RU2262016C1

RU2262016C1 - Roller bearing

Info

Publication number: RU2262016C1
Application number: RU2004107439/11A
Authority: RU
Inventors: А.А. Сарычев (RU); А.А. Сарычев
Original assignee: Сарычев Александр Александрович
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2005-10-10

Abstract

FIELD: machinery engineering, particularly roller bearings.

SUBSTANCE: roller bearing comprises racers, rolling members installed in-between and retainer shaped as ring with depressions for rolling member receiving and having bridges between the depressions. Retainer also has side bridges with extensions bent at an angle to radial plane. Apexes of extensions have roughness comparable with that of working rolling member surfaces and face axes of rolling member rotation. The apexes are shaped and dimensioned to mate axial orifices formed in rolling members to bring the apexes into cooperation with the orifices. Distance between the apexes is less than rolling member dimension. Bridges between retainer depressions are spaced equal or greater distance from axis of roller bearing rotation.

EFFECT: reduced rotational resistance.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а в частности к подшипникам качения, работающим в узлах машин и механизмов.The invention relates to the field of engineering, and in particular to rolling bearings operating in the nodes of machines and mechanisms.

Известен стандартный подшипник качения (ПК), содержащий два кольца установленные между ними тела качения (ТК) и направляемый одним из колец массивный сепаратор с гнездами под тела качения [1].Known standard rolling bearing (PC), containing two rings installed between them rolling elements (TC) and sent by one of the rings massive cage with slots for rolling elements [1].

Известно также, что сопротивление вращению в ПК зависит от потерь на трение между сепаратором и сопряженными с ним деталями и связано с конструкцией деталей ПК. При прочих равных условиях (без учета трения в контакте тел качения с дорожками качения колец) потери на трение в первую очередь определяются условиями трения сепаратора о бортики направляющего его кольца ПК и трения тел качения о поверхность гнезд сепаратора, а также следующими не мало важными факторами, зависящими от конструктивных параметров сепаратора, такими как масса, размеры и материал сепаратора - способ базирования (направления или центрирования) сепаратора, форма и размеры элементов базирования сепаратора - установленные зазоры между сепаратором и сопряженными с ним деталями. Кроме того, потери на трение в подшипниках качения связаны со способностью сепаратора к демпфированию ударных нагрузок, способностью сепаратора удерживать на своей поверхности смазывающее вещество (СВ) с условиями циркуляции СВ во внутренней полости подшипника качения. При этом потери на трение в подшипниках качения зависят от площадей и шероховатостей поверхностей деталей, линейных скоростей скольжения и усилий, действующих в местах касания трущихся поверхностей.It is also known that the rotation resistance in a PC depends on the friction loss between the separator and its associated parts and is associated with the design of the PC parts. All other things being equal (without taking into account friction in the contact of the rolling elements with the raceways of the rings), the friction losses are primarily determined by the conditions of friction of the separator against the sides of the guide ring PC and friction of the rolling bodies against the surface of the separator nests, as well as by the following important factors, depending on the design parameters of the separator, such as the mass, dimensions and material of the separator - the method of basing (direction or centering) of the separator, the shape and dimensions of the elements of the separator - the set gap s between the separator and its associated parts. In addition, friction losses in rolling bearings are related to the ability of the separator to dampen shock loads, the ability of the separator to hold lubricant (CB) on its surface with the conditions for circulation of CB in the inner cavity of the rolling bearing. In this case, the friction losses in the rolling bearings depend on the areas and surface roughness of the parts, linear sliding velocities and forces acting in the places where the friction surfaces touch.

Недостатком конструкции подшипника качения [1] является то, что ПК содержит так называемый массивный сепаратор, который занимает значительную часть внутренней полости ПК, имеет относительно большую массу и направляется одним из колец (базируется на одном из колец). Трение, возникающее в местах касания сепаратора с телами качения и с кольцом подшипника качения, направляющим сепаратор, достигает значительной величины, в результате чего ПК имеет относительно большое сопротивление вращению.A disadvantage of the design of the rolling bearing [1] is that the PC contains the so-called massive separator, which occupies a significant part of the internal cavity of the PC, has a relatively large mass and is guided by one of the rings (based on one of the rings). Friction arising at the contact points of the separator with the rolling bodies and with the rolling bearing ring guiding the separator reaches a significant value, as a result of which the PC has a relatively high resistance to rotation.

Известен ряд технических решений, направленных на уменьшение сопротивления вращению ПК за счет снижения потерь на трение в подшипниках качения, в конструкциях которых применяется массивный сепаратор. Например, такое как подшипник качения, содержащий два кольца и установленные между ними тела качения, и, по меньшей мере, один сепаратор для радиальных роликовых подшипников, в котором между опорными бортами имеются цилиндрические гнезда для роликов; на наружной поверхности сепаратора выполнены сегментные вырезы, расположенные против каждого гнезда для роликов [2]. Или такое, как подшипник качения, содержащий два кольца и установленные между ними тела качения, и, по меньшей мере, один сепаратор роликоподшипника, содержащий кольцо, центрирующееся по одному из колец подшипника, и гнезда для размещения тел качения, разделенные перемычками, изогнутыми в средней части, лежащие ниже оси ролика и параллельно ей, а также выступы, удерживающие тела качения от смещения; участки перемычки, расположенные по обе стороны от средней части, выполнены прямолинейными и расположены под углом к оси тел качения, а выступы размещены на внутренней стороне средней части перемычек [3].A number of technical solutions are known aimed at reducing the resistance to rotation of a PC by reducing friction losses in rolling bearings, the designs of which use a massive separator. For example, such as a rolling bearing, containing two rings and rolling bodies mounted between them, and at least one cage for radial roller bearings, in which there are cylindrical roller slots between the supporting sides; on the outer surface of the separator made segment cutouts located against each slot for rollers [2]. Or, such as a rolling bearing, containing two rings and rolling bodies installed between them, and at least one roller bearing cage, containing a ring centered on one of the bearing rings, and sockets for accommodating rolling bodies, separated by jumpers bent in the middle parts lying below the axis of the roller and parallel to it, as well as protrusions that hold the rolling bodies from displacement; sections of the jumper located on both sides of the middle part are made rectilinear and are located at an angle to the axis of the rolling bodies, and the protrusions are placed on the inner side of the middle part of the jumpers [3].

Недостатком таких конструкций подшипников качения является то, что сепаратор направляется (центрируется) поверхностью одного из колец. Между соприкасающимися поверхностями сепаратора и направляющего кольца ПК возникает трение скольжения, которое тем больше, чем больше площадь касания и меньше зазор, разделяющий поверхности деталей. Несмотря на выполнение сегментных вырезов на поверхности сепаратора или исключение касания сепаратора с одним из двух бортиков кольца, направляющего сепаратор, трение между сепаратором и кольцом полностью не устранено. Тела качения касаются со взаимным скольжением гнезд сепаратора по относительно большой площади, так как гнезда для тел качения по форме и размерам выполнены соответствующими форме и размерам установленных в них тел качения. При этом попадание смазывающего вещества в зазор между гнездами сепаратора и телами качения затруднено из-за того, что сепаратор выполнен массивным и занимает значительную часть внутренней полости ПК. Сепараторы таких конструкций имеют сравнительно большие размеры и массу, которые непосредственно влияют на величину усилий, действующих в местах касания поверхностей ТК и гнезд сепаратора. Кроме того, линейная скорость скольжения поверхности тела качения по поверхности гнезда сепаратора всегда равна наибольшей линейной скорости для данного подшипника качения и для данных условий и режимов работы подшипника качения. Так как потери на трение в подшипнике качения зависят от условий циркуляции СВ во внутренней полости подшипника качения или от способности подшипника качения пропускать через внутреннюю полость СВ, предназначенное для его охлаждения и смазки, то сравнительно большие размеры сепаратора не способствуют уменьшению потерь на трение в ПК. Поэтому конструкции таких подшипников качения имеют сравнительно большое сопротивление вращению, что ухудшает условия работы подшипника качения.The disadvantage of such designs of rolling bearings is that the cage is guided (centered) by the surface of one of the rings. Between the contacting surfaces of the separator and the guide ring of the PC, sliding friction occurs, which is greater, the larger the contact area and the smaller the gap separating the surfaces of the parts. Despite making segment cutouts on the surface of the separator or eliminating the contact of the separator with one of the two sides of the ring guiding the separator, the friction between the separator and the ring has not been completely eliminated. The rolling bodies relate with the mutual sliding of the separator sockets over a relatively large area, since the nests for the rolling bodies in shape and size are made corresponding to the shape and dimensions of the rolling bodies installed in them. At the same time, getting the lubricant into the gap between the separator sockets and rolling elements is difficult due to the fact that the separator is massive and occupies a significant part of the PC internal cavity. Separators of such structures have a relatively large size and mass, which directly affect the magnitude of the forces acting in the places of contact of the surfaces of the fuel cells and separator sockets. In addition, the linear sliding velocity of the surface of the rolling body along the surface of the cage seat is always equal to the highest linear velocity for a given rolling bearing and for these conditions and operating conditions of the rolling bearing. Since the friction loss in the rolling bearing depends on the circulation conditions of the CB in the inner cavity of the rolling bearing or on the ability of the rolling bearing to pass through the internal cavity of the CB intended for its cooling and lubrication, the relatively large dimensions of the separator do not contribute to the reduction of friction losses in the PC. Therefore, the designs of such rolling bearings have a relatively large resistance to rotation, which worsens the operating conditions of the rolling bearing.

Известны также другие технические решения, направленные на уменьшение сопротивления вращению подшипников качения за счет уменьшения трения и повышения работоспособности сепаратора, в которых вместо массивных сепараторов применяются другие конструкции сепараторов, например штампованные сепараторы. Одним из таких технических решений является подшипник качения, содержащий два кольца и установленные между ними тела качения и, по меньшей мере, один сепаратор роликового подшипника, состоящий из кольца с разделенными перемычками гнездами для размещения роликов и с торцовыми радиально расположенными буртами, удерживающими ролики от смещения в осевом направлении; в местах расположения вершин окон перемычки снабжены выступами, расположенными параллельно буртам кольца в том же направлении и образованными отогнутыми краями пазов, выполненных в теле кольца [4]. Другим аналогичным техническим решением является подшипник качения, содержащий два кольца и установленные между ними тела качения и, по меньшей мере, один сепаратор роликового подшипника с разделенными перемычками гнездами под тела качения и с отбортованным краем с выступами, отогнутыми над перемычками параллельно оси подшипника; в каждом промежутке между выступами отбортованного края сепаратора и на его неотбортованном крае выполнены параллельные гнездам прорези, при этом участки сепаратора, находящиеся между прорезью и отбортованным краем и между прорезью и гнездом на неотбортованном крае, выгнуты внутрь сепаратора по радиусу до контакта с телами качения [5].Other technical solutions are also known aimed at reducing the resistance to rotation of rolling bearings by reducing friction and increasing the efficiency of the separator, in which other designs of separators are used instead of massive separators, for example stamped separators. One of such technical solutions is a rolling bearing, containing two rings and rolling bodies installed between them and at least one roller bearing cage, consisting of a ring with separated jumpers for housings to accommodate the rollers and with radial end collars holding the rollers against displacement in axial direction; at the locations of the tops of the windows, the jumpers are equipped with protrusions parallel to the collars of the ring in the same direction and formed by the bent edges of the grooves made in the body of the ring [4]. Another similar technical solution is a rolling bearing, containing two rings and rolling bodies installed between them and at least one cage of a roller bearing with jumpers separated by sockets for rolling elements and with a flanged edge with protrusions bent over the jumpers parallel to the bearing axis; in each gap between the protrusions of the flanged edge of the separator and on its unflanged edge, slots are made parallel to the nests, while the sections of the separator located between the slot and the flanged edge and between the slot and the nest on the unflatted edge are bent radially into the separator to contact with the rolling bodies [5 ].

Недостатки таких конструкций подшипников качения заключаются в следующем.The disadvantages of such designs of rolling bearings are as follows.

В сепараторах выполнены конструктивные элементы, благодаря которым касание поверхностей гнезд с поверхностями ТК заменено касанием поверхностей перемычек и выступов с поверхностями ТК. Это позволило несколько уменьшить площадь касания, но незначительно уменьшило сопротивление вращению подшипника качения. Это связано с тем, что касание поверхностей перемычек и выступов с поверхностью ТК происходит при наибольшей линейной скорости скольжения. Несмотря на то, что сепараторы этих подшипников качения выполнены из тонкостенного материала, например, штамповкой из стальных листов, они имеют не намного меньшую массу по сравнению с массивными сепараторами, выполненными из толстостенного металла, например механической обработкой из латунных отливок. Выступы, расположенные на перемычках, и бурты препятствуют свободной циркуляции смазывающего вещества во внутренней полости ПК, что создает дополнительное трение и тем самым увеличивает сопротивление вращению подшипника качения. Кроме того, сепараторы таких конструкций не нашли широкого распространения и, в основном, применяются в роликовых радиальных и игольчатых подшипниках качения.Structural elements are made in the separators, due to which the contact of the surfaces of the nests with the surfaces of the TC is replaced by the contact of the surfaces of jumpers and protrusions with the surfaces of the TC. This allowed to slightly reduce the contact area, but slightly reduced the resistance to rotation of the rolling bearing. This is due to the fact that the surfaces of the lintels and protrusions touch the TC surface at the highest linear sliding speed. Despite the fact that the separators of these rolling bearings are made of thin-walled material, for example, by stamping from steel sheets, they have not much less mass compared to massive cages made of thick-walled metal, for example by machining from brass castings. The protrusions located on the jumpers and shoulders prevent the free circulation of the lubricant in the internal cavity of the PC, which creates additional friction and thereby increases the resistance to rotation of the rolling bearing. In addition, separators of such designs are not widely used and are mainly used in roller radial and needle roller bearings.

Наиболее близким техническим решением, направленным на уменьшение сопротивления вращению подшипника качения за счет повышения надежности сепаратора, принятым в качестве прототипа, является подшипник качения, содержащий кольца и установленные между ними тела качения, и, по меньшей мере, один сепаратор подшипника качения, имеющий форму кольца, с гнездами для тел качения, с перемычками между ними в виде дугообразных лепестков и боковыми перемычками, выполненный с отбортованными в противоположные стороны краями и с радиальными выступами на боковых перемычках, при этом упомянутые выступы и лепестки одинаково направлены [6].The closest technical solution aimed at reducing the resistance to rotation of the rolling bearing by increasing the reliability of the separator, adopted as a prototype, is a rolling bearing containing rings and installed rolling elements between them, and at least one rolling bearing cage having a ring shape , with slots for rolling elements, with jumpers between them in the form of arched petals and side jumpers, made with edges flanged in opposite directions and with radial protrusions and lateral jumpers, while the above-mentioned protrusions and petals are equally directed [6].

Недостатки такого подшипника качения заключаются в том, что конструкция сепаратора не позволяет устранить причины возникновения трения. Это связано с тем, что сепаратор центрируется (базируется) по телам качения при помощи перемычек гнезд, выполненных в виде лепестков, и взаимодействует с трением скольжения боковыми перемычками с ТК, а радиальные выступы боковых перемычек сепаратора имеют возможность соприкасаться с ТК и вызывают дополнительное трение. Все это не позволяет существенно уменьшить сопротивление вращению. Конструкция сепаратора имеет относительно большую ширину, из-за чего приходится уменьшать размер ТК, что снижает основной параметр ПК - грузоподъемность. Величина осевого размера (ширина) сепаратора особенно сказывается на работе двухрядных ПК, в которых может возникнуть нежелательное трение сопряженных торцов сепараторов друг о друга, что увеличивает сопротивление вращению. Конструкция сепаратора сложна из-за необходимости формировать перемычки гнезд в виде лепестков, что требует достижения необходимой точности при изготовлении, так как от этого зависит работоспособность и сепаратора, и ПК в целом.The disadvantages of such a rolling bearing are that the design of the separator does not eliminate the causes of friction. This is due to the fact that the separator is centered (based) on the rolling bodies using the bridge jumpers made in the form of petals and interacts with sliding friction by the side jumpers with the TC, and the radial protrusions of the separator side jumpers have the ability to come into contact with the TC and cause additional friction. All this does not significantly reduce the resistance to rotation. The design of the separator has a relatively large width, which is why it is necessary to reduce the size of the TC, which reduces the main parameter of the PC - load capacity. The size of the axial size (width) of the separator especially affects the operation of double-row PCs, in which undesirable friction of the conjugate ends of the separators against each other can occur, which increases the resistance to rotation. The design of the separator is complicated because of the need to form jumper nests in the form of petals, which requires achieving the necessary accuracy in the manufacture, since the operability of both the separator and the PC as a whole depends on this.

Целью изобретения является уменьшение сопротивления вращению подшипника качения за счет снижения потерь на трение между сепаратором и сопряженными с ним деталями.The aim of the invention is to reduce the resistance to rotation of the rolling bearing by reducing friction losses between the separator and its associated parts.

Указанная цель достигается тем, что подшипник качения, содержащий кольца и установленные между ними тела качения и, по меньшей мере, один сепаратор, имеющий форму кольца с гнездами для тел качения с перемычками между ними и боковыми перемычками с выступами, отличающийся тем, что выступы боковых перемычек сепаратора изгибают под любым технически выполнимым углом к радиальной плоскости ПК, в том числе под углом 90° (параллельно оси ПК), или 0° (перпендикулярно оси ПК), или под углом, равным начальному углу контакта ПК, и вершинами направляют в сторону осей вращения ТК. Каждое тело качения снабжают сквозным или, по меньшей мере, одним глухим осевым отверстием, которым придают форму поверхностей вращения, например, полусферы, конуса, цилиндра, или любую другую форму поверхности, или комбинации нескольких форм поверхностей, и ось вращения располагают на оси вращения ТК. В каждом гнезде сепаратора вершины обоих выступов боковых перемычек сепаратора располагают на прямой, проходящей параллельно, или под некоторым углом к оси ПК, например под углом, равным начальному углу контакта ПК, и размещают на осях вращения ТК или в непосредственной близости от них у торцов ТК. Вершины выступов, по меньшей мере, одного из двух выступов боковых перемычек каждого гнезда сепаратора размещают в осевых отверстиях ТК. Вершины выступов боковых перемычек сепаратора по форме и размерам выполняют соответствующими форме и размерам осевых отверстий ТК и обеспечивают им возможность взаимодействовать своими поверхностями с поверхностями торцов и осевых отверстий ТК, например, с образованием зазоров, величины которыхпринимают не превышающими зазоров, предусматриваемых для установки ТК в гнезда сепаратора, или без зазоров, или с образованием натяга. Размеры ТК, перемычек, боковых перемычек и гнезд сепаратора выполняют с обеспечением гарантированного зазора между поверхностями ТК и поверхностями гнезд сепаратора не менее чем нормативный зазор, предусматриваемый для установки ТК в гнезда сепаратора. В каждом гнезде сепаратора расстояние между вершинами выступов боковых перемычек сепаратора выполняют меньше размера ТК, измеряемого в собранном ПК по прямой, соединяющей указанные вершины выступов боковых перемычек сепаратора. Поверхностям осевых отверстий ТК в местах, где они вступают во взаимодействие с поверхностями вершин выступов боковых перемычек сепаратора, придают шероховатость, сравнимую с шероховатостью рабочих поверхностей ТК, и устанавливают, например, соответствующей шероховатости полированной, или шлифованной, или выдавленной, или дернованной, или любой другой поверхности. Перемычки гнезд сепаратора устанавливают на меньшем или большем расстоянии от оси ПК, чем оси вращения ТК, и располагают параллельно или под некоторым углом к осям вращения ТК.This goal is achieved in that the rolling bearing containing rings and installed between them rolling elements and at least one cage having a ring shape with sockets for rolling elements with jumpers between them and side jumpers with protrusions, characterized in that the protrusions are lateral separator jumpers are bent at any technically feasible angle to the PC radial plane, including at an angle of 90 ° (parallel to the PC axis), or 0 ° (perpendicular to the PC axis), or at an angle equal to the initial contact angle of the PC, and their vertices are directed to defense of the axes of rotation of the TC. Each rolling body is provided with a through or at least one blind axial bore, which is shaped as rotation surfaces, for example, a hemisphere, cone, cylinder, or any other surface shape, or a combination of several surface shapes, and the axis of rotation is placed on the axis of rotation of the TC . In each separator slot, the vertices of both protrusions of the separator side jumpers are placed on a straight line running parallel to or at some angle to the PC axis, for example, at an angle equal to the initial contact angle of the PC, and placed on the axis of rotation of the TC or in close proximity to them at the ends of the TC . The vertices of the protrusions of at least one of the two protrusions of the side bridges of each separator socket are placed in the axial holes of the TC. The vertices of the protrusions of the side bridges of the separator in shape and size correspond to the shape and size of the axial holes of the TC and allow them to interact with their surfaces with the surfaces of the ends and axial holes of the TC, for example, with the formation of gaps, the values of which are not exceeding the gaps provided for installing the TC in the slots separator, or without gaps, or with the formation of interference. The dimensions of the TC, jumpers, side jumpers and separator sockets are performed to ensure a guaranteed gap between the surfaces of the TC and the surfaces of the separator sockets not less than the standard clearance provided for installing the TC in the separator sockets. In each separator slot, the distance between the vertices of the protrusions of the separator side jumpers is less than the size of the TC measured in the assembled PC in a straight line connecting the indicated vertices of the protrusions of the separator side jumpers. The surfaces of the axial holes of the TC in the places where they interact with the surfaces of the peaks of the protrusions of the side bridges of the separator, give a roughness comparable to the roughness of the working surfaces of the TC, and set, for example, the appropriate roughness polished, or polished, or extruded, or turf, or any another surface. The jumpers of the separator sockets are installed at a smaller or greater distance from the PC axis than the axis of rotation of the TC, and are parallel or at a certain angle to the axis of rotation of the TC.

Выступы боковых перемычек сепаратора изгибают под любым технически выполнимым углом к радиальной плоскости ПК, в том числе под углом 90° (параллельно оси ПК), или 0° (перпендикулярно оси ПК), или под углом, равным начальному углу контакта ПК для того, чтобы направить вершины выступов в сторону осей вращения ТК. Вершины выступов боковых перемычек сепаратора направляют в сторону осей вращения ТК с тем, чтобы расположить их вдоль оси ПК и разместить в непосредственной близости от осей вращения и у торцов ТК.The protrusions of the separator side jumpers are bent at any technically feasible angle to the PC radial plane, including at an angle of 90 ° (parallel to the PC axis), or 0 ° (perpendicular to the PC axis), or at an angle equal to the initial contact angle of the PC so that to direct the tops of the protrusions towards the axes of rotation of the TC. The vertices of the protrusions of the side bridges of the separator are directed towards the axes of rotation of the TC so as to position them along the axis of the PC and be placed in close proximity to the axis of rotation and at the ends of the TC.

Каждое тело качения снабжают, по меньшей мере, одним осевым отверстием, а в каждом гнезде сепаратора вершины обоих выступов располагают на прямой, проходящей параллельно или под некоторым углом к оси ПК, например под углом, равным начальному углу контакта ПК, и размещают на осях вращения ТК или в непосредственной близости от них у торцов ТК для того, чтобы разместить вершины выступов в осевых отверстиях ТК. Тела качения снабжают сквозными или глухими осевыми отверстиями для того, чтобы упростить конструкцию и обеспечить технологичность ее изготовления. Осевые отверстия ТК, при необходимости, могут быть использованы в качестве центровых отверстий при обработке рабочих поверхностей ТК. Снабжение ТК сквозными осевыми отверстиями обеспечивает возможность использования трубы в качестве заготовки для изготовления ТК, что также повышает технологичность конструкции. Осевым отверстиям ТК придают форму поверхностей вращения, например полусферы, конуса, цилиндра, или любую другую форму поверхности, или комбинации нескольких форм поверхностей, и ось вращения располагают на оси вращения ТК для того, чтобы обеспечить наименьший момент сил, необходимый для преодоления сил трения в местах касания поверхностей осевых отверстий ТК и вершин выступов, который тем меньше, чем меньше форма осевых отверстий ТК отличается от формы тел вращения и чем лучше их ось совпадает с осью вращения ТК.Each rolling element is provided with at least one axial hole, and in each nest of the separator, the vertices of both protrusions are placed on a straight line running parallel or at some angle to the axis of the PC, for example, at an angle equal to the initial contact angle of the PC, and placed on the rotation axes TC or in the immediate vicinity of them at the ends of the TC in order to place the tops of the protrusions in the axial holes of the TC. Rolling bodies are provided with through or blind axial holes in order to simplify the design and ensure the manufacturability of its manufacture. The axial holes of the TC, if necessary, can be used as center holes in the processing of the working surfaces of the TC. The supply of TC through axial holes provides the possibility of using the pipe as a workpiece for the manufacture of TC, which also increases the manufacturability of the design. The axial holes of the TCs are shaped like rotation surfaces, for example, a hemisphere, cone, cylinder, or any other surface shape, or a combination of several surface shapes, and the axis of rotation is placed on the axis of rotation of the TC in order to provide the smallest torque required to overcome the friction forces in places of contact of the surfaces of the axial holes of the TC and the peaks of the protrusions, which is the smaller, the smaller the shape of the axial holes of the TC differs from the shape of the bodies of revolution and the better their axis coincides with the axis of rotation of the TC.

Вершины выступов, по меньшей мере, одного из двух выступов боковых перемычек каждого гнезда сепаратора размещают в осевых отверстиях ТК для того, чтобы обеспечить центрирование (базирование) сепаратора по ТК в местах, где линейные скорости скольжения между поверхностями ТК и сепаратора минимальны. Так как каждое тело качения при работе ПК вращается вокруг своей оси и все ТК совместно с сепаратором совершают вращательное движение вокруг оси ПК, то наибольшие линейные скорости перемещения поверхностей ТК относительно поверхностей сепаратора находятся на наружных поверхностях тел качения, а наименьшие - вблизи их осей вращения. Момент сил, необходимый для преодоления сил трения в местах касания поверхностей ТК и вершин выступов, тем меньше, чем ближе к оси вращения ТК находятся эти поверхности. Поэтому центрирование сепаратора в ПК по поверхностям осевых отверстий ТК, лежащим вблизи осей вращения ТК, позволяет снизить потери на трение. Базирование сепаратора поверхностями вершин выступов боковых перемычек может осуществляться на каждом теле качения как по поверхностям обоих краев сквозного, или двух глухих осевых отверстий тела качения, так и по поверхности одного края сквозного, или одного глухого осевого отверстия тела качения со стороны одного торца ТК и по поверхности торца на оси вращения ТК со стороны другого торца ТК. Размещение вершин выступов в центровых отверстиях ТК позволяет уменьшить величину осевого размера (ширину) сепаратора, или при той же ширине сепаратора увеличить размер ТК и тем самым увеличить грузоподъемность ПК, или увеличить зазоры между поверхностями ТК и боковыми перемычками сепаратора и тем самым улучшить условия смазывания деталей ПК. Указанные элементы и их расположение позволяют несколько упростить конструкцию сепаратора в части выполнения перемычек между гнездами, так как отпадает необходимость формировать на перемычках между гнездами сепаратора элементы центрирования сепаратора. При этом перемычки между гнездами сепаратора могут быть выполнены в поперечном сечении простой формы, например прямоугольной, что повышает технологичность конструкции сепаратора.The vertices of the protrusions of at least one of the two protrusions of the side bridges of each separator socket are placed in the axial holes of the TC in order to center (base) the separator along the TC in places where the linear sliding speeds between the surfaces of the TC and the separator are minimal. Since each rolling body rotates around its axis during PC operation and all TCs together with the separator rotate around the PC axis, the highest linear velocities of the TC surfaces relative to the separator surfaces are on the outer surfaces of the rolling bodies, and the smallest - near their rotation axes. The moment of forces necessary to overcome the friction forces at the points of contact of the TC surfaces and the tips of the protrusions, the less, the closer to the axis of rotation of the TC are these surfaces. Therefore, the centering of the separator in the PC on the surfaces of the axial holes of the TC lying near the axis of rotation of the TC, allows to reduce friction losses. The separator is based on the surfaces of the peaks of the protrusions of the side bridges can be carried out on each rolling body both on the surfaces of both edges of the through, or two blind axial openings of the rolling body, and on the surface of one edge of the through, or one blind axial opening of the rolling body from one end of the TC and along end surface on the axis of rotation of the TC from the side of the other end of the TC. Placing the peaks of the protrusions in the center holes of the TC allows reducing the axial size (width) of the separator, or with the same separator width, increasing the size of the TC and thereby increasing the load capacity of the PC, or increasing the gaps between the surfaces of the TC and the side separators of the separator and thereby improving lubrication conditions for parts PC. The indicated elements and their arrangement make it possible to somewhat simplify the design of the separator in terms of making jumpers between the sockets, since there is no need to form separator centering elements on the jumpers between the sockets of the separator. In this case, the jumpers between the separator sockets can be made in a cross section of a simple shape, for example, rectangular, which increases the manufacturability of the separator design.

Вершины выступов боковых перемычек сепаратора по форме и размерам выполняют соответствующими форме и размерам осевых отверстий ТК для того, чтобы была возможность разместить их в осевых отверстиях ТК и обеспечить им возможность взаимодействовать своими поверхностями с поверхностями торцов и осевых отверстий ТК. Вершинам выступов боковых перемычек сепаратора обеспечивают возможность взаимодействовать своими поверхностями с поверхностями торцов и осевых отверстий ТК, с образованием зазоров величины которых принимают не превышающими зазоров, предусматриваемых для установки ТК в гнезда сепаратора, или без зазоров, или с образованием натяга для того, чтобы обеспечить оптимальные условия работы подшипника качения в конкретных условиях эксплуатации. Применение взаимодействия с зазорами, без зазоров или с натягом определяется конкретными условиями работы ПК и влияет на сопротивление вращению ПК равнозначно. Зазоры позволяют улучшить смазывание поверхностей трения. Отсутствие зазоров позволяет уменьшить люфт деталей и тем самым вибрацию ПК. Натяг позволяет обеспечить демпфирование ударных нагрузок, возникающих в ПК.The tops of the protrusions of the side bridges of the separator in shape and size comply with the shape and size of the axial holes of the TC so that it is possible to place them in the axial holes of the TC and allow them to interact with their surfaces with the surfaces of the ends and axial holes of the TC. The tops of the protrusions of the separator side jumpers are provided with the opportunity to interact with their surfaces with the surfaces of the ends and axial holes of the TC, with the formation of gaps, the values of which are taken not exceeding the gaps provided for installing the TC in the separator sockets, or without gaps, or with the formation of an interference fit in order to ensure optimal operating conditions of the rolling bearing in specific operating conditions. The use of interaction with gaps, without gaps or with an interference fit is determined by the specific operating conditions of the PC and affects the rotation resistance of the PC equally. Clearances can improve the lubrication of friction surfaces. The absence of gaps allows you to reduce the backlash of parts and thereby vibration of the PC. Preload allows damping of shock loads arising in the PC.

Размеры ТК, перемычек, боковых перемычек и гнезд сепаратора выполняют с обеспечением гарантированного зазора между поверхностями ТК и поверхностями гнезд сепаратора не менее чем нормативный зазор, предусматриваемый для установки ТК в гнезда для того, чтобы обеспечить центрирование сепаратора только по ТК и только по тем поверхностям, где линейные скорости скольжения между поверхностями ТК и сепаратора минимальны и где момент сил, необходимый для преодоления сил трения между поверхностями осевых отверстий ТК и вершин выступов, также минимален. При этом отпадает необходимость центрировать сепаратор по ТК с помощью перемычек гнезд сепаратора, и исключается трение боковых перемычек сепаратора о торцы ТК. Тем самым устраняются основные причины возникновения трения, связанные с конструкцией сепаратора.The dimensions of the TC, jumpers, side jumpers and separator sockets are performed with a guaranteed clearance between the surfaces of the TC and the surfaces of the separator sockets not less than the standard clearance provided for installing the TC in the sockets in order to ensure the separator is centered only on the TC and only on those surfaces, where the linear sliding velocities between the surfaces of the TC and the separator are minimal and where the torque necessary to overcome the friction forces between the surfaces of the axial holes of the TC and the tops of the protrusions, also nimal. In this case, there is no need to center the separator along the TC using the jumpers of the separator sockets, and friction of the side separator jumpers on the ends of the TC is eliminated. This eliminates the main causes of friction associated with the design of the separator.

В каждом гнезде сепаратора расстояние между вершинами выступов боковых перемычек сепаратора выполняют меньше размера ТК, измеряемого в собранном ПК по прямой, соединяющей указанные вершины выступов боковых перемычек сепаратора, для того, чтобы обеспечить надежное удержание ТК в гнездах сепаратора. Это позволяет предотвратить произвольное выпадение ТК после установки их в гнезда сепаратора при сборке ПК, или при монтаже в узлы разборных ПК, кольца которых могут устанавливаться в узлы раздельно.In each separator slot, the distance between the vertices of the protrusions of the separator side jumpers is smaller than the TC measured in the assembled PC in a straight line connecting the indicated vertices of the protrusions of the separator side jumpers in order to ensure reliable retention of the TC in the separator sockets. This allows you to prevent arbitrary loss of the TC after installing them in the separator sockets when assembling the PC, or when installed in the nodes of collapsible PCs, the rings of which can be installed separately in the nodes.

Поверхностям осевых отверстий ТК в местах, где они вступают во взаимодействие с поверхностями вершин выступов боковых перемычек сепаратора, придают шероховатость, сравнимую с шероховатостью рабочих поверхностей ТК, и устанавливают, например, соответствующей шероховатости полированной, или шлифованной, или выдавленной, или дернованной, или любой другой поверхности с тем, чтобы уменьшить трение между поверхностями сепаратора и осевых отверстий ТК.The surfaces of the axial holes of the TC in the places where they interact with the surfaces of the peaks of the protrusions of the side bridges of the separator, give a roughness comparable to the roughness of the working surfaces of the TC, and set, for example, the appropriate roughness polished, or polished, or extruded, or turf, or any another surface in order to reduce friction between the surfaces of the separator and the axial holes of the TC.

Перемычки гнезд сепаратора устанавливают на меньшем или большем расстоянии от оси ПК, чем оси вращения ТК, и располагают параллельно, или под некоторым углом к осям вращения ТК для увеличения зазоров между поверхностями ТК и гнезд сепаратора с сохранением прочности сепаратора. Так как наименьшее расстояние между ТК наводится в плоскости расположения осей вращения двух смежных ТК, то при неизменных размерах перемычек зазоры между поверхностями ТК и гнезд сепаратора тем больше, чем дальше от осей вращения ТК отстоят перемычки гнезд сепаратора. Увеличение зазоров между поверхностями ТК и гнезд сепаратора позволяет смазывающему веществу более свободно циркулировать во внутренней полости ПК и более эффективно осуществлять смазку трущихся поверхностей, снижая тем самым потери на трение в ПК.The jumpers of the separator sockets are installed at a smaller or greater distance from the PC axis than the axis of rotation of the TC, and placed parallel to, or at some angle to the axis of rotation of the TC to increase the gaps between the surfaces of the TC and the separator sockets while maintaining the strength of the separator. Since the smallest distance between the TCs is induced in the plane of rotation of the axes of rotation of two adjacent TCs, with constant dimensions of the jumpers, the gaps between the surfaces of the TCs and separator sockets are the larger, the farther from the axis of rotation of the TCs the separator jumpers are separated. The increase in the gaps between the surfaces of the TC and separator sockets allows the lubricant to circulate more freely in the internal cavity of the PC and more effectively lubricate the rubbing surfaces, thereby reducing friction losses in the PC.

Такая конструкция сепаратора позволяет устранить основные причины возникновения трения между поверхностями сепаратора и сопряженных с ним деталей и тем самым уменьшить сопротивление вращению ПК. Это достигается, с одной стороны, тем, что исключается трение сепаратора о кольцо (о бортики кольца), с другой стороны, благодаря устранению трения ТК о перемычки гнезд сепаратора и о боковые перемычки сепаратора. А также за счет того, что трение поверхностей вершин выступов боковых перемычек сепаратора о поверхности осевых отверстий ТК значительно уменьшено в силу того, что эти поверхности находятся вблизи осей вращения ТК, где момент сил, необходимый для преодоления сил трения, минимален, а также благодаря форме и шероховатости поверхностей осевых отверстий ТК. При этом сепаратор на каждом теле качения может центрироваться по одному глухому осевому отверстию ТК со стороны одного торца ТК и по поверхности торца ТК на оси вращения ТК со стороны другого торца ТК, что еще больше уменьшает сопротивление вращению ПК. Улучшаются условия циркуляции СВ во внутренней полости ПК, так как зазоры между поверхностями гнезд сепаратора и ТК увеличены.This design of the separator eliminates the main causes of friction between the surfaces of the separator and its associated parts and thereby reduce the rotation resistance of the PC. This is achieved, on the one hand, by eliminating the friction of the separator on the ring (on the flange of the ring), on the other hand, by eliminating the friction of the TC on the jumper of the separator sockets and on the side jumper of the separator. And also due to the fact that the friction of the surfaces of the peaks of the protrusions of the separator side bridges on the surface of the axial holes of the TC is significantly reduced due to the fact that these surfaces are close to the axes of rotation of the TC, where the moment of forces necessary to overcome the friction forces is minimal, and also due to the shape and surface roughness of the axial holes of the TC. Moreover, the separator on each rolling body can be centered along one blind axial bore of the TC from the side of one end of the TC and along the surface of the end of the TC on the axis of rotation of the TC from the side of the other end of the TC, which further reduces the resistance to rotation of the PC. Improved conditions for the circulation of CB in the internal cavity of the PC, since the gaps between the surfaces of the nests of the separator and the TC are increased.

На фиг.1 представлен подшипник качения (в разрезе) с элементами; на фиг.2 представлен сепаратор с гнездами.Figure 1 presents the rolling bearing (in section) with elements; figure 2 presents the separator with sockets.

Подшипник качения содержит кольца 1 и 2 и установленные между ними тела 3 качения, а также сепаратор 4, имеющий форму кольца, с гнездами для тел 3 качения, с перемычками 5 между ними и боковыми перемычками 6 с выступами 7. Гнезда (на чертеже не обозначены) сепаратора 4 образованы обращенными друг к другу и к телам 3 качения поверхностями перемычек 5 и боковых перемычек 6 сепаратора 4. Выступы 7 боковых перемычек 6 сепаратора 4 изогнуты под углом к радиальной плоскости ПК и вершинами 8 направлены в сторону осей вращения тел 3 качения. Тела 3 качения снабжены осевыми отверстиями 9 с осями вращения, расположенными на осях вращения тел 3 качения. Вершины 8 выступов 7 боковых перемычек 6 сепаратора 4 расположены на прямой, проходящей параллельно оси ПК, и размещены в непосредственной близости от осей вращения и у торцов тел 3 качения. Вершины 8 выступов 7 боковых перемычек 6 сепаратора 4 размещены в осевых отверстиях 9 тел 3 качения. Вершины 8 выступов 7 боковых перемычек 6 сепаратора 4 по форме и размерам выполнены соответствующими форме и размерам осевых отверстий 9 тел 3 качения и имеют возможность взаимодействовать своими поверхностями с поверхностями торцов и осевых отверстий 9 тел 3 качения. Размеры тел 3 качения, перемычек 5, боковых перемычек 6 и гнезд сепаратора 4 выполнены с обеспечением гарантированного зазора между поверхностями тел 3 качения и поверхностями гнезд сепаратора 4 не менее чем нормативный зазор, предусматриваемый для установки тел 3 качения в гнезда сепаратора 4. Расстояние между вершинами 8 выступов 7 боковых перемычек 6 сепаратора 4 выполнено меньше размера тел 3 качения, измеряемого в собранном ПК по прямой, соединяющей указанные вершины 8 выступов 7 боковых перемычек 6 сепаратора 4. Поверхности осевых отверстий 9 тел 3 качения в местах, где они взаимодействуют с поверхностями вершин 8 выступов 7 боковых перемычек 6 сепаратора 4, имеют шероховатость, сравнимую с шероховатостью рабочих поверхностей тел 3 качения. Перемычки 5 гнезд сепаратора 4 установлены на меньшем расстоянии от оси ПК, чем оси вращения тел 3 качения.The rolling bearing contains rings 1 and 2 and rolling bodies 3 installed between them, as well as a ring separator 4 with sockets for rolling bodies 3, with jumpers 5 between them and side jumpers 6 with projections 7. Sockets (not shown in the drawing ) of the separator 4 are formed by the surfaces of the jumpers 5 and the side jumpers 6 of the separator 4 facing each other and to the rolling bodies 3. The protrusions 7 of the side jumpers 6 of the separator 4 are bent at an angle to the radial plane of the PC and the vertices 8 are directed towards the axis of rotation of the rolling bodies 3. The rolling bodies 3 are provided with axial holes 9 with rotation axes located on the rotation axes of the rolling bodies 3. The vertices 8 of the protrusions 7 of the side bridges 6 of the separator 4 are located on a straight line parallel to the axis of the PC, and are located in close proximity to the axis of rotation and at the ends of the rolling elements 3. The vertices 8 of the protrusions 7 of the side bridges 6 of the separator 4 are placed in the axial holes 9 of the rolling elements 3. The vertices 8 of the protrusions 7 of the side bridges 6 of the separator 4 in shape and dimensions are made corresponding to the shape and dimensions of the axial holes 9 of the rolling elements 3 and are able to interact with their surfaces with the surfaces of the ends and axial holes 9 of the rolling elements 3. The dimensions of the rolling elements 3, jumpers 5, side jumpers 6 and separator 4 sockets are made to ensure a guaranteed clearance between the surfaces of the rolling bodies 3 and the surfaces of the separator 4 sockets not less than the standard clearance provided for installing the rolling 3 bodies in the separator sockets 4. The distance between the vertices 8 protrusions 7 of the side jumpers 6 of the separator 4 are made smaller than the size of the rolling bodies 3, measured in a assembled PC in a straight line connecting the indicated vertices 8 protrusions 7 of the side jumpers 6 of the separator 4. The surfaces of the axial holes 9 rolling bodies 3 in the places where they interact with the surface of the tip 8 of the projections 7 of the side crosspieces 6 of the separator 4, has a roughness comparable with the roughness of the working surfaces of the rolling bodies 3. The jumpers 5 of the nests of the separator 4 are installed at a smaller distance from the axis of the PC than the axis of rotation of the rolling elements 3.

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

При вращении хотя бы одного из колец 1 и 2 рабочая нагрузка передается между кольцами 1 и 2 через тела 3 качения, которые благодаря этому также приходят в движение. Каждое тело 3 качения вращается вокруг своей оси вращения, и все тела 3 качения совершают перемещение по окружности вместе с сепаратором 4, который базируется вершинами 8 выступов 7 боковых перемычек 6 по осевым отверстиям 9 тел 3 качения. Смазывающее вещество обычно подается в подшипник качения с одного из торцов и попадает на поверхности сепаратора 4, тел качения 3, колец 1 и 2, а также в гнезда сепаратора 4. Взаимодействуя с вращающимися деталями, смазывающее вещество разбрызгивается по внутренней полости подшипника качения, смазывая поверхности всех деталей и проходя через подшипник качения различными путями, выходит со стороны другого его торца. Часть смазывающего вещества, попавшая в гнезда сепаратора 4, свободно проходит между поверхностями гнезд и ТК, благодаря имеющимся зазорам, а также без помех проникает в осевые отверстия 9 тел 3 качения, смазывая трущиеся поверхности вершин 8 выступов 7 боковых перемычек 6 сепаратора 4 и осевых отверстий 9 тел 3 качения. Смазывающее вещество, постоянно циркулируя вокруг тел 3 качения в гнездах сепаратора 4, обеспечивает снижение трения и тем самым уменьшение сопротивления вращению подшипника качения.When at least one of the rings 1 and 2 rotates, the workload is transferred between the rings 1 and 2 through the rolling bodies 3, which, due to this, also come into motion. Each rolling body 3 rotates around its axis of rotation, and all rolling bodies 3 move in a circle along with a separator 4, which is based on the vertices 8 of the protrusions 7 of the side bridges 6 along the axial holes 9 of the rolling bodies 3. The lubricant is usually fed into the rolling bearing from one of the ends and enters the surface of the separator 4, rolling elements 3, rings 1 and 2, as well as into the seats of the separator 4. Interacting with rotating parts, the lubricant is sprayed on the inner cavity of the rolling bearing, lubricating the surface all parts and passing through the rolling bearing in various ways, comes from the side of its other end. The part of the lubricant that gets into the nests of the separator 4 freely passes between the surfaces of the nests and the TC, due to the existing gaps, and also without interference penetrates the axial holes 9 of the rolling elements 3, lubricating the friction surfaces of the vertices 8 of the protrusions 7 of the side bridges 6 of the separator 4 and the axial holes 9 bodies 3 rolling. The lubricant, constantly circulating around the rolling bodies 3 in the seats of the separator 4, provides a reduction in friction and thereby a decrease in the resistance to rotation of the rolling bearing.

Источники информацииSources of information

1. ГОСТ 8328-75 "Подшипники роликовые радиальные с короткими цилиндрическими роликами". - М.: Издательство стандартов, 1989.1. GOST 8328-75 "Radial roller bearings with short cylindrical rollers". - M .: Publishing house of standards, 1989.

2. А.с. СССР №195263, В.Я.Кусочкин и Б.А.Иванов "Сепаратор для радиальных роликовых подшипников", МКИ⁴ F 16 C 33/46, БИ №9, 1967.2. A.S. USSR No. 195263, V.Ya. Kusochkin and B.A. Ivanov "Separator for radial roller bearings", MKI ⁴ F 16 C 33/46, BI No. 9, 1967.

3. А.с. СССР №367778, В.Ф.Девятов "Сепаратор роликоподшипника", МКл² F 16 C 33/46, БИ №23, 1976.3. A.S. USSR No. 367778, V.F.Devyatov "Roller bearing cage", MKl ² F 16 C 33/46, BI No. 23, 1976.

4. А.с. №518157, Пиетро Франсос и Доменико Комоссо "Сепаратор роликового подшипника", МКл² F 16 C 33/46, БИ №22, 1976.4. A.S. No. 518157, Pietro Francos and Domenico Comosso "Roller bearing cage", MKL ² F 16 C 33/46, BI No. 22, 1976.

5. А.с. СССР №684192, Б.А.Лифшиц и др. "Сепаратор роликового подшипника", МКл² F 16 C 33/46, БИ №33, 1979.5. A.S. USSR No. 684192, B. A. Lifshits and others. "Roller bearing cage", MKL ² F 16 C 33/46, BI No. 33, 1979.

6. А.с. СССР №832155, В.М.Сорокин "Сепаратор подшипника качения", МКл³ F 16 C 33/46, БИ №19, 1981 (прототип).6. A.S. USSR No. 832155, V. M. Sorokin "Roller bearing cage", MKL ³ F 16 C 33/46, BI No. 19, 1981 (prototype).

Claims

A rolling bearing comprising rings, rolling elements installed between them and at least one ring-shaped cage with sockets for rolling elements, with bridges between them and side bridges with protrusions, characterized in that the protrusions of the separator side bridges are bent under angles to the radial plane of the rolling bearing and the vertices are directed towards the axis of rotation of the rolling bodies, each rolling body is made with a through or at least one blind axial hole having the shape of a surface of revolution, and the axis The joint is located on the axis of rotation of the rolling bodies, in each nest of the separator, the vertices of both protrusions of the side bridges of the separator are located on a straight line running parallel or at an angle to the axis of the rolling bearing, and on the axis of rotation of the rolling bodies or in close proximity to them at the ends of the rolling bodies, and the tops of at least one of the two protrusions of the side bridges of each separator socket are located in the axial holes of the rolling elements, the tops of the protrusions of the side bridges of the separator are shaped and dimensioned according to the shape and the dimensions of the axial openings of the rolling bodies to allow their surfaces to interact with the surfaces of the ends and axial openings of the rolling bodies, the dimensions of the rolling bodies, jumpers, side bridges and cage sockets are configured to provide a guaranteed clearance between the surfaces of the rolling bodies and the surfaces of the cage sockets not less than the standard clearance provided for installing rolling elements in the separator sockets, in each separator socket the distance between the tops of the protrusions of the side jumpers se the rotor is made smaller than the size of the rolling bodies, measured in a assembled rolling bearing in a straight line connecting the indicated vertices of the protrusions of the side bridges of the separator, the surfaces of the axial holes of the rolling bodies at the points of interaction with the surfaces of the vertices of the protrusions of the side bridges of the separator are made with a roughness comparable to the roughness of the working surfaces of the bodies rolling element, and jumpers of the separator sockets are installed at a smaller or greater distance from the axis of the rolling bearing than the axis of rotation of the rolling elements, and wife parallel or at an angle to the axes of rotation of the rolling bodies.