RU2130135C1

RU2130135C1 - Bearing support with damper members

Info

Publication number: RU2130135C1
Application number: RU97112120A
Authority: RU
Inventors: С.И. Седов
Original assignee: Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Priority date: 1997-07-14
Filing date: 1997-07-14
Publication date: 1999-05-10

Abstract

FIELD: optical instruments and system. SUBSTANCE: gasket made of flexible material is introduced into bearing support. gasket is installed in ring groove formed by groove in housing, bearing outer race and pressure flange. Flange, acting onto gasket material, provides deformation of gasket at increase in pressure from flange and bearing outer race. EFFECT: increased accuracy of bearing support, provision of protection of bearing from impact loads, reduced labour input in manufacture. 1 dwg

Description

Изобретение предназначено для применения в приборах и оптических системах с высокими требованиями к кинематической точности подшипниковой опоры. The invention is intended for use in devices and optical systems with high requirements for the kinematic accuracy of the bearing support.

Радиальное биение подшипникового узла зависит как от точности изготовления сопрягаемых деталей подшипникового узла, так и от класса точности самого подшипника. Обработка посадочных мест под подшипники должна вестись по допускам 6-7 квалитетов, даже при использовании подшипников нормальной степени точности. Обычными считаются допуски в несколько микрометров, что является недостижимым для большей части универсального станочного парка. Но даже при выполнении этих требований радиальное биение вала подшипникового узла составляет 100-200 мкм (для 6 - 0 класса точности подшипника), хотя точность изготовления самого подшипника и его геометрия позволяют на порядок уменьшить его радиальное биение за счет исключения зазоров и плавного регулирования натяга между деталями подшипникового узла и самого подшипника. Причем допуски на изготовление дополнительных деталей входящих в предлагаемый подшипниковый узел могут быть назначены по 8-9 квалитету и вполне доступны обработке на универсальном металлорежущем оборудовании. The radial runout of the bearing assembly depends both on the precision of manufacturing the mating parts of the bearing assembly and on the accuracy class of the bearing itself. Processing of bearing seats should be carried out according to tolerances of 6-7 degrees, even when using bearings of a normal degree of accuracy. Tolerances of a few micrometers are considered normal, which is unattainable for most of the universal machine park. But even if these requirements are met, the radial runout of the shaft of the bearing assembly is 100-200 μm (for the 6 - 0 accuracy class of the bearing), although the accuracy of the manufacture of the bearing and its geometry can reduce its radial runout by an order of magnitude by eliminating gaps and smooth interference control between details of the bearing assembly and the bearing itself. Moreover, the tolerances for the manufacture of additional parts included in the proposed bearing assembly can be assigned by 8-9 quality levels and are quite accessible for processing on universal metal-cutting equipment.

Известна подшипниковая опора (заявка Японии N 50 - 5773 F 16 C 35 /04), имеющая корпус, в котором крепится подшипник и упругую прокладку, которая прикрепляется к наружному кольцу подшипника с помощью клеящего средства, плавящегося от нагревания или от тепла, возникающего при работе, что вызывает проскальзывание упругой прокладки. За счет проскальзывания и расширения прокладки от нагревания происходит равномерный обжим подшипника, благодаря чему подшипник поддерживается в корпусе. Недостатком данного устройства является невозможность его использования в точных оптических узлах, так как введение эластичных прокладок между корпусом и подшипником с улучшением демпфирования заведомо предполагает снижение осевой и радиальной жесткости узла, невозможность точной фиксации его оси. Known bearing support (Japanese application N 50 - 5773 F 16 C 35/04) having a housing in which a bearing is mounted and an elastic gasket that is attached to the outer ring of the bearing by means of an adhesive that melt from heat or from heat generated during operation , which causes the slip of the elastic strip. Due to the slipping and expansion of the gasket from heating, a uniform compression of the bearing occurs, due to which the bearing is supported in the housing. The disadvantage of this device is the impossibility of its use in precise optical units, since the introduction of elastic gaskets between the housing and the bearing with improved damping obviously involves a decrease in the axial and radial stiffness of the unit, and the impossibility of accurately fixing its axis.

В качестве прототипа выбрана упругая опора качения (авт. св. N 572597 F 16 C 27/04 опубликовано 15.09.77), имеющая канавки на наружном кольце подшипника, в которые уложены два разрезных клинообразных кольца, применяемых для снижения вибраций и динамических нагрузок. As a prototype, an elastic rolling bearing was selected (ed. St. N 572597 F 16 C 27/04 published September 15, 2017), having grooves on the outer ring of the bearing, in which two split wedge-shaped rings were laid, used to reduce vibrations and dynamic loads.

Недостатками приведенного устройства являются очень высокие требования к точности изготовления дополнительных деталей, входящих в подшипник, нетехнологичность изготовления наружного кольца подшипника подобного типа и невозможность регулирования натяга, создаваемого коническими кольцами. The disadvantages of the above device are very high requirements for the accuracy of manufacturing additional parts included in the bearing, the low-tech manufacturing of the outer ring of the bearing of this type and the inability to control the interference created by the conical rings.

Задачей изобретения является повышение точности подшипниковой опоры, уменьшение влияния погрешностей, возникающих при изготовлении и монтаже подшипниковой опоры. The objective of the invention is to increase the accuracy of the bearing support, reducing the influence of errors arising from the manufacture and installation of the bearing support.

Указанная цель достигается тем, что в подшипниковую опору, содержащую корпус, в котором установлен подшипник, введена прокладка, установленная в кольцевой канавке, образованной проточкой в корпусе, наружным кольцом подшипника и нажимным фланцем, воздействующим на прокладку с усилием, превышающим предел текучести материала прокладки. В качестве материала деформируемого кольца может быть использована группа пластичных металлов - свинец, медь, отожженный алюминий и т.д. This goal is achieved by the fact that a spacer installed in an annular groove formed by a groove in the housing, an outer bearing ring and a pressure flange acting on the spacer with a force exceeding the yield strength of the spacer material is inserted into the bearing housing containing the housing in which the bearing is mounted. A group of ductile metals — lead, copper, annealed aluminum, etc. — can be used as a material for a deformable ring.

Проанализировав другие известные технические решения, не обнаружено работоспособных конструкций подшипниковых узлов, позволяющих плавно регулировать зазор-натяг в стандартном радиальном подшипнике. Причем регулировка может быть произведена как при монтаже, так и в процессе эксплуатации подшипникового узла (например, по мере износа). After analyzing other well-known technical solutions, no workable designs of bearing units were found, which allow smoothly adjusting the clearance-interference in a standard radial bearing. Moreover, the adjustment can be made both during installation and during operation of the bearing assembly (for example, as it deteriorates).

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено поперечное сечение подшипниковой опоры с деформируемыми элементами. Подшипниковая опора состоит из вала 1, подшипника 2, корпуса 3 с проточкой под деформируемое кольцо 4 (или кольца) и нажимного фланца 5. The invention is illustrated in the drawing, which shows a cross section of a bearing support with deformable elements. The bearing support consists of a shaft 1, a bearing 2, a housing 3 with a groove for a deformable ring 4 (or rings) and a pressure flange 5.

Нажимный фланец 5, воздействуя на деформируемое кольцо 4, с усилием, превышающим предел текучести материала кольца, деформирует его. Материал кольца, вытесняемый фланцем, образует плотное (беззазорное) соединение корпуса с подшипником. Соединение аналогично паяному, но получено без нагрева подшипникового узла до температур плавления припоя и связанных с этим технологических ограничений. The pressure flange 5, acting on the deformable ring 4, with a force exceeding the yield strength of the material of the ring, deforms it. The material of the ring displaced by the flange forms a tight (clearance-free) connection of the housing with the bearing. The connection is similar to a soldered one, but obtained without heating the bearing assembly to the melting temperatures of the solder and the associated technological limitations.

Увеличивая давление со стороны нажимного фланца, можно добиться не только закрепления подшипника в корпусе, но и уменьшения зазоров в самом подшипнике, вплоть до создания в нем натяга. Усилия передаваемого от нажимного фланца через пластичный и несжимаемый по объему материал деформируемого кольца достаточно для равномерного обжатия наружного кольца подшипника и его упругой деформации. By increasing the pressure from the side of the pressure flange, it is possible to achieve not only fixing the bearing in the housing, but also reducing the clearance in the bearing itself, up to creating an interference fit in it. The force transmitted from the pressure flange through the plastic and volume incompressible material of the deformable ring is sufficient for uniform compression of the outer ring of the bearing and its elastic deformation.

Изменяя давлениe со стороны нажимного фланца, можно плавно регулировать зазор-натяг в самом подшипнике. Причем регулировать зазор можно как при монтаже подшипникового узла, так и в процессе эксплуатации. By changing the pressure from the side of the pressure flange, it is possible to smoothly adjust the clearance-tension in the bearing itself. Moreover, it is possible to adjust the clearance both during mounting of the bearing assembly and during operation.

Применение подшипниковой опоры с деформируемыми элементами позволяет:
1) повысить точность подшипниковой опоры, т.к. появляется возможность исключить зазор между корпусом и подшипником;
2) регулировать радиальный и отчасти осевой зазор в подшипнике, вплоть до создания в нем натяга;
3) закрепить подшипник в корпусе в любом заданном положении;
4) исключить применение прессового оборудования при сборке подшипниковых узлов, а также понизить требования к качеству изготовления посадочных мест под наружное кольцо подшипника;
5) защитить подшипник от ударных нагрузок, т.к. подшипник находится в упругопластичной ванне-опоре, равномерно распределяющей нагрузки;
6) уменьшить собственный шум подшипника, т.к. прокладка-кольцо из тяжелого и вязкого материала глушит собственные звуковые колебания подшипника из-за отражения на границе двух сред, имеющих разные акустические характеристики, и большого декремента затухания материала прокладки;
7) кроме того, предлагаемая конструкция подшипниковой опоры позволяет использовать не только подшипники качения, но и подшипники скольжения, а в качестве материала деформируемого кольца - материалы с памятью формы. Прогрев кольца до температур выше критических позволит получить большую часть из перечисленных выше свойств.The use of a bearing support with deformable elements allows you to:
1) increase the accuracy of the bearing support, as it becomes possible to eliminate the gap between the housing and the bearing;
2) to regulate the radial and partly axial clearance in the bearing, up to creating an interference fit in it;
3) fix the bearing in the housing in any given position;
4) to exclude the use of press equipment in the assembly of bearing assemblies, as well as to lower the requirements for the quality of manufacturing of seats for the outer ring of the bearing;
5) protect the bearing from shock loads, as the bearing is in an elastoplastic support bath that evenly distributes the load;
6) reduce the bearing noise, as a gasket-ring made of heavy and viscous material damps the bearing's own sound vibrations due to reflection at the interface of two media having different acoustic characteristics and a large attenuation decrement of the gasket material;
7) in addition, the proposed design of the bearing support allows you to use not only rolling bearings, but also plain bearings, and materials with a shape memory are used as the material of the deformable ring. Heating the ring to temperatures above critical will allow you to get most of the above properties.

Таким образом, использование заявляемого изобретения позволит существенно (не менее чем в два раза) повысить точность подшипниковой опоры, или снизить ее стоимость при сохранении точностных характеристик. Thus, the use of the claimed invention will significantly (at least twice) increase the accuracy of the bearing support, or reduce its cost while maintaining accuracy characteristics.

Claims

A bearing support with deformable elements, comprising a shaft and a bearing mounted in the housing, characterized in that a gasket of plastic material is introduced into the support, located in an annular groove formed by a groove in the housing, the outer bearing ring and the pressure flange, which can act on the gasket with force exceeding the yield strength of the gasket material.