RU2115038C1 - Antifriction roller bearing - Google Patents

Antifriction roller bearing Download PDF

Info

Publication number
RU2115038C1
RU2115038C1 RU95107602A RU95107602A RU2115038C1 RU 2115038 C1 RU2115038 C1 RU 2115038C1 RU 95107602 A RU95107602 A RU 95107602A RU 95107602 A RU95107602 A RU 95107602A RU 2115038 C1 RU2115038 C1 RU 2115038C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
roller
rollers
rings
bearing
diameter
Prior art date
Application number
RU95107602A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95107602A (en
Inventor
А.А. Бабенко
Е.Г. Пивонов
Original Assignee
Акционерное общество "Судопластсервис"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Судопластсервис" filed Critical Акционерное общество "Судопластсервис"
Priority to RU95107602A priority Critical patent/RU2115038C1/en
Publication of RU95107602A publication Critical patent/RU95107602A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2115038C1 publication Critical patent/RU2115038C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; nonmetallic roller bearings providing rotation of shaft. SUBSTANCE: roller bearing has pouter and inner races made of nonmetallic material and nonmetallic rollers fitted with clearance between races. Diameter of each roller is chosen from corresponding equation. Each roller can be made with central longitudinal hole and at least one through cross hole whose axis is located on cross axis of roller. Rollers engaging with each other are made of materials featuring different physical and mechanical properties. Outer portion of each roller is made of resilient antifriction material, and inner portion, of high strength structural material. EFFECT: enhanced reliability of operation in chemically aggressive and contaminated media. 5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции роликовых неметаллических подшипников качения, обеспечивающих работу вращающегося вала, в машинах и механизмах, где нежелательно использование смазочных материалов на основе нефтепродуктов (в пищевой промышленности) или нежелательно попадание смазочных материалов в окружающую среду (по требованиям экологии), а также в химически агрессивных и загрязненных средах, где ресурс металлических подшипников качения является низким. The invention relates to mechanical engineering, in particular to the design of roller non-metallic rolling bearings, ensuring the operation of a rotating shaft, in machines and mechanisms where it is undesirable to use lubricants based on petroleum products (in the food industry) or it is undesirable to get lubricants into the environment (according to environmental requirements) as well as in chemically aggressive and contaminated environments where the resource of metal rolling bearings is low.

Наиболее близким аналогом по существу и решаемой задаче является роликовый подшипник качения, содержащий внутреннее и наружное кольца и неметаллические ролики, расположенные между кольцами [1]. The closest analogue to the essence and the problem to be solved is a roller bearing containing inner and outer rings and non-metallic rollers located between the rings [1].

Недостатком известного подшипника является обязательное использование органических или неорганических смазок, низкий ресурс при работе в химически агрессивных средах, высокий уровень шума при работе. A disadvantage of the known bearing is the obligatory use of organic or inorganic lubricants, low resource when working in chemically aggressive environments, high noise level during operation.

Техническим результатом, для достижения которого направлено изобретение, является повышение надежности роликового подшипника качения в химически агрессивных и загрязненных средах. Кроме того, данное изобретение позволит расширить область применения роликовых подшипников качения. The technical result to which the invention is directed is to increase the reliability of a roller bearing in chemically aggressive and contaminated environments. In addition, this invention will expand the scope of roller bearings.

Это достигается тем, что в роликовом подшипнике качения, содержащем наружное и внутреннее кольца, ролики, установленные между последними и выполненные из неметаллического материала, наружное и внутреннее кольца выполнены из неметаллического материала, а диаметр каждого из роликов выбран из соотношения:

Figure 00000002

где
dрол - диаметр ролика,
dн - внутренний диаметр наружного кольца,
Figure 00000003
- наружный диаметр внутреннего кольца,
Δt - расчетный перепад температуры подшипника от условий сборки до максимальной рабочей температуры,
Figure 00000004
- коэффициенты линейного термического расширения материала колец и ролика соответственно,
Δe и Δe′ - увеличение влагосодержания материала колец и ролика, соответственно, во время эксплуатации по сравнению с условиями сборки,
Figure 00000005
- коэффициенты линейного изменения размеров колец и ролика при изменении влагосодержания их материалов на 1%,
0,05 - величина гарантированного зазора между роликом и кольцами в рабочем состоянии,
K - коэффициент, величина которого определяется конструкцией и материалом ролика.This is achieved by the fact that in the roller bearing containing the outer and inner rings, the rollers installed between the latter and made of non-metallic material, the outer and inner rings are made of non-metallic material, and the diameter of each of the rollers is selected from the ratio:
Figure 00000002

Where
d roll - diameter of the roller,
d n - the inner diameter of the outer ring,
Figure 00000003
- the outer diameter of the inner ring,
Δt is the calculated differential temperature of the bearing from the assembly conditions to the maximum operating temperature,
Figure 00000004
- the coefficients of linear thermal expansion of the material of the rings and roller, respectively,
Δe and Δe ′ - increase in the moisture content of the material of the rings and the roller, respectively, during operation compared with the conditions of assembly,
Figure 00000005
- the coefficients of linear changes in the size of the rings and the roller when changing the moisture content of their materials by 1%,
0,05 - the size of the guaranteed clearance between the roller and the rings in working condition,
K - coefficient, the value of which is determined by the design and material of the roller.

Кроме того, каждый ролик может быть выполнен с центральным продольным отверстием, ролики, контактирующие друг с другом, могут быть выполнены из материалов, обладающих разными физико-механическими свойствами или наружная часть каждого из роликов может быть выполнена из упругого антифрикционного материала, а внутренняя часть - из высокопрочного конструкционного материала. In addition, each roller can be made with a central longitudinal hole, the rollers in contact with each other can be made of materials having different physical and mechanical properties, or the outer part of each of the rollers can be made of elastic antifriction material, and the inner part from high-strength structural material.

На фиг. 1 изображен роликовый подшипник качения, общий вид; на фиг. 2 - ролик, выполненный сплошным; на фиг. 3 - ролик, выполненный с центральным продольным отверстием; на фиг. 4 - ролик, выполненный с центральным продольным и одним поперечным отверстиями; на фиг. 5 - ролик, выполненный с покрытием. In FIG. 1 shows a rolling bearing, general view; in FIG. 2 - continuous roller; in FIG. 3 - roller, made with a Central longitudinal hole; in FIG. 4 - roller made with a central longitudinal and one transverse holes; in FIG. 5 - roller made with a coating.

Роликовый подшипник качения содержит наружное 1 и внутреннее 2 кольца, которые выполнены из неметаллического материала. Между кольцами 1 и 2 установлены с зазором неметаллические ролики 3, выполненные, например, сплошными. При этом диаметр (dрол) каждого из роликов выбран из соотношения

Figure 00000006

где
dрол - диаметра ролика,
dн - внутренний диаметр наружного кольца,
Figure 00000007
- наружный диаметр внутреннего кольца,
Δt - расчетный перепад температуры подшипника от условий сборки до максимальной рабочей температуры,
Figure 00000008
- коэффициенты линейного термического расширения материала колец и ролика соответственно,
Δe и Δe′ - увеличение влагосодержания материала колец и ролика, соответственно, во время эксплуатации по сравнению с условиями сборки,
Figure 00000009
- коэффициенты линейного изменения размеров колец и ролика при изменении влагосодержания их материалов на 1%,
0,05 - величина гарантированного зазора между роликом и кольцами в рабочем состоянии.The roller bearing contains an outer 1 and an inner 2 rings, which are made of non-metallic material. Between the rings 1 and 2, non-metal rollers 3 are mounted with a gap, for example, made solid. The diameter (d roll ) of each of the rollers is selected from the ratio
Figure 00000006

Where
d roll - diameter of the roller,
d n - the inner diameter of the outer ring,
Figure 00000007
- the outer diameter of the inner ring,
Δt is the calculated differential temperature of the bearing from the assembly conditions to the maximum operating temperature,
Figure 00000008
- the coefficients of linear thermal expansion of the material of the rings and roller, respectively,
Δe and Δe ′ - increase in the moisture content of the material of the rings and the roller, respectively, during operation compared with the conditions of assembly,
Figure 00000009
- the coefficients of linear changes in the size of the rings and the roller when changing the moisture content of their materials by 1%,
0,05 - the size of the guaranteed clearance between the roller and the rings in working condition.

K - коэффициент, величина которого определяется конструкцией и материалом ролика. K - coefficient, the value of which is determined by the design and material of the roller.

Наружное кольцо 1 неподвижно соединено с гнездом 4, а внутреннее 2 кольцо неподвижно соединено с валом 5. The outer ring 1 is fixedly connected to the socket 4, and the inner 2 ring is fixedly connected to the shaft 5.

Кроме того, ролики 3 (см. фиг. 3 и фиг. 4) могут быть выполнены с центральным продольным отверстием 6 и, по меньшей мере, с одним сквозным поперечным 7 отверстием, ось которого расположена на поперечной оси ролика 3, а также (см. фиг. 5) наружная часть 8 каждого из роликов 3 может быть выполнена из резины или фторопласта, в внутренняя часть 9 - из стеклопластика. In addition, the rollers 3 (see Fig. 3 and Fig. 4) can be made with a central longitudinal hole 6 and at least one through transverse 7 hole, the axis of which is located on the transverse axis of the roller 3, and also (see Fig. 5) the outer part 8 of each of the rollers 3 can be made of rubber or fluoroplastic, and the inner part 9 can be made of fiberglass.

Роликовый подшипник качения работает следующим образом. Roller bearing operates as follows.

При вращении вала 5 вместе с последним вращаются внутреннее кольцо 2 и ролики 3. При этом в нагруженной зоне ролики 3, воспринимая нагрузку, деформируются, что приводит к повышению температуры материала роликов 3, а также к повышению температуры материала наружного 1 и внутреннего 2 колец и увеличению влагосодержания материалов, из которых выполнены кольца 1 и 2 и ролики 3 (подшипник работает в жидкой среде). When the shaft 5 is rotated, together with the latter, the inner ring 2 and the rollers 3 rotate. In this case, the rollers 3 are deformed in the loaded zone, taking up the temperature of the material of the rollers 3, as well as the temperature of the material of the outer 1 and inner 2 rings and increase the moisture content of the materials of which the rings 1 and 2 and the rollers 3 are made (the bearing operates in a liquid medium).

Оба процесса, нагревание и увеличение влагосодержания материалов, приводят к изменению размеров наружного 1 и внутреннего 2 колец и каждого из роликов 3. Both processes, heating and increasing the moisture content of materials, lead to a change in the size of the outer 1 and inner 2 rings and each of the rollers 3.

При этом внутренний диаметр /dн/ наружного кольца 1 изменяется на величину - Δdн (уменьшается), наружный диаметр

Figure 00000010
внутреннего кольца 2 изменяется на величину -
Figure 00000011
(увеличивается) и, следовательно, расстояние (зазор) между наружным 1 и внутренним 2 кольцами уменьшается на величину -
Figure 00000012
, а диаметр /dрол/ каждого из роликов 3 увеличивается на величину -Δdрол .In this case, the inner diameter / d n / of the outer ring 1 changes by a value of Δd n (decreases), the outer diameter
Figure 00000010
inner ring 2 is changed by the value -
Figure 00000011
(increases) and, therefore, the distance (gap) between the outer 1 and inner 2 rings is reduced by -
Figure 00000012
and the diameter / d roll / of each of the rollers 3 is increased by the value of -Δd roll .

Так как каждый ролик 3 имеет диаметр /dрол/, выбранный из соотношения /1/, то ролики 3 свободно вращаются между наружным 1 и внутренним 2 кольцами подшипника.Since each roller 3 has a diameter / d roll / selected from the ratio / 1 /, the rollers 3 rotate freely between the outer 1 and inner 2 rings of the bearing.

Выполнение в роликовом подшипнике качения наружного и внутреннего колец из неметаллического материала позволит исключить износ валов и посадочных мест при работе подшипника в загрязненных и химически агрессивных средах и в обычных средах, а также увеличить ресурс подшипника в химически агрессивных средах. The implementation of the outer and inner rings in a roller bearing made of non-metallic material will eliminate wear on the shafts and seats during operation of the bearing in contaminated and chemically aggressive environments and in normal environments, as well as increase the bearing life in chemically aggressive environments.

Выполнение роликов с диаметром, величина которого определяется соотношением /1/, позволит установить размеры деталей подшипника (роликов, наружного и внутреннего колец) такими, при которых обеспечивается безотказная работоспособность подшипника при всех условиях эксплуатации, и тем самым обеспечит высокую надежность роликового подшипника качения. The implementation of the rollers with a diameter, the value of which is determined by the ratio / 1 /, allows you to set the dimensions of the bearing parts (rollers, outer and inner rings) such that the bearing is able to operate without fail under all operating conditions, and thereby ensure high reliability of the roller bearing.

Величина диаметра /dрол/ ролика определена с учетом температурно-влажностных изменений размеров наружного и внутреннего колец и роликов при работе подшипника.The diameter / d of the roll / roller is determined taking into account temperature and humidity changes in the dimensions of the outer and inner rings and rollers during operation of the bearing.

Выполнение роликов с центральным продольным отверстием позволит улучшить теплоотвод из внутренних слоев материала роликов и тем самым повысит их грузоподъемность. Это объясняется следующим. Неметаллические материалы под нагрузкой деформируются, причем деформация неметаллических материалов превышает деформацию металлических (при одинаковой нагрузке), что приводит, при определенной величине деформации, к разогреву внутренних слоев материала, из которого выполнены ролики. Отвод тепла возможен, если расстояние от центра теплообразования до наружной поверхности неметаллического ролика не превышает 3 мм. Поэтому при диаметре /dрол/ более 6 мм для исключения разогрева внутренних слоев материала, из которого выполнены ролики, последние выполнены с центральным продольным отверстием. В этом случае теплоотвод из внутренних слоев материала идет как через наружную поверхность роликов, так и через поверхность отверстия, чем обеспечивается большая теплостойкость каждого из роликов и, следовательно, грузоподъемность подшипника. Следует отметить, что при малых нагрузках на подшипник (деформация роликов незначительна и разогрев роликов не происходит) ролики могут быть выполнены сплошными и при диаметре более 6 мм.The implementation of the rollers with a Central longitudinal hole will improve heat dissipation from the inner layers of the material of the rollers and thereby increase their load capacity. This is explained by the following. Non-metallic materials under load are deformed, and the deformation of non-metallic materials exceeds the deformation of metallic (at the same load), which leads, at a certain amount of deformation, to the heating of the inner layers of the material from which the rollers are made. Heat removal is possible if the distance from the center of heat generation to the outer surface of the non-metallic roller does not exceed 3 mm. Therefore, with a diameter of / d roll / more than 6 mm to exclude heating of the inner layers of the material from which the rollers are made, the latter are made with a central longitudinal hole. In this case, heat removal from the inner layers of the material goes both through the outer surface of the rollers and through the surface of the hole, which ensures greater heat resistance of each of the rollers and, consequently, bearing capacity. It should be noted that at low loads on the bearing (deformation of the rollers is insignificant and the rollers are not heated up), the rollers can be made continuous and with a diameter of more than 6 mm.

Кроме того, выполнение роликов, по меньшей мере, с одним сквозным поперечным отверстием, сообщающимся в продольным отверстием, позволит улучшить циркуляцию смазочно-охлаждающей жидкости через центральное продольное отверстие, снизить тепловую напряженность ролики и, следовательно, повысит грузоподъемность роликового подшипника. Число поперечных отверстий определяется экспериментально или расчетом, при этом последние располагаются строго симметрично относительно поперечной оси ролика. In addition, the implementation of the rollers with at least one through transverse hole communicating in the longitudinal hole, will improve the circulation of the cutting fluid through the central longitudinal hole, reduce the thermal stress of the rollers and, therefore, increase the load bearing capacity of the roller bearing. The number of transverse holes is determined experimentally or by calculation, while the latter are located strictly symmetrically with respect to the transverse axis of the roller.

Выполнение роликов, которые контактируют друг с другом, из материалов, обладающих различными физико-механическими свойствами (например, поликарбоната и фторопласта), позволит уменьшить трение между роликами без применения любых видов смазок и тем самым расширит область применения таких роликовых подшипников качения. The implementation of the rollers that are in contact with each other, from materials with different physical and mechanical properties (for example, polycarbonate and fluoroplastic), will reduce friction between the rollers without the use of any kind of lubricant and thereby expand the scope of application of such roller bearings.

Выполнение наружной части каждого из роликов из упругого антифрикционного материала (например, фторопласта), а внутренней части - из высокопрочного конструкционного материала (например, стеклопластика) позволит обеспечить как высокую нагрузочную способность подшипника, так и высокую надежность при работе подшипника в средах любой агрессивности и при высоких температурах. The outer part of each of the rollers is made of elastic antifriction material (for example, fluoroplastic), and the inner part is made of high-strength structural material (for example, fiberglass) to ensure both high bearing capacity of the bearing and high reliability during operation of the bearing in environments of any aggressiveness and high temperatures.

Использование изобретения приводит к повышению надежности и долговечности роликовых подшипников качения, работающих в химически агрессивных средах, а также к расширению области применения данных подшипников качения, например, в пищевой, парфюмерной и текстильной промышленностях. The use of the invention leads to increased reliability and durability of roller bearings operating in chemically aggressive environments, as well as to the expansion of the scope of these rolling bearings, for example, in the food, perfumery and textile industries.

Claims (5)

1. Роликовый подшипник качения, состоящий из наружного и внутреннего колец, роликов, установленных между последними и выполненных из неметаллического материала, отличающийся тем, что наружное и внутреннее кольца выполнены из неметаллического материала, при этом диаметр dрол каждого из роликов выбран из соотношения
Figure 00000013

где dн - внутренний диаметр наружного кольца;
Figure 00000014
- наружный диаметр внутреннего кольца;
Δt - расчетный перепад температур подшипника от условий сборки до максимальной рабочей температуры;
Figure 00000015
коэффициенты линейного термического расширения материала колец и ролика, соответственно;
Δe и Δe′ - увеличение влагосодержания материала колец и ролика соответственно во время эксплуатации по сравнению с условиями сборки;
Figure 00000016
коэффициенты линейного измерения размеров колец и ролика при изменении влагосодержания их материалов на 1%;
0,05 - величина гарантированного зазора между роликом и кольцами в рабочем состоянии;
К - коэффициент, величина которого определяется конструкцией и материалом ролика.1. Roller rolling bearing consisting of outer and inner rings, rollers mounted between the latter and made of a nonmetallic material, characterized in that the outer and inner rings are made of non-metallic material, the diameter d of the rollers of each roll is selected from the relation
Figure 00000013

where d n is the inner diameter of the outer ring;
Figure 00000014
- the outer diameter of the inner ring;
Δt is the calculated differential temperature of the bearing from the assembly conditions to the maximum operating temperature;
Figure 00000015
coefficients of linear thermal expansion of the material of the rings and roller, respectively;
Δe and Δe ′ —increase in the moisture content of the material of the rings and the roller, respectively, during operation compared to the assembly conditions;
Figure 00000016
linear measurement coefficients of the sizes of the rings and the roller when the moisture content of their materials changes by 1%;
0,05 - the size of the guaranteed clearance between the roller and the rings in working condition;
K is a coefficient whose value is determined by the design and material of the roller. 2. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что каждый ролик выполнен с центральным продольным отверстием. 2. The bearing according to claim 1, characterized in that each roller is made with a Central longitudinal hole. 3. Подшипник по п.2, отличающийся тем, что ролики выполнены по меньшей мере с одним сквозным поперечным отверстием, ось которого расположена на поперечной оси ролика. 3. The bearing according to claim 2, characterized in that the rollers are made with at least one through transverse hole, the axis of which is located on the transverse axis of the roller. 4. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что ролики, контактирующие друг с другом, выполнены из материалов, обладающих разными физико-механическими свойствами. 4. The bearing according to claim 1, characterized in that the rollers in contact with each other are made of materials having different physical and mechanical properties. 5. Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что наружная часть каждого из роликов выполнена из упругого антифрикционного материала, а внутренняя часть - из высокопрочного конструкционного материала. 5. The bearing according to claim 1, characterized in that the outer part of each of the rollers is made of elastic antifriction material, and the inner part is of a high-strength structural material.
RU95107602A 1995-05-18 1995-05-18 Antifriction roller bearing RU2115038C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95107602A RU2115038C1 (en) 1995-05-18 1995-05-18 Antifriction roller bearing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95107602A RU2115038C1 (en) 1995-05-18 1995-05-18 Antifriction roller bearing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95107602A RU95107602A (en) 1997-03-10
RU2115038C1 true RU2115038C1 (en) 1998-07-10

Family

ID=20167670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95107602A RU2115038C1 (en) 1995-05-18 1995-05-18 Antifriction roller bearing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2115038C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU171867U1 (en) * 2016-10-13 2017-06-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) BEARING
CN107725584A (en) * 2017-09-27 2018-02-23 界首市皖俊轴承有限公司 A kind of fit structure device of high rotating speed bearing and its ball
RU183831U1 (en) * 2017-04-10 2018-10-04 ООО "Инновационная продукция машиностроения" BEARING BEARING

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Альшиц И.Я. и др. Проектирование деталей из пластмасс. - М.: Машиностроен ие, 1969, с.171 - 174. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU171867U1 (en) * 2016-10-13 2017-06-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) BEARING
RU183831U1 (en) * 2017-04-10 2018-10-04 ООО "Инновационная продукция машиностроения" BEARING BEARING
CN107725584A (en) * 2017-09-27 2018-02-23 界首市皖俊轴承有限公司 A kind of fit structure device of high rotating speed bearing and its ball

Also Published As

Publication number Publication date
RU95107602A (en) 1997-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6685588B2 (en) Chain incorporating rolling bodies
KR970001605B1 (en) Sliding/rolling bearing having rolling elements
KR20130126475A (en) Sealing for rotating axle of ship propeller
Sreenilayam-Raveendran et al. Comparative evaluation of metal and polymer ball bearings
US4459047A (en) Foil bearing surfaces and method of making same
US3764188A (en) Anti-friction bearing
Kimura et al. Wear and fatigue in rolling contact
RU2115038C1 (en) Antifriction roller bearing
US5823686A (en) Chain with oilless antifriction bearing
US6152605A (en) Ball bearing
RU191208U1 (en) BEARING BEARING
WO2006098169A1 (en) Solid lubrication roller bearing
GB2072765A (en) Rolling bearing
JP2003083337A (en) Needle roller thrust bearing
US3301615A (en) Rolling bearings
JP2019027454A (en) Foil bearing
GB2547522A (en) Seal assembly
JPS6249017A (en) Rolling bearing
NO341168B1 (en) Seal assembly
RU31824U1 (en) FRICTION BEARING
Gurumoorthy et al. Failure investigation of differential pinion tapered roller bearing
JP2006329219A (en) Thrust roller bearing
JPH1182522A (en) Touchdown bearing for magnetic bearing device
RU212099U1 (en) SUPPORT BEARING
KR102453583B1 (en) Bearing with separation cage combining structure using spring

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070519