RU2229041C1

RU2229041C1 - Combination bearing manufacturing method

Info

Publication number: RU2229041C1
Application number: RU2002125745/11A
Authority: RU
Inventors: Е.Н. Захаров (RU); Е.Н. Захаров
Original assignee: Захаров Евгений Николаевич
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-05-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; combination bearings. SUBSTANCE: according to proposed method of manufacture of combination bearing rolling members are placed in mould which is then filled with separator material in assembly with rolling members. Separator is made to form sliding pairs between its surfaces and support surface of inner and outer supports. In process of manufacture, rolling members are placed in mould which is then filled molten material thus forming separator with potted-in rolling members and after taking out separator from mould, rolling members are machined to form required clearance between rolling members and separator. EFFECT: provision of maximum load-carrying and speed at minimum dimensions, simplified design, reduced cost of manufacture and improved accuracy. 15 cl, 15 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к комбинированным подшипникам.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to combined bearings.

Известен комбинированный подшипник, содержащий элементы качения и поверхности скольжения, воспринимающие нагрузку “параллельно”, то есть за счет их расположения вдоль поверхности вала (патент РФ №2138705, МПК F 16 C 21/00, опуб. 27.09.1999).Known combined bearing, containing rolling elements and sliding surfaces, perceiving the load "in parallel", that is, due to their location along the surface of the shaft (RF patent No. 2138705, IPC F 16 C 21/00, publ. 09/27/1999).

Известен также комбинированный подшипник, содержащий элементы качения и элементы скольжения, воспринимающие нагрузку “последовательно”, то есть за счет их расположения в опоре последовательно в радиальном направлении (патент РФ №2083886, МПК F 16 C 21/00, опуб. 10.07.1994).Also known is a combined bearing containing rolling elements and sliding elements that perceive the load “sequentially”, that is, due to their location in the support sequentially in the radial direction (RF patent No. 2083886, IPC F 16 C 21/00, publ. 10.07.1994) .

В обоих известных комбинированных подшипниках эффект достигается за счет увеличения осевых или радиальных габаритов, что приводит к ухудшению, в первую очередь, условий работы как элементов качения, так и поверхностей скольжения подшипников. При этом, если при параллельном расположении опорных поверхностей возможно частичное выключение элементов качения из процесса передачи нагрузки, что позволяет повысить нагрузочные и скоростные характеристики подшипника, то при последовательном их расположении (пат. РФ №2083886) вся нагрузка последовательно воспринимается всеми рабочими поверхностями, а значит, нагрузочная способность элементов качения является слабым звеном в этой цепи и будет лимитировать узел по нагрузочной способности. Эффект может быть получен лишь в скоростных характеристиках за счет снижения относительных скоростей вращения обойм.In both known combined bearings, the effect is achieved by increasing the axial or radial dimensions, which leads to a deterioration, first of all, of the working conditions of both the rolling elements and the sliding surfaces of the bearings. Moreover, if with parallel arrangement of the bearing surfaces it is possible to partially switch off the rolling elements from the process of transferring the load, which allows to increase the load and speed characteristics of the bearing, then in case of their sequential arrangement (US Pat. RF No. 2083886), the entire load is sequentially perceived by all working surfaces, which means , the load capacity of the rolling elements is a weak link in this chain and will limit the node according to the load capacity. The effect can be obtained only in speed characteristics by reducing the relative speeds of rotation of the clips.

Известен комбинированный подшипник, содержащий сепаратор с установленными в нем элементами качения, размещенными между опорными поверхностями, при этом поверхности сепаратора и опорные поверхности образуют пары скольжения (патент РФ №2079015, МПК F 16 C 21/00, опуб. 10.05.1997). Эффект в известном подшипнике достигается за счет более полного использования габаритов подшипника качения путем вовлечения в процесс передачи нагрузки его сепаратора.A combined bearing is known, comprising a cage with rolling elements installed therein, placed between the supporting surfaces, while the cage surfaces and the supporting surfaces form sliding pairs (RF patent No. 2079015, IPC F 16 C 21/00, publ. 05/10/1997). The effect in the known bearing is achieved through a more complete use of the dimensions of the rolling bearing by involving its separator in the load transfer process.

Из этого же источника известен способ изготовления комбинированного подшипника, заключающийся в изготовлении элементов качения, сепаратора и внутренней и наружной опор с опорными поверхностями.From the same source, a method of manufacturing a combined bearing is known, which consists in the manufacture of rolling elements, a cage, and internal and external bearings with bearing surfaces.

Недостатками известного способа являются малая жесткость сепаратора при значительных его габаритах, что не позволяет разместить большее количество элементов качения, малая поверхность пар трения скольжения, так как половину ширины подшипника занимает устройство крепления частей сборного сепаратора, а также малая надежность сепаратора и сложность его изготовления из-за необходимости соединения большого числа элементов его конструкции, подгоняемых между собой по размерам. Кроме того, известный способ изготовления может быть эффективен лишь в крупногабаритных подшипниках из-за наличия большого числа соединительных элементов, нижняя граница размеров которых четко лимитирована в машиностроении.The disadvantages of this method are the low stiffness of the separator with its considerable dimensions, which does not allow placing a large number of rolling elements, the small surface of the sliding friction pairs, since half the width of the bearing is occupied by the fastening device for the parts of the pre-assembled cage, as well as the low reliability of the cage and the complexity of its manufacture due to for the need to connect a large number of elements of its structure, adjusted to each other in size. In addition, the known manufacturing method can be effective only in large bearings due to the presence of a large number of connecting elements, the lower size limit of which is clearly limited in mechanical engineering.

Техническим результатом являются достижение максимальных грузоподъемности и скорости при минимальных габаритах подшипника, а также упрощение конструкции, снижение затрат на его изготовление при повышении точности.The technical result is the achievement of maximum load capacity and speed with minimum dimensions of the bearing, as well as simplifying the design, reducing the cost of its manufacture while increasing accuracy.

Поставленная цель достигается тем, что при изготовлении комбинированного подшипника, согласно изобретению элементы качения размещают в форме, которую затем заполняют материалом сепаратора, формируя узел сепаратора в сборе с элементами качения.This goal is achieved by the fact that in the manufacture of a combined bearing, according to the invention, the rolling elements are placed in a form, which is then filled with a separator material, forming a cage assembly complete with rolling elements.

Поставленная цель достигается также тем, что сепаратор выполняют с возможностью образования пар скольжения между поверхностями сепаратора и опорными поверхностями наружной и внутренней опор.This goal is also achieved by the fact that the separator is configured to form slip pairs between the surfaces of the separator and the supporting surfaces of the outer and inner supports.

Поставленная цель достигается также тем, что перед заполнением формы материалом сепаратора в ней дополнительно могут размещать выполненные из материала с антифрикционными свойствами кольцевые прокладки, которые располагают в плоскости вращения подшипника на двух противоположных сторонах элементов качения с возможностью контактирования с их поверхностями, не взаимодействующими с опорными поверхностями.This goal is also achieved by the fact that before filling the mold with the material of the separator, it can additionally place ring gaskets made of material with antifriction properties, which are placed in the plane of rotation of the bearing on two opposite sides of the rolling elements with the possibility of contact with their surfaces that do not interact with the supporting surfaces .

Поставленная цель достигается также тем, что в форме дополнительно могут размещать между элементами качения дистанционные тела, выполненные из материала с антифрикционными свойствами, а в процессе последующего заполнения формы материалом сепаратора формируют кольцевые силовые элементы, объединяющие дистанционные тела в единую деталь.This goal is also achieved by the fact that distance bodies made of material with antifriction properties can be additionally placed between the rolling elements in the mold, and in the process of subsequent filling of the form with the separator material, ring force elements are formed that combine the distance bodies into a single part.

Поставленная цель достигается также тем, что сепаратор могут формировать многостадийно, предварительно формируя непосредственно в форме между элементами качения дистанционные тела, а затем формируют кольцевые силовые элементы, объединяющие дистанционные тела в единую деталь.This goal is also achieved by the fact that the separator can be formed in several stages, previously forming distance bodies directly in the form between the rolling elements, and then form ring force elements combining the distance bodies into a single part.

Поставленная цель достигается также тем, что в форме дополнительно могут размещать с двух сторон от элементов качения кольцевые силовые элементы, а в процессе последующего заполнения формы материалом сепаратора формируют дистанционные тела, объединяя кольцевые силовые элементы с дистанционными телами в единую деталь.This goal is also achieved by the fact that ring power elements can be additionally placed on two sides of the rolling elements, and in the process of subsequent filling of the form with the separator material, distance bodies are formed, combining ring force elements with distance bodies in a single part.

Поставленная цель достигается также тем, что сепаратор могут формировать многостадийно, предварительно формируя непосредственно в форме кольцевые силовые элементы, а затем между элементами качения формируют дистанционные тела, объединяя дистанционные тела и кольцевые элементы в единую деталь.This goal is also achieved by the fact that the separator can be formed in several stages, previously forming ring force elements directly in the form, and then distance elements are formed between the rolling elements, combining distance bodies and ring elements into a single part.

Поставленная цель достигается также тем, что кольцевые прокладки могут использовать дополнительно в качестве герметизаторов объема кольцевой полости, в которой установлены элементы качения, для предотвращения попадания в последнюю материала сепаратора при формировании кольцевых силовых элементов.This goal is also achieved by the fact that the annular gaskets can additionally be used as sealants for the volume of the annular cavity in which the rolling elements are installed to prevent the separator material from entering the latter during the formation of the annular force elements.

Поставленная цель достигается также тем, что форму с элементами качения могут заполнять расплавленным материалом сепаратора.This goal is also achieved by the fact that the form with rolling elements can be filled with molten material of the separator.

Поставленная цель достигается также тем, что форму перед заполнением ее материалом сепаратора могут армировать.This goal is also achieved by the fact that the mold can be reinforced before filling it with separator material.

Поставленная цель достигается также тем, что поверхности сепаратора, образующие пары скольжения с опорными поверхностями, после извлечения его из формы могут дополнительно обрабатывать, например, осуществляя финишную обработку размещенных в нем элементов качения для образования зазора между элементами качения и сепаратором.This goal is also achieved by the fact that the surface of the separator, forming a pair of slides with supporting surfaces, after removing it from the mold can be further processed, for example, by finishing processing the rolling elements placed in it to form a gap between the rolling elements and the separator.

Поставленная цель достигается также тем, что перед установкой элементов качения в форму на их поверхность могут наносить защитное покрытие, которое после формирования сепаратора снимают путем обработки.This goal is also achieved by the fact that before installing the rolling elements in the mold, a protective coating can be applied to their surface, which is removed by treatment after the formation of the separator.

Поставленная цель достигается также тем, что полости между поверхностями сепаратора и опорными поверхностями могут уплотнять.This goal is also achieved by the fact that the cavity between the surfaces of the separator and the supporting surfaces can be sealed.

Поставленная цель достигается также тем, что уплотнение могут выполнять в виде кольцевых радиальных канавок на опорных поверхностях, в которых размещены уплотнительные кольцевые элементы из антифрикционного материала, контактирующие с поверхностями сепаратора, либо в качестве уплотнения могут использовать кольцевые прокладки, устанавливаемые в форму в процессе формирования сепаратора.This goal is also achieved by the fact that the seal can be made in the form of annular radial grooves on the supporting surfaces in which the sealing ring elements of antifriction material are placed in contact with the surfaces of the separator, or ring gaskets installed in the mold during the formation of the separator can be used as a seal .

Поставленная цель достигается также тем, что элементы качения могут выполнять в виде роликов с рабочими поверхностями, контактирующими с опорными поверхностями, а перед установкой роликов в форму сепаратора образуют толкающие кольцевые поверхности путем выполнения на рабочих поверхностях поперечных кольцевых проточек, при этом после формирования узла сепаратора с роликами осуществляют обработку рабочих поверхностей ролика, образуя радиальный зазор между рабочими поверхностями и сепаратором.This goal is also achieved by the fact that the rolling elements can be made in the form of rollers with working surfaces in contact with the supporting surfaces, and before installing the rollers in the form of a separator, they form pushing annular surfaces by performing transverse annular grooves on the working surfaces, while after forming the separator assembly with rollers carry out the processing of the working surfaces of the roller, forming a radial clearance between the working surfaces and the separator.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен описываемый подшипник; на фиг.2 - поперечный разрез подшипника; на фиг.3 - вариант выполнения сепаратора с поверхностями скольжения; на фиг.4 - то же, поперечный разрез; на фиг.5 - вариант выполнения шарикового подшипника; на фиг.6 - форма с элементами качения и заполненная материалом сепаратора; на фиг.7 - вариант изготовления с использованием дистанционных тел, разрез А-А на фиг.8; на фиг.8 - разрез Б-Б на фиг.7; на фиг.9 - вид на сепаратор роликового подшипника; на фиг.10 - вид на сепаратор шарикового подшипника; на фиг.11 - вид на сепаратор подшипника с проточенными роликами; на фиг.12 - вариант выполнения роликового подшипника; на фиг.13 - вариант выполнения ролика с кольцевыми проточками; на фиг.14 - разрез В-В на фиг.12; на фиг.15 - разрез Г-Г на фиг 14.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows the described bearing; figure 2 is a transverse section of the bearing; figure 3 is an embodiment of a separator with sliding surfaces; figure 4 is the same, cross section; figure 5 is an embodiment of a ball bearing; figure 6 is a form with rolling elements and filled with a separator material; in Fig.7 is an embodiment using remote bodies, section AA in Fig.8; in Fig.8 is a section bB in Fig.7; Fig.9 is a view of a roller bearing cage; figure 10 is a view of a ball bearing cage; figure 11 is a view of a bearing cage with machined rollers; on Fig - an embodiment of a roller bearing; Fig.13 is an embodiment of a roller with annular grooves; on Fig - section bb in Fig; on Fig - section GG on Fig 14.

Описываемый подшипник содержит элементы качения 1, сепаратор 2, внутреннюю 3 и наружную 4 опоры с опорными поверхностями соответственно 5 и 6.The described bearing comprises rolling elements 1, cage 2, inner 3 and outer 4 bearings with bearing surfaces 5 and 6, respectively.

При изготовлении подшипника элементы качения 1 размещают в форме 7, которую заполняют, например заливают, расплавленным материалом, формируя сепаратор 2 с залитыми в нем элементами качения 1. При этом возможно формирование сепаратора 2 без дальнейшей его обработки, то есть в размер. Затем на специальном приспособлении возможно прокручивание элементов качения 1 внутри сепаратора 2 для их приработки. Возможна и финишная обработка поверхности элементов качения 1 для образования необходимого зазора между поверхностями элементов качения 1 и сепаратором 2.In the manufacture of the bearing, the rolling elements 1 are placed in the form 7, which is filled, for example, filled with molten material, forming a separator 2 with the rolling elements 1 cast in it. In this case, it is possible to form a separator 2 without further processing, that is, in size. Then, on a special device, it is possible to scroll the rolling elements 1 inside the separator 2 for their running-in. Finishing of the surface of the rolling elements 1 is also possible to form the necessary gap between the surfaces of the rolling elements 1 and the separator 2.

Перед заполнением формы материалом в нее закладывают арматуру 8 (см. фиг.4), выполненную из конструкционного материала с высокими удельными показателями, например из высоколегированной стали, а в качестве материала, которым заполняют оставшийся объем формы сепаратора, используют антифрикционный материал.Before filling the mold with material, reinforcement 8 is laid in it (see Fig. 4), made of structural material with high specific indicators, for example, of high alloy steel, and antifriction material is used as the material with which to fill the remaining volume of the separator mold.

Только при описываемом способе возможно выполнение сепаратора 2 с максимально возможной жесткостью (за счет клиновых ребер вокруг элементов качения) при минимальном расстоянии между элементами качения, а также максимально возможной (при заданных габаритах) площадью соприкосновения с опорными поверхностями 5 и 6 без ухудшения прочностных его характеристик, что позволяет использовать поверхности сепаратора в качестве несущей нагрузку поверхности (например, в качестве свободно установленной втулки скольжения). То есть в описываемом подшипнике используется практически вся поверхность в пределах всей ширины опорных поверхностей для передачи нагрузки с одной опоры на другую. В известных конструкциях подшипников с раздельным изготовлением сепаратора и элементов качения (патент РФ №2079015) не полностью используются габариты подшипника для передачи нагрузки из-за необходимости размещения дополнительных элементов с крепежом, передающих окружные усилия, но не воспринимающих опорную (радиальную) нагрузку, при этом неизбежно теряется прочность сепаратора и соответственно надежность работы подшипника.Only with the described method, it is possible to perform the separator 2 with the maximum possible stiffness (due to the wedge ribs around the rolling elements) with the minimum distance between the rolling elements, as well as the maximum possible (with the given dimensions) contact area with the supporting surfaces 5 and 6 without compromising its strength characteristics that allows you to use the surface of the separator as a load-bearing surface (for example, as a freely installed sliding sleeve). That is, the described bearing uses almost the entire surface within the entire width of the bearing surfaces to transfer the load from one support to another. In known designs of bearings with separate manufacture of a cage and rolling elements (RF patent No. 2079015), the bearing dimensions are not fully used for transferring the load due to the need to place additional elements with fasteners that transmit peripheral forces, but do not perceive the supporting (radial) load, while inevitably, the strength of the cage and consequently the reliability of the bearing are lost.

Подшипник, изготовленный с помощью описываемого способа, работает следующим образом. В момент пуска нагрузка в большинстве машин составляет малую долю от максимальной, поэтому элементов качения 1 вполне достаточно для ее передачи от одной опоры к другой. При этом не возникает условий для интенсивного изнашивания контактирующих поверхностей (при использовании опор скольжения) в момент пуска и останова механизма, связанных с отсутствием между ними смазки. (Повышенный износ в подшипниках скольжения происходит и при малых скоростях вращения в связи с отсутствием условий для образования устойчивого масляного клина между вращающимися поверхностями скольжения).A bearing made using the described method operates as follows. At the time of start-up, the load in most machines is a small fraction of the maximum, therefore, the rolling elements 1 are quite enough for its transfer from one support to another. In this case, there are no conditions for intensive wear of the contacting surfaces (when using sliding bearings) at the moment of starting and stopping the mechanism, due to the lack of lubrication between them. (Increased wear in sliding bearings occurs at low speeds due to the lack of conditions for the formation of a stable oil wedge between rotating sliding surfaces).

При выходе на номинальный режим работы механизма между поверхностями сепаратора 2 и опорными поверхностями 5 и 6 образуется гидравлический клин, заставляющий “всплывать” сепаратор 2. В этом случае нагрузка передается уже не только элементами качения 1, но и всей поверхностью сепаратора 2 по всей ширине опор 3 и 4. То есть при заданных габаритах подшипника осуществляется передача относительно большей нагрузки.Upon reaching the nominal mode of operation of the mechanism between the surfaces of the separator 2 and the supporting surfaces 5 and 6, a hydraulic wedge is formed, causing the separator 2 to “pop up”. In this case, the load is transferred not only by the rolling elements 1, but also by the entire surface of the separator 2 over the entire width of the supports 3 and 4. That is, for given dimensions of the bearing, a relatively larger load is transmitted.

При дальнейшем увеличении скорости вращения подшипника элементы качения 1 могут отжиматься от опорных поверхностей 5 и 6 в пределах технологического зазора за счет гидродинамического давления, действующего в описываемом подшипнике равномерно по всей его окружности. Тогда практически прекратится их механический контакт с опорными поверхностями 5 и 6, а значит - проскальзывание, нагрев и износ контактирующих поверхностей. Это позволит описываемому подшипнику работать с повышенными скоростями вращения при больших допустимых нагрузках. Кроме того, наличие двух концентрических поверхностей, передающих нагрузку и вращение, позволяет обеспечить дальнейшее повышение скорости вращения опор подшипника за счет суммирования допустимых относительных скоростей в каждой паре скольжения.With a further increase in the speed of rotation of the bearing, the rolling elements 1 can be squeezed from the supporting surfaces 5 and 6 within the technological gap due to the hydrodynamic pressure acting uniformly in the described bearing along its entire circumference. Then their mechanical contact with the supporting surfaces 5 and 6 will practically cease, which means slipping, heating and wear of the contacting surfaces. This will allow the described bearing to work with increased rotation speeds at high permissible loads. In addition, the presence of two concentric surfaces transmitting the load and rotation, allows you to provide a further increase in the speed of rotation of the bearing bearings by summing the allowable relative speeds in each slip pair.

Дополнительный эффект повышения нагрузочной способности подшипника проявляется за счет повышения прочности и жесткости сепаратора, что позволяет уменьшить ширину его поперечных перемычек и соответственно расстояние между элементами качения 1 с увеличением числа последних в подшипнике. Уменьшение расстояния между элементами качения, в свою очередь, позволяет снизить окружные нагрузки в сепараторе, появляющиеся при повышенных радиальных давлениях в опоре. Так, элемент качения, находящийся в секторе действия нагрузки, деформируется, в результате чего расстояние между опорными поверхностями уменьшается. Чтобы “затолкать” следующий за ним элемент качения в сектор действия нагрузки необходимо приложить усилие, которое в подшипнике качения передается по окружности сепаратора от элемента качения, выходящего из сектора нагрузки. При этом величина прикладываемого к элементу качения усилия тем больше, чем больше отклонение от среднего расстояния между опорными поверхностями, которое зависит от прогиба опорной поверхности между элементами качения, а также от величины деформации наиболее нагруженного элемента. Величина прогиба при одинаковом давлении на опору тем меньше, чем меньше расстояние между элементами качения, а величина деформации элемента тем меньше, чем большее число элементов в подшипнике.An additional effect of increasing the bearing capacity of the bearing is manifested by increasing the strength and stiffness of the cage, which reduces the width of its transverse jumpers and, accordingly, the distance between the rolling elements 1 with an increase in the number of the latter in the bearing. Reducing the distance between the rolling elements, in turn, allows to reduce the circumferential loads in the separator, which appear at elevated radial pressures in the support. So, the rolling element located in the sector of the load is deformed, as a result of which the distance between the supporting surfaces is reduced. In order to “push” the next rolling element into the load action sector, it is necessary to apply a force that is transmitted in the rolling bearing around the circumference of the separator from the rolling element coming out of the load sector. In this case, the magnitude of the force applied to the rolling element is greater, the greater the deviation from the average distance between the supporting surfaces, which depends on the deflection of the supporting surface between the rolling elements, as well as on the strain value of the most loaded element. The magnitude of the deflection at the same pressure on the support, the smaller the smaller the distance between the rolling elements, and the magnitude of the deformation of the element the smaller the greater the number of elements in the bearing.

В варианте изготовления подшипника с уплотнителями 9, которые могут быть выполнены из упругого антифрикционного материала в виде кольцевых элементов, установленных в радиальных канавках 10 опор 3 и 4, возможно осуществление его работы в качестве гидростатического подшипника. Возможность же надежного уплотнения подшипника появляется только в случае минимизации зазора между сепаратором 2 (имеющим участки неразрывной кольцевой поверхности) и опорными поверхностями 5 и 6. При использовании уплотнителей 9 возможно проявление дополнительного эффекта - демпфирования ударных нагрузок в подшипнике за счет их упругости.In the embodiment of the manufacture of the bearing with seals 9, which can be made of elastic antifriction material in the form of ring elements installed in the radial grooves 10 of the bearings 3 and 4, it is possible to operate as a hydrostatic bearing. The possibility of reliable bearing sealing appears only if the gap between the cage 2 (having sections of an inextricable annular surface) and the supporting surfaces 5 and 6 is minimized. When using seals 9, an additional effect may occur - damping of shock loads in the bearing due to their elasticity.

Таким образом, при использовании заявленного способа изготовления комбинированного подшипника, в одной опоре возможна комбинация трех типов подшипников: качения, скольжения и гидростатического. Такое комбинирование особенно эффективно в случае применения подшипника в двигателях внутреннего сгорания, работающих в широком диапазоне нагрузок и скоростей вращения.Thus, when using the claimed method of manufacturing a combined bearing, in one support a combination of three types of bearings is possible: rolling, sliding and hydrostatic. Such a combination is especially effective in the case of bearing application in internal combustion engines operating in a wide range of loads and rotational speeds.

В случае применения элементов качения 1, выполненных из металла, процесс формирования сепаратора 2 с нагревом его материала можно совместить с одним из этапов термообработки металлических элементов качения 1, например отпуском. Возможна также повторная их закалка совместно с охлаждением изготовленного сепаратора 2.In the case of using rolling elements 1 made of metal, the formation of the separator 2 with heating of its material can be combined with one of the stages of heat treatment of metal rolling elements 1, for example, tempering. It is also possible to re-quench them together with cooling the manufactured separator 2.

Возможен вариант нанесения покрытия на элементы качения 1 перед установкой их в форму сепаратора, например хрупкой керамики, которую после формирования сепаратора 2 откалывают с поверхности элементов качения 1, создавая требуемый зазор между поверхностями элементов качения 1 и сепаратором 2. При этом в качестве защитного покрытия могут использовать теплоизоляционный материал для предохранения элементов качения 1 от перегрева при формировании сепаратора 2.It is possible to coat the rolling elements 1 before installing them in the form of a separator, for example brittle ceramics, which, after the formation of the separator 2, is chipped off the surface of the rolling elements 1, creating the required gap between the surfaces of the rolling elements 1 and the separator 2. Moreover, they can be used as a protective coating use heat-insulating material to protect the rolling elements 1 from overheating during the formation of the separator 2.

В случае выполнения элементов качения 1 из керамики проблема их перегрева при изготовлении сепаратора 2 отпадает.If the rolling elements 1 are made of ceramic, the problem of their overheating in the manufacture of the separator 2 disappears.

Возможен вариант выполнения элементов качения в виде роликов 11 с рабочими поверхностями 12, контактирующими с опорными поверхностями 5 и 6. Перед установкой роликов в форму сепаратора на их шлифованных рабочих поверхностях 12 выполняют кольцевые проточки с образованием толкающих кольцевых поверхностей 13. После формирования сепаратора 2 осуществляют обработку рабочих поверхностей 12, образуя между ними и сепаратором 2 необходимый зазор.A possible embodiment of the rolling elements in the form of rollers 11 with working surfaces 12 in contact with the supporting surfaces 5 and 6. Before installing the rollers in the form of a separator on their polished working surfaces 12, annular grooves are formed to form pushing annular surfaces 13. After forming the separator 2, processing working surfaces 12, forming between them and the separator 2 the necessary clearance.

При работе такого подшипника взаимодействие сепаратора 2 с роликами 11 осуществляется только посредством их толкающих поверхностей 13. В этом случае уменьшается мощность трения скольжения за счет его переноса в пару трения с поверхностью меньшего диаметра. Кроме того, увеличивается жесткость сепаратора 2, что позволяет сократить до минимума расстояние между рабочими поверхностями 12 роликов 11, а значит увеличить нагрузочную способность подшипника.During the operation of such a bearing, the interaction of the separator 2 with the rollers 11 is carried out only by means of their pushing surfaces 13. In this case, the sliding friction power decreases due to its transfer to the friction pair with a surface of a smaller diameter. In addition, the stiffness of the separator 2 is increased, which allows to minimize the distance between the working surfaces 12 of the rollers 11, and thus increase the bearing capacity of the bearing.

Следует при этом отметить, что только при использовании заявленного способа изготовления подшипника уменьшение площади рабочих поверхностей роликов 11 из-за выполнения проточек не приведет к снижению его нагрузочной способности. Вместо “потерянной” поверхности ролика 11 нагрузка будет восприниматься “появившейся” на ее месте поверхностью сепаратора 2. Таким образом, комбинируя соотношением поверхностей качения и скольжения, можно приспособить подшипник для различных условий работы. В варианте выполнения подшипника с элементами качения, выполненными в виде шариков (см. фиг.5), поверхности качения минимальны, а поверхности скольжения и жесткость сепаратора (за счет появления кольцевых ребер жесткости) максимальна. Однако в отличие от варианта с проточенными роликами 11 (фиг.12), окружные усилия в нем передаются при непосредственном контакте сепаратора и рабочих поверхностей шариков, то есть при повышенных потерях на трение и большем нагреве подшипника. По всей видимости, шариковый комбинированный подшипник целесообразно использовать в механизмах с гарантированной подачей смазки, большую часть времени работающих в узком диапазоне оптимальных для него скоростей вращения, то есть преимущественно в качестве подшипника скольжения с минимальными потерями на трение и повышенным ресурсом.It should be noted that only when using the claimed method of manufacturing a bearing, a decrease in the area of the working surfaces of the rollers 11 due to the grooves will not lead to a decrease in its load capacity. Instead of the “lost” surface of the roller 11, the load will be perceived by the surface of the separator 2 that “appeared” in its place. Thus, by combining the ratio of the rolling and sliding surfaces, the bearing can be adapted to various operating conditions. In an embodiment of the bearing with rolling elements made in the form of balls (see FIG. 5), the rolling surfaces are minimal, and the sliding surfaces and the stiffness of the cage (due to the appearance of ring stiffeners) are maximum. However, unlike the variant with the machined rollers 11 (Fig. 12), the circumferential forces in it are transmitted by direct contact of the separator and the working surfaces of the balls, that is, with increased friction losses and greater heating of the bearing. Most likely, it is advisable to use a ball combined bearing in mechanisms with guaranteed lubricant supply, working most of the time in a narrow range of optimal rotation speeds for it, that is, mainly as a sliding bearing with minimal friction losses and increased resource.

В некоторых областях применения более дешевым и удобным может оказаться вариант изготовления подшипника с раздельным выполнением частей сепаратора с последующим их объединением в единую деталь в сборе с элементами качения.In some applications, it may be cheaper and more convenient to produce a bearing with separate execution of the separator parts and then combine them into a single assembly with rolling elements.

Указанный вариант может быть реализован следующим образом. Между размещенными в форме 7 элементами качения 1 устанавливают дистанционные тела 14, после чего форму заполняют материалом, формируя кольцевые силовые элементы 15, объединяющие дистанционные тела 14 в единую деталь. При этом для изготовления дистанционных тел 14 и кольцевых элементов 15 выбираются материалы со свойствами, соответствующими выполняемым ими функциями. Например, дистанционные тела 14 выполняются из материала с антифрикционными свойствами, а кольцевые элементы 15 - из материала с высокими удельными прочностными характеристиками. Для соединения с элементами 15 на торцах дистанционных тел 14 выполняют хвостовики 16 с формой, предотвращающей разъединение частей сепаратора.The specified option can be implemented as follows. Between the rolling elements 1 placed in the mold 7, distance bodies 14 are installed, after which the mold is filled with material, forming annular force elements 15, combining the distance bodies 14 into a single part. In this case, for the manufacture of the distant bodies 14 and the ring elements 15, materials with properties corresponding to the functions performed by them are selected. For example, the distant bodies 14 are made of a material with antifriction properties, and the annular elements 15 are made of a material with high specific strength characteristics. To connect with the elements 15 at the ends of the distance bodies 14, shanks 16 are made with a shape that prevents separation of the separator parts.

Перед соединением дистанционных тел 14 с кольцевыми элементами 15 в форме размещают кольцевые прокладки 17. В описываемом варианте выполнения прокладки 17 с прорезями под хвостовики 16 устанавливают вплотную к торцевым поверхностям элементов качения 1 с обеих сторон в плоскости вращения подшипника. Прокладки 17 при изготовлении подшипника предотвращают попадание материала одной из составных частей сепаратора в зону с уже сформированными частями сепаратора. Например, после установки дистанционных тел 14 в форму прокладки 17 предотвращают попадание материала кольцевых элементов 15 в зазоры между телами 14 и элементами 1.Before connecting the distant bodies 14 with the annular elements 15, annular gaskets 17 are placed in the form. In the described embodiment, the gaskets 17 with slots for the shanks 16 are mounted close to the end surfaces of the rolling elements 1 on both sides in the plane of rotation of the bearing. Gaskets 17 in the manufacture of the bearing prevent the ingress of material of one of the constituent parts of the separator into the zone with the already formed parts of the separator. For example, after installing the remote bodies 14 in the form of the gasket 17, the material of the annular elements 15 is prevented from entering the gaps between the bodies 14 and the elements 1.

При работе изготовленного таким образом подшипника уменьшается трение элемента качения 1 с сепаратором, так как взаимодействие происходит с антифрикционным материалом тела 14, а в случае применения роликов в качестве элементов качения 1 взаимодействие торцевых поверхностей роликов происходит по поверхности прокладки 17, обладающей антифрикционными свойствами. Прочность сепаратора обеспечивается за счет надежного крепления тел 14 с кольцевыми элементами 15, осуществляемого без дополнительных затрат на точность изготовления сопрягаемых деталей, только путем формования сепаратора, например, заливкой хвостовиков 16 расплавленным материалом кольцевых элементов 15.During operation of a bearing made in this way, the friction of the rolling element 1 with the separator is reduced, since the interaction occurs with the antifriction material of the body 14, and in the case of using rollers as the rolling elements 1, the end surfaces of the rollers interact along the surface of the gasket 17 having antifriction properties. The strength of the separator is ensured by the reliable fastening of the bodies 14 with the ring elements 15, carried out without additional costs for the accuracy of the manufacture of the mating parts, only by molding the separator, for example, by filling the shanks 16 with the molten material of the ring elements 15.

Возможно также использование прокладок 17 в качестве уплотнения подшипника, например, при изготовлении закрытых подшипников или при подаче смазки под давлением в его рабочие сопряжения. В качестве такого материала может быть использован материал на основе графита типа “графлекс”, который обладает антифрикционными и упругими свойствами, а также обладает значительной теплостойкостью и используется в промышленности в качестве материала для сальников в высокооборотных и теплонапряженных узлах, прокладок и т.д.It is also possible to use gaskets 17 as a bearing seal, for example, in the manufacture of sealed bearings or when applying lubricant under pressure to its working interface. As such a material, a graphlex-based material can be used, which has antifriction and elastic properties, and also has significant heat resistance and is used in industry as a material for oil seals in high-speed and heat-stressed units, gaskets, etc.

Таким образом, при использовании заявленного способа изготовления комбинированного подшипника появляется возможность достичь максимально возможные грузоподъемность и скорость его вращения в заданных габаритах, то есть достичь максимальных удельных параметров опоры. При этом максимальную грузоподъемность опоры можно обеспечить и при эксплуатации на малых скоростях вращения за счет использования дополнительных возможностей гидростатического эффекта.Thus, when using the claimed method of manufacturing a combined bearing, it becomes possible to achieve the maximum possible load capacity and speed of rotation in the given dimensions, that is, to achieve maximum specific bearing parameters. At the same time, the maximum bearing capacity can be ensured even when operating at low speeds due to the use of additional features of the hydrostatic effect.

Claims

1. A method of manufacturing a combined bearing, which consists in the manufacture of rolling elements, a cage, inner and outer bearings with abutment surfaces, characterized in that at least the rolling elements are placed in a mold, which is then filled with cage material, forming a cage assembly with rolling elements , the separator is performed with the possibility of the formation of slip pairs between the surfaces of the separator and the supporting surfaces of the outer and inner supports, as well as with the possibility of using the separator in honors sliding bearing bushing load for load transfer from one support to the other, wherein the separator after extraction from the mold is performed finishing accommodated therein the rolling elements to form a clearance between the rolling elements and cage.

2. The method according to claim 1, characterized in that before filling the mold with the material of the separator, it additionally contains annular gaskets made of material with antifriction properties, which are placed in the plane of rotation of the bearing on two opposite sides of the rolling elements with the possibility of contacting with their surfaces, interacting with supporting surfaces.

3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that distance bodies made of a material with antifriction properties are additionally placed between the rolling elements in the mold, and in the process of subsequent filling of the form with the separator material, ring force elements are formed that combine the distance bodies in single item.

4. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the separator is formed in stages, previously forming distance bodies directly in the form between the rolling elements, and then ring force elements are formed that combine the distance bodies into a single part.

5. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the ring force elements are additionally placed on two sides of the rolling elements, and during the subsequent filling of the mold with the separator material, distance bodies are formed, combining the ring force elements into a single part.

6. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the separator is formed in stages, pre-forming ring force elements directly in the form, and then distance bodies are formed between the rolling elements, combining distance bodies and ring elements into a single part.

7. The method according to any one of claims 3 to 6, characterized in that the annular gaskets are additionally used as sealants for the volume of the annular cavity in which the rolling elements are installed, to prevent the separator material from entering the latter when forming the annular force elements.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the form with rolling elements is filled with molten material of the separator.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the mold is reinforced before filling the separator material.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the surface of the separator, forming a pair of slides with supporting surfaces, after removing it from the mold is further processed.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the gap between the rolling elements and the separator is formed by applying a protective coating to their surface, which, after the formation of the separator, is removed by processing.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the cavity between the surfaces of the separator and the supporting surfaces are sealed.

13. The method according to p. 12, characterized in that the seals are in the form of annular radial grooves on the supporting surfaces in which the sealing ring elements are made of material with antifriction properties in contact with the surfaces of the separator.

14. The method according to 14, characterized in that as the seals use ring gaskets that are installed in the form in the process of forming the separator.

15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the rolling elements are in the form of rollers with working surfaces in contact with the supporting surfaces, and before installing the rollers in the form of a separator, push ring surfaces are formed by making transverse ring rollers on the working surfaces groove, in this case, after the formation of the separator assembly with the rollers, the working surfaces of the roller are processed, forming a radial clearance between the working surfaces of the roller and the separator.