RU212860U1

RU212860U1 - Friction bearing

Info

Publication number: RU212860U1
Application number: RU2022113789U
Authority: RU
Inventors: Михаил Маркович Матлин; Владимир Андреевич Санинский; Юлия Николаевна Кокарева; Константин Валентинович Худяков; Владимир Андреевич Казанкин
Filing date: 2022-05-24
Publication date: 2022-08-11

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к радиально-упорным роликоподшипникам, а также к осевым (упорным) подшипникам качения. Технический результат достигается подшипником качения, содержащим наружное и внутреннее кольца с дорожками качения, расположенные между ними тела качения с полусферическими торцевыми контактными поверхностями, установленные соосно в полусферических выемках сепаратора, размеры которых больше осевых размеров торцевых контактных поверхностей роликов, при этом наружное и внутреннее кольца выполнены за одно целое с сепараторами, тела качения выполнены в виде конических роликов, полусферические торцевые контактные поверхности конических роликов обращены выпуклостями друг к другу, полусферические выемки выполнены в сепараторе наружного кольца, в сепараторе внутреннего кольца выполнена кольцевая канавка, а между полусферическими выемками сепаратора наружного кольца, кольцевой канавкой сепаратора внутреннего кольца и полусферическими торцевыми контактными поверхностями конических роликов установлены дополнительные тела качения сферической формы. Технический результат - увеличение времени их износа и улучшение эксплуатационных свойств подшипника.

The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to angular contact roller bearings, as well as to axial (thrust) rolling bearings. The technical result is achieved by a rolling bearing containing outer and inner rings with rolling paths, rolling bodies with hemispherical end contact surfaces located between them, installed coaxially in the hemispherical recesses of the cage, the dimensions of which are larger than the axial dimensions of the end contact surfaces of the rollers, while the outer and inner rings are made in one piece with the cages, the rolling elements are made in the form of tapered rollers, the hemispherical end contact surfaces of the tapered rollers face each other with convexities, hemispherical recesses are made in the outer ring separator, an annular groove is made in the inner ring separator, and between the hemispherical recesses of the outer ring separator, the annular groove of the inner ring separator and the hemispherical end contact surfaces of the tapered rollers are equipped with additional rolling elements of a spherical shape. The technical result is an increase in their wear time and an improvement in the performance properties of the bearing.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к радиально-упорным роликоподшипникам, а также к осевым (упорным) подшипникам качения.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to angular contact roller bearings, as well as to axial (thrust) rolling bearings.

Известен подшипник качения со ступенчатыми роликами, содержащий наружное и внутреннее кольца с дорожками качения, установленные между ними тела качения, выполненные в виде установленных в гнездах сепаратора двухступенчатых роликов, ступени большего диаметра которых контактируют с дорожкой качения наружного кольца подшипника, а ступени меньшего диаметра контактируют с дорожкой качения его внутреннего кольца (патент RU № 2553489, МПК F16C19/22, F16C33/36, 10.02.2015).A rolling bearing with stepped rollers is known, containing outer and inner rings with rolling paths, rolling elements installed between them, made in the form of two-stage rollers installed in the cage seats, the larger diameter steps of which are in contact with the outer ring raceway of the bearing, and the smaller diameter steps are in contact with the raceway of its inner ring (patent RU No. 2553489, IPC F16C19/22, F16C33/36, 10.02.2015).

Недостаток подшипника в том, что критический путь трения-скольжения поверхностей шариков предложенной формы контакта по сопрягаемой координирующей их поверхности зависит от постоянности площади контакта, который в известных конструкциях роликоподшипников не может переходить с одной пары трения на другую по сравнению с предложнной конструкцией и это сокращает время износа.The disadvantage of the bearing is that the critical path of friction-sliding of the surfaces of the balls of the proposed form of contact along the mating surface coordinating them depends on the constancy of the contact area, which in known designs of roller bearings cannot move from one pair of friction to another compared to the proposed design and this reduces the time wear.

Наиболее близким является подшипник качения, содержащий наружное и внутреннее кольца с дорожками качения, расположенные между ними тела качения, выполненные в виде установленных в сепараторах цилиндрических роликов, при этом ролики установлены в выемках сепараторов, соосно с выемками, формы выемок соответствуют торцевым контактным поверхностям роликов, а осевые размеры выемок больше осевых размеров торцевых контактных поверхностей роликов (патент RU № 194002, МПК F16C19/22, F16C33/34, F16C33/46, 2019).The closest is a rolling bearing containing outer and inner rings with rolling paths, rolling elements located between them, made in the form of cylindrical rollers installed in separators, while the rollers are installed in the recesses of the separators, coaxially with the recesses, the shapes of the recesses correspond to the end contact surfaces of the rollers, and the axial dimensions of the recesses are greater than the axial dimensions of the end contact surfaces of the rollers (patent RU No. 194002, IPC F16C19/22, F16C33/34, F16C33/46, 2019).

Недостаток подшипника в том, что критический путь трения-скольжения поверхностей шариков предложенной формы контакта по сопрягаемой координирующей их поверхности зависит от постоянности площади контакта, который в известных конструкциях роликоподшипников не может переходить с одной пары трения на другую по сравнению с предложенной конструкцией сепараторов и торцевых контактных поверхностей роликов полусферической или конусной формы. Этот недостаток приводит к сокращению времени их износа и ухудшению эксплуатационных свойств подшипника.The disadvantage of the bearing is that the critical friction-sliding path of the surfaces of the balls of the proposed form of contact along the mating surface coordinating them depends on the constancy of the contact area, which in known designs of roller bearings cannot move from one pair of friction to another compared to the proposed design of separators and end contact surfaces of hemispherical or conical rollers. This shortcoming leads to a reduction in the time of their wear and deterioration of the performance properties of the bearing.

Задачей предложенного технического решения является разработка конструкции подшипника качения, позволяющей распределять нагрузку в процессе износа поверхностей контакта тел качения и координирующих их элементов с одной пары трения на другую.The objective of the proposed technical solution is the development of a rolling bearing design that allows distributing the load in the process of wear of the contact surfaces of the rolling elements and their coordinating elements from one friction pair to another.

Технический результат - увеличение времени их износа и улучшение эксплуатационных свойств подшипника.The technical result is an increase in their wear time and an improvement in the performance properties of the bearing.

Технический результат достигается подшипником качения, содержащим наружное и внутреннее кольца с дорожками качения, расположенные между ними тела качения с полусферическими торцевыми контактными поверхностями, установленные соосно в полусферических выемках сепаратора, размеры которых больше осевых размеров торцевых контактных поверхностей роликов, при этом наружное и внутреннее кольца выполнены за одно целое с сепараторами, тела качения выполнены в виде конических роликов, полусферические торцевые контактные поверхности конических роликов обращены выпуклостями друг к другу, полусферические выемки выполнены в сепараторе наружного кольца, в сепараторе внутреннего кольца выполнена кольцевая канавка, а между полусферическими выемками сепаратора наружного кольца, кольцевой канавкой сепаратора внутреннего кольца и полусферическими торцевыми контактными поверхностями конических роликов установлены дополнительные тела качения сферической формы.The technical result is achieved by a rolling bearing containing outer and inner rings with rolling paths, rolling bodies with hemispherical end contact surfaces located between them, installed coaxially in the hemispherical recesses of the cage, the dimensions of which are larger than the axial dimensions of the end contact surfaces of the rollers, while the outer and inner rings are made in one piece with the cages, the rolling elements are made in the form of tapered rollers, the hemispherical end contact surfaces of the tapered rollers face each other with convexities, hemispherical recesses are made in the outer ring separator, an annular groove is made in the inner ring separator, and between the hemispherical recesses of the outer ring separator, An annular groove of the inner ring separator and hemispherical end contact surfaces of the tapered rollers are equipped with additional rolling elements of a spherical shape.

Предложенная конструкция подшипника обеспечивает периодическую смену контактных поверхностей конических роликов: поверхности, контактирующие со сферическими телами качения и поверхности, контактирующие с дорожками качения. Увеличение общей площади контакта и сменяемости пар трения, находящихся в контакте, а также возможность переходить к силовому контакту с одной пары трения на другую обеспечивает увеличение критического пути трения-скольжения поверхностей дополнительных тел качения сферической формы (шариков) по сопрягаемой, координирующей их, эквидистантной поверхности, увеличение времени их износа и улучшение эксплуатационных свойств подшипника.The proposed design of the bearing provides a periodic change of the contact surfaces of the tapered rollers: the surfaces in contact with the spherical rolling elements and the surfaces in contact with the raceways. An increase in the total contact area and changeability of friction pairs in contact, as well as the ability to switch to force contact from one friction pair to another, provides an increase in the critical friction-sliding path of the surfaces of additional spherical rolling bodies (balls) along the mating, coordinating them, equidistant surface , increasing their wear time and improving the performance properties of the bearing.

Кроме этого, в предложенной конструкции пары трения координирующих дополнительных тел качения могут заменяться в процессе эксплуатации подшипника на другую пару, что приводит к увеличению времени их износа. Наличие равномерного процесса проскальзывания тел качения и, соответственно, равномерный их износ в процессе проскальзывания по ответной поверхности контакта с координирующими их выемками в сепараторе наружного кольца, кольцевой канавкой в сепараторе внутреннего кольца и торцевыми контактными поверхностями роликов способствует также увеличению технико-экономического эффекта.In addition, in the proposed design, friction pairs of coordinating additional rolling elements can be replaced during bearing operation with another pair, which leads to an increase in their wear time. The presence of a uniform slip process of the rolling elements and, accordingly, their uniform wear in the process of slipping along the mating contact surface with the recesses coordinating them in the outer ring cage, the annular groove in the inner ring cage and the end contact surfaces of the rollers also contributes to an increase in the technical and economic effect.

Таким образом, сущность конструкции заключается в возможности увеличения времени наступления критического износа за счет увеличения пути трения торцевых контактных поверхностей роликов, достигаемого благодаря уменьшению их износа при сохранении возможности фиксированного дистанционирования тел качения друг от друга и удельного давления на площади контакта контактных поверхностей.Thus, the essence of the design lies in the possibility of increasing the time of critical wear by increasing the friction path of the end contact surfaces of the rollers, achieved by reducing their wear while maintaining the possibility of a fixed spacing of the rolling elements from each other and specific pressure on the contact area of the contact surfaces.

Соответствие форм выемок и торцевых контактных поверхностей роликов, разница в их осевых размерах (осевые размеры выемок больше осевых размеров торцевых контактных поверхностей роликов), а также соосное базирование роликов в выемках обеспечивают не только фиксированное расположение тел качения, но и форму точечного контакта по оси роликов. При этом исключается касание между телами качения, т. е. дополнительно уменьшается не только возможность износа торцевых контактных полусферических поверхностей роликов и сепараторов, но и сохраняется возможность снижения рабочих поверхностей тел качения в случае их контакта между собой.Correspondence of the shapes of the recesses and the end contact surfaces of the rollers, the difference in their axial dimensions (the axial dimensions of the recesses are greater than the axial dimensions of the end contact surfaces of the rollers), as well as the coaxial location of the rollers in the recesses provide not only a fixed location of the rolling elements, but also the shape of the point contact along the axis of the rollers . In this case, contact between the rolling elements is excluded, i.e., not only the possibility of wear of the end contact hemispherical surfaces of the rollers and separators is additionally reduced, but the possibility of reducing the working surfaces of the rolling elements in case of their contact with each other remains.

На чертеже показан подшипник качения в разрезе, с координирующими дополнительными сферическими телами качения, расположенными в эквидистантных торцевых контактных поверхностях единого сепаратора.The drawing shows a sectional bearing with coordinating additional spherical rolling elements located in equidistant end contact surfaces of a single cage.

Подшипник качения с наружным диаметром D с внутренним диаметром d и шириной В содержит наружное кольцо 1 и внутреннее кольцо 2, выполненные за одно целое с сепараторами (каждое кольцо за одно целое с одним из сепараторов) и расположенные между ними, установленные в сепараторах тела качения 3 в виде конических роликов. Конические ролики 3, сопряжены с дополнительными телами качения 4 сферической формы, установленными соосно в полусферических выемках 5 в конических роликах 3, в полусферических выемках 6 сепаратора наружного кольца 1 и в кольцевой канавке 7 сепаратора внутреннего кольца 2. Радиусы выемок 5 соответствуют радиусам сферических тел качения 4, выемки 6 выполнены с бóльшими радиусами равными радиусу поперечного сечения кольцевой канавки 7.Rolling bearing with outer diameter D, inner diameter d and width B contains outer ring 1 and inner ring 2, made in one piece with cages (each ring is in one piece with one of the cages) and located between them, installed in the cages of the rolling element 3 in the form of conical rollers. Tapered rollers 3 are associated with additional rolling elements 4 of spherical shape, mounted coaxially in hemispherical recesses 5 in tapered rollers 3, in hemispherical recesses 6 of the separator of the outer ring 1 and in the annular groove 7 of the separator of the inner ring 2. The radii of the recesses 5 correspond to the radii of the spherical rolling elements 4, recesses 6 are made with larger radii equal to the radius of the cross section of the annular groove 7.

Для создания жесткого соединения и обеспечения его неразъемности, кольца 1 и 2 могут соединяться стопорным кольцом 8 (или уплотнительной крышкой аналогичного назначения, установленными в кольцевые выточки, что защищает кольца 1 и 2 от осевого смещения.To create a rigid connection and ensure its non-detachability, rings 1 and 2 can be connected by a retaining ring 8 (or a sealing cap of a similar purpose, installed in the annular grooves, which protects rings 1 and 2 from axial displacement.

Подшипник качения работает следующим образом.The rolling bearing works as follows.

В процессе эксплуатации подшипника качения, ролики 3 вращаются периодически вместе с дополнительными телами качения 4, которые установлены с возможностью периодического проскальзывания то в контактных поверхностях 6 и 7 сепараторов, то в полусферических выемках 5. Ролики 3 перемещаются между рабочими поверхностями дорожек качения (позициями не обозначены) концентрично расположенных колец 1 и 2 и могут быть установлены на расстоянии 10-20 мкм друг от друга.During the operation of the rolling bearing, rollers 3 rotate periodically together with additional rolling elements 4, which are installed with the possibility of periodic slipping either in the contact surfaces 6 and 7 of the separators, or in the hemispherical recesses 5. The rollers 3 move between the working surfaces of the rolling tracks (positions are not indicated ) concentrically located rings 1 and 2 and can be installed at a distance of 10-20 microns from each other.

Удержание роликов в нужных координатах, т. е. на расстоянии 10-20 мкм позволяет избежать пластической деформации тел качения и, соответственно, препятствует увеличению зазоров между телами качения и препятствует увеличению люфта в процессе эксплуатации подшипника и сближению до возникновения трения между ними. Такое устранение раннего трения также обеспечивает повышение работоспособности и увеличению срока службы подшипника.Keeping the rollers in the desired coordinates, i.e. at a distance of 10-20 microns, avoids plastic deformation of the rolling elements and, accordingly, prevents the increase in gaps between the rolling elements and prevents the increase in backlash during the operation of the bearing and the convergence until friction occurs between them. This elimination of early friction also provides improved performance and longer bearing life.

Конструкция подшипника одновременно обладает возможностями как радиально-упорных конических, так и осевых подшипников. Такие расширенные технические возможности повышают надежность и продолжительность работы подшипника. Они обеспечиваются за счет снижения износа эквидистантных торцевых контактных поверхностей путем установки между ними дополнительных тел качения (шариков) между торцевыми роликами и сепараторами, выполняющими роль торцевых частей единого сепаратора.The design of the bearing simultaneously has the capabilities of both angular contact tapered and axial bearings. These advanced features increase bearing reliability and service life. They are provided by reducing the wear of equidistant end contact surfaces by installing additional rolling elements (balls) between them between the end rollers and cages, which act as the end parts of a single cage.

Таким образом, подшипник качения, содержащий выполненные за одно целое с сепараторами наружное и внутреннее кольца с дорожками качения, расположенные между ними тела качения в виде конических роликов с полусферическими торцевыми контактными поверхностями, обращенными выпуклостями друг к другу, установленные соосно в полусферических выемках сепаратора, размеры которых больше осевых размеров торцевых контактных поверхностей роликов, в котором в сепараторе наружного кольца выполнены полусферические выемки, в сепараторе внутреннего кольца выполнена кольцевая канавка, а между полусферическими выемками сепаратора наружного кольца, кольцевой канавкой сепаратора внутреннего кольца и полусферическими торцевыми контактными поверхностями конических роликов установлены дополнительные тела качения сферической формы, обеспечивает увеличение критического пути трения-скольжения поверхностей дополнительных тел качения (шариков) по сопрягаемой, координирующей их, эквидистантной поверхности и увеличение времени их износа и улучшения эксплуатационных свойств подшипника.Thus, a rolling bearing containing outer and inner rings made in one piece with separators with rolling paths, rolling bodies located between them in the form of conical rollers with hemispherical end contact surfaces facing each other with convexities, installed coaxially in the hemispherical recesses of the separator, dimensions which are larger than the axial dimensions of the end contact surfaces of the rollers, in which hemispherical recesses are made in the outer ring separator, an annular groove is made in the inner ring separator, and additional bodies are installed between the hemispherical recesses of the outer ring separator, the annular groove of the inner ring separator and the hemispherical end contact surfaces of the tapered rollers spherical rolling, provides an increase in the critical friction-sliding path of the surfaces of additional rolling elements (balls) along the mating, coordinating them, equidistant surface and an increase their wear time and improvement of bearing performance properties.

Claims

A rolling bearing containing outer and inner rings with rolling paths, rolling elements located between them with hemispherical end contact surfaces, installed coaxially in the hemispherical recesses of the cage, the dimensions of which are larger than the axial dimensions of the end contact surfaces of the rollers, characterized in that the outer and inner rings are made for one piece with the separators, the rolling elements are made in the form of tapered rollers, the hemispherical end contact surfaces of the tapered rollers face each other with convexities, the hemispherical recesses are made in the outer ring separator, the annular groove is made in the inner ring separator, and between the hemispherical recesses of the outer ring separator, the annular the inner ring separator groove and the hemispherical end contact surfaces of the tapered rollers are equipped with additional spherical rolling elements.