосности его колец.The technical result is the elimination of radial play in the bearing and ensuring alignment of its rings.

Поставленная задача достигается тем, что в известной конструкции опорного подшипника, содержащего кольца, имеющие концентрично расположенные кольцевые канавки, в которых между кольцами установлена вставная кольцевая деталь, выполненная из антифрикционного твердосмазочного материала, по дну профиля кольцевых канавок колец и по краям профиля вставной кольцевой детали выполнены закругления с обеспечением их плотного прилегания в местах их сопряжения под рабочей нагрузкой, а радиус закругления равен r=(0,5-0,65)⋅b, где b - ширина профиля вставной кольцевой детали, мм.This object is achieved in that in the known design of a thrust bearing containing rings having concentrically arranged annular grooves, in which an inserted annular part made of antifriction solid lubricant material is installed between the rings, along the bottom of the annular groove profile of the rings and along the edges of the profile of the inserted annular part are made rounding with ensuring their tight fit in the places of their mating under the workload, and the radius of the rounding is r = (0.5-0.65) ⋅ b, where b is the width of the profile hydrochloric ring part, mm.

Так как по дну профиля кольцевых канавок колец и по краям профиля вставной кольцевой детали выполнены закругления с обеспечением их плотного прилегания в местах их сопряжения под рабочей нагрузкой, то это предотвращает осевой люфт в подшипнике, обеспечивает соосность колец, повышает виброустойчивость и в целом качество подшипника. При радиусе округления равном ширине профиля вставной кольцевой детали обеспечивается наиболее благоприятное условия для центрирования колец. При радиусе меньшим этой величины условия центрирования нарушается, а при радиусе большим 0,65 ширины кольцевой вставки глубина профиля сопрягаемых канавок существенно уменьшается, что также отражается неблагоприятно на возможности центрирования колец. Так как изготовление закруглений по дну профиля канавок колец и по краям профиля вставной детали не представляет никакой технологической трудности и позволяет увеличить допуск на боковые зазоры между сопрягаемыми деталями, то это обеспечивает снижение трудоемкости изготовления подшипника.Since the bottom of the profile of the annular grooves of the rings and the edges of the profile of the insert ring part are rounded to ensure that they fit snugly in the places of their mating under the working load, this prevents axial play in the bearing, ensures alignment of the rings, increases vibration resistance and overall quality of the bearing. With a rounding radius equal to the profile width of the insert ring part, the most favorable conditions for centering the rings are provided. With a radius smaller than this value, the centering conditions are violated, and with a radius greater than 0.65 of the width of the annular insert, the profile depth of the mating grooves is significantly reduced, which also adversely affects the possibility of centering the rings. Since the manufacture of rounding along the bottom of the profile of the grooves of the rings and along the edges of the profile of the insert part does not present any technological difficulty and allows increasing the tolerance on the side gaps between the mating parts, this reduces the complexity of manufacturing the bearing.

Сущность изобретения поясняется рисунком, где на фиг. 1 показан вариант конструкции опорного подшипника.The invention is illustrated in the figure, where in FIG. 1 shows an embodiment of a thrust bearing.

На рисунке использованы следующие обозначения:The following notation is used in the figure:

1 - верхнее кольцо;1 - upper ring;

2 - нижнее кольцо;2 - lower ring;

3 - кольцевая канавка верхнего кольца;3 - annular groove of the upper ring;

4 - кольцевая канавка нижнего кольца;4 - annular groove of the lower ring;

5 - вставная кольцевая деталь.5 - insert ring part.

Подшипник состоит из верхнего кольца 1, нижнего кольца 2 и вставной кольцевой детали 5. Верхнее кольцо 1 и нижнее кольцо 2 выполнены из стеклонаполненого полиамида, что обеспечивает высокую прочность колец. Вставная кольцевая деталь 5 выполнена из антифрикционного материала типа фторопласта или полиуретана с наполнителями, которые обладают низким коэффициентом трения. Кольца 1 и 2 во внутренней части имеют концентрично расположенные кольцевые канавки 3 и 4, в которых размещена вставная кольцевая деталь 5, а также лабиринтные канавки на внутренней части и на периферии для защиты от пыли и загрязнений и замок на внутренней части для предотвращения непроизвольного разъема колец подшипника. Между боковыми поверхностями канавок колец 1 и 2 и вставной кольцевой деталью 5 имеется зазор для предотвращения излишнего трения между вставной кольцевой деталью 5 и канавками 3 и 4 колец 1 и 2.The bearing consists of an upper ring 1, a lower ring 2 and an insert ring part 5. The upper ring 1 and the lower ring 2 are made of glass-filled polyamide, which ensures high ring strength. The insert ring part 5 is made of an anti-friction material such as fluoroplastic or polyurethane with fillers that have a low coefficient of friction. Rings 1 and 2 in the inner part have concentrically arranged annular grooves 3 and 4, in which the insertion ring part 5 is placed, as well as labyrinth grooves on the inner part and on the periphery for protection against dust and dirt and a lock on the inner part to prevent involuntary connection of the rings bearing. Between the lateral surfaces of the grooves of rings 1 and 2 and the plug-in annular part 5 there is a gap to prevent excessive friction between the plug-in annular part 5 and the grooves 3 and 4 of the rings 1 and 2.

Особенностью конструкции подшипника является то, что профиль дна канавок 3 и 4 колец 1 и 2 выполнен в виде вогнутой дуги окружности радиусом r, а профиль вставной детали 5 по краям выполнен в виде выпуклой дуги окружности с радиусом r, равным радиусу профиля дна канавок. Величина радиуса используется равной r=(0,54÷0,65)⋅b, где b - ширина профиля вставной кольцевой детали 5. При r<0,5b по краям дуги окружности профиля получаются буртики, которые мешают взаимодействию вставной детали и колец. При r>0,656 глубина кругового профиля деталей существенно снижается, что снижает устойчивость их сопряжения при наличии вибраций подшипника или под действием внешней радиальной нагрузки.A feature of the bearing design is that the profile of the bottom of the grooves 3 and 4 of rings 1 and 2 is made in the form of a concave circular arc of radius r, and the profile of the insert 5 at the edges is made in the form of a convex circular arc with a radius r equal to the radius of the profile of the bottom of the grooves. The radius value is used equal to r = (0.54 ÷ 0.65) ⋅b, where b is the width of the profile of the inserted ring part 5. For r <0.5b along the edges of the arc of the circumference of the profile, collars are produced that interfere with the interaction of the inserted part and rings. At r> 0.656, the depth of the circular profile of the parts is significantly reduced, which reduces the stability of their conjugation in the presence of bearing vibrations or under the influence of an external radial load.

Работает подшипник следующим образом. На подшипник действует рабочая осевая нагрузка Р и радиальная нагрузка R, а одному из колец придается вращение или качательные движения. Внешняя нагрузка воспринимается вставной кольцевой деталью 5, которая своим выпуклым боковым поверхностями контактирует с вогнутой донной частью канавок 3 и 4. Плотное прилегание сопрягаемых поверхностей канавок 3 и 4 колец 1 и 2 и вставной кольцевой детали 5 под нагрузкой обеспечивает соосность колец 1 и 2, в подшипнике выбираются не только осевой, но и радиальный зазоры. За счет этого повышается жесткость подшипника, устраняется возможность трения колец своими лабиринтными частями и замковой частью, устраняется возможность вибраций. Кроме того, такой подшипник способен успешно воспринимать не только осевую, но и радиальную нагрузку. Все это повышает качество подшипника. К тому же снижается трудоемкость и затраты при изготовлении деталей, так как при этом резко снижаются требования к величине допуска на боковой зазор между канавками 3 и 4 и вставной кольцевой деталью 5, который обычно получают путем введения дополнительной операции механической обработки. Вогнутая форма дна канавок 3 и 4 автоматически получается на стадии отливки колец 1 и 2, а выпуклая форма боковых поверхностей вставной кольцевой детали 5 получается автоматичски при ее формировании и не требует дополнительной механической обработки.The bearing operates as follows. The bearing is subjected to a working axial load P and a radial load R, and one of the rings is given rotation or swinging movements. The external load is perceived by the insert ring part 5, which, with its convex side surfaces, contacts the concave bottom of the grooves 3 and 4. The tight fit of the mating surfaces of the grooves 3 and 4 of rings 1 and 2 and the insert ring part 5 under load ensures the alignment of rings 1 and 2, bearings are selected not only axial, but also radial clearances. Due to this, the stiffness of the bearing increases, the possibility of friction of the rings with its labyrinth parts and the lock part is eliminated, the possibility of vibrations is eliminated. In addition, such a bearing is able to successfully absorb not only axial, but also radial load. All this improves the quality of the bearing. In addition, the complexity and costs of manufacturing parts are reduced, since the requirements for the tolerance on the lateral gap between the grooves 3 and 4 and the insert ring part 5, which is usually obtained by introducing an additional machining operation, are sharply reduced. The concave shape of the bottom of the grooves 3 and 4 is automatically obtained at the stage of casting rings 1 and 2, and the convex shape of the side surfaces of the insert ring part 5 is obtained automatically when it is formed and does not require additional machining.

Так как вставная кольцевая деталь изготовлена из антифрикционного твердосмазочного материала, имеющим малый коэффициентом трения - 0,05-0,1 и ниже, то при вращении подшипника обеспечивается малый момент сопротивления вращению.Since the insert ring part is made of antifriction solid lubricant material having a low coefficient of friction of 0.05-0.1 and lower, when the bearing rotates, a small moment of resistance to rotation is provided.

Пример. Рассмотрим конструкцию подшипника 1118-2902840, используемого в верхней опоре передней подвести автомобилей семейства ВАЗ-Калина, Приора, Гранта. В настоящее время эти подшипники имеют верхний и нижний кожухи, изготавливаемые из стеклонаполненного полиамида. Габаритные размеры подшипника: отверстие d=62 мм, наружный монтажный диаметр D=80 мм, высота Н=12±0,25 мм. Рабочая осевая нагрузка на подшипник составляет Р=3760 Н, радиальная нагрузка составляет R=446 Н.Example. Consider the design of the bearing 1118-2902840 used in the upper support of the front let-up of the VAZ-Kalina, Priora, Grant family of vehicles. Currently, these bearings have upper and lower housings made of glass-filled polyamide. Overall dimensions of the bearing: bore d = 62 mm, outer mounting diameter D = 80 mm, height H = 12 ± 0.25 mm. The working axial load on the bearing is P = 3760 N, the radial load is R = 446 N.

Вставную деталь выполнили из фторопласта Ф4. Коэффициент трения этого материала по стеклонаполненному полиамиду ƒ=0,10-0,08. Размер вставной детали: внутренний диаметр d_ν=70 мм, наружный диаметр D_ν=80 мм, высота h=8 мм.The insertion part was made of ftoroplast F4. The friction coefficient of this material for glass-filled polyamide ƒ = 0.10-0.08. The size of the insert: inner diameter d _ν = 70 mm, outer diameter D _ν = 80 mm, height h = 8 mm.

Радиус округления профиля боковых поверхностей вставной кольцевой детали и профиля дна определяем из условия r=(0,54÷0,65)⋅b, где b=0,5(D_ν-d_ν)=5 мм. Тогда r=2,54÷3,25 мм. Приняли r=3±0,2 мм. Допуск на величину бокового зазора между боковыми поверхностями канавок и вставной деталью устанавливали равным 0,1-0,4 мм. Указанные допуски обеспечивались в процессе формирования деталей подшипника и не требовали дополнительной механической обработки. Под действием внешней нагрузки сопрягаемые поверхности, за счет упругих свойств, плотно прилегли друг к другу, компенсируя возможные погрешности их изготовления.The radius of rounding of the profile of the side surfaces of the insert ring part and the bottom profile is determined from the condition r = (0.54 ÷ 0.65) ⋅ b, where b = 0.5 (D _ν -d _ν ) = 5 mm. Then r = 2.54 ÷ 3.25 mm. They took r = 3 ± 0.2 mm. The tolerance on the amount of lateral clearance between the side surfaces of the grooves and the insert part was set to 0.1-0.4 mm. The indicated tolerances were provided during the formation of bearing parts and did not require additional machining. Under the influence of an external load, the mating surfaces, due to the elastic properties, fit snugly against each other, compensating for possible errors in their manufacture.

Но за счет криволинейного контакта сопрягаемых поверхностей деталей надежно обеспечивалась соосность колец подшипника, отсутствие зазоров, высокая жесткость подшипника. При испытании подшипников отсутствовала вибрация, подтвердилась высокая долговечность подшипника, которая составляла более 3,5 млн. циклов нагружения, что соответствует 100000 км пробега автомобиля по неровной дороге.But due to the curvilinear contact of the mating surfaces of the parts, the alignment of the bearing rings, the absence of gaps, and the high rigidity of the bearing were reliably ensured. When testing the bearings, there was no vibration, the high durability of the bearing was confirmed, which amounted to more than 3.5 million loading cycles, which corresponds to 100,000 km of the vehicle on rough roads.

Тем самым решается задача уменьшения трудоемкости изготовления подшипника и повышения его качества.This solves the problem of reducing the complexity of manufacturing a bearing and improving its quality.

Claims

A pillow block bearing comprising rings having concentrically arranged annular grooves in which an inserted annular part made of antifriction solid lubricant material is installed between the rings, characterized in that rounding is made at the bottom of the profile of the annular grooves of the rings and along the edges of the profile of the inserted annular part to ensure their tightness fit in the places of their mating under the workload, and the radius of curvature is r = (0.5-0.65) ⋅ b, where b is the profile width of the insert ring part, mm