RU2269684C2 - Antifriction bearing - Google Patents
Antifriction bearing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2269684C2 RU2269684C2 RU2003120704/11A RU2003120704A RU2269684C2 RU 2269684 C2 RU2269684 C2 RU 2269684C2 RU 2003120704/11 A RU2003120704/11 A RU 2003120704/11A RU 2003120704 A RU2003120704 A RU 2003120704A RU 2269684 C2 RU2269684 C2 RU 2269684C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bearing
- roller
- contact
- raceways
- rolling
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/34—Rollers; Needles
- F16C33/36—Rollers; Needles with bearing-surfaces other than cylindrical, e.g. tapered; with grooves in the bearing surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
- F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
- F16C19/36—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения, а также может быть использовано во всех отраслях промышленности.The invention relates to the field of mechanical engineering and instrumentation, and can also be used in all industries.
Известны подшипники качения, содержащие внутреннее и наружное кольца с дорожками качения, размещенные между ними тела качения, выполненные в виде шариков или роликов, установленных в гнездах сепаратора.Known rolling bearings containing inner and outer rings with raceways, the rolling bodies located between them, made in the form of balls or rollers installed in the nests of the separator.
Основным недостатком известных подшипников качения является наряду с трением качения присутствие трения качения с проскальзыванием тел качения относительно дорожек качения:The main disadvantage of the known rolling bearings is, along with rolling friction, the presence of rolling friction with slipping of the rolling elements relative to the raceways:
- проскальзывание тел качения относительно дорожек качения, вызванное сдвиговой деформацией материала в точке контакта;- slippage of the rolling elements relative to the raceways caused by shear deformation of the material at the point of contact;
- скольжение тел качения, относительно дорожек качения, при нарушении качения в результате сдвигов и перекосов колец подшипников под нагрузкой (см. П.И.Орлов кн.2. Основы конструирования, -М.: Машиностроение, 1977 г., с.453...460).- sliding of the rolling elements relative to the raceways, in case of violation of rolling as a result of shifts and distortions of the bearing rings under load (see P.I. Orlov book 2. Design fundamentals, -M .: Mechanical Engineering, 1977, p.453. ..460).
Для примера возьмем подшипник качения радиально-упорный шариковый однорядный с разъемным наружным кольцом с четырехточечным контактом №116220 по ГОСТ 8995-75, у которого d100×D180×B34; Dw25.4; Z=14; α=26°; Nk=4000 мин-1; Nж=5000 мин-1. Шарик ⌀25,4 обкатывается по хорде с ⌀23 мм по дорожкам качения подшипника. По наружным дорожкам качения с ⌀163 мм шарик обкатывается за один оборот вала:For example, take a single-row angular contact ball bearing with a split outer ring with a four-point contact No. 116220 according to GOST 8995-75, for which d100 × D180 × B34; Dw25.4; Z = 14; α = 26 °; Nk = 4000 min -1 ; Nzh = 5000 min -1 . Ball ⌀25.4 rolls along the chord with ⌀23 mm along the raceways of the bearing. On the outer raceways with ⌀163 mm, the ball is rolled in in one revolution of the shaft:
Nоборотов=π163/π23=7,086.N revolutions = π163 / π23 = 7.086.
А по дорожкам качения внутреннего кольца с ⌀117 мм шарик делает за один оборот вала:And on the raceways of the inner ring with ⌀117 mm, the ball makes in one revolution of the shaft:
Nоборотов=π117/π23=5,086.N revolutions = π117 / π23 = 5.086.
То есть по дорожкам качения наружного кольца подшипника шарик делает на два оборота больше, чем по дорожкам качения внутреннего кольца подшипника. Эта величина равна величине проскальзывания шарика в подшипнике только за один оборот вала. А шариков - Z=14 и каждый проскальзывает по два оборота за один оборот вала.That is, along the raceways of the outer ring of the bearing, the ball makes two turns more than along the raceways of the inner ring of the bearing. This value is equal to the value of the ball slipping in the bearing for only one revolution of the shaft. And balls - Z = 14 and each slips two turns for one revolution of the shaft.
И, если подшипник делает 4000 мин-1, все шарики за минуту сделают лишних оборотов:And, if the bearing makes 4000 min -1 , all the balls in a minute will make extra turns:
N=14×(4000×2)=112000 мин-1.N = 14 × (4000 × 2) = 112000 min -1 .
Данные лишние обороты шариков в подшипнике требуют значительного расхода масла на поддержание работоспособности и других устройств для снижения температуры узла. В целом данное положение снижает срок эксплуатации подшипника.These extra revolutions of the balls in the bearing require a significant oil consumption to maintain operability and other devices to reduce the temperature of the assembly. In general, this provision reduces the bearing life.
Аналогами для данного предлагаемого изобретения являются заявки №2001119832 и №2002107654.Analogues for this proposed invention are applications No. 2001119832 and No. 2002107654.
Цель изобретения:The purpose of the invention:
- Обеспечение чистого качения тел качения при обкатке их по дорожкам качения как внутреннего, так и наружного колец подшипника;- Ensuring a clean rolling of the rolling elements when they are run along the raceways of both the inner and outer rings of the bearing;
- повышение предельной частоты вращения подшипника качения, например, до 50000 мин-1 и более;- increase the limit speed of the rolling bearing, for example, up to 50,000 min -1 or more;
- в целом повысить долговечность подшипника, только за счет устранения проскальзывания тел качения;- in general, to increase the durability of the bearing, only by eliminating the slip of rolling elements;
- обеспечить работоспособность подшипника в экстремальных условиях при отсутствии подачи смазки, например, до 90 мин.- ensure the operation of the bearing in extreme conditions in the absence of lubricant supply, for example, up to 90 min.
Поставленные цели и технический эффект предлагаемого изобретения достигается за счет того, что меньший диаметр ступеней ролика выполнен цилиндрическим, а к своим торцам содержит сферические участки, последние контактируют с дорожками качения внутреннего кольца подшипника под углом β, а в экстремальных условиях подшипник способен работать и при отсутствии подачи смазки, например, до 90 мин, обусловленных паспортом для каждого подшипника качения.The goals and technical effect of the present invention is achieved due to the fact that the smaller diameter of the steps of the roller is made cylindrical and contains spherical sections to its ends, the latter are in contact with the raceways of the inner ring of the bearing at an angle β, and under extreme conditions the bearing is able to work even in the absence of lubricant supply, for example, up to 90 min, due to the passport for each rolling bearing.
На чертеже изображен подшипник качения радиально-упорный однорядный с разъемным наружным кольцом с четырехточечным контактом тел качения с дорожками качения. Направление воспринимаемых нагрузок - радиальное и осевое в обе стороны до 70% неиспользованной допустимой радиальной нагрузки. При данном радиальном зазоре обуславливается наименьший осевой зазор подшипника.The drawing shows a rolling bearing angular contact single row with a detachable outer ring with four-point contact of the rolling elements with raceways. The direction of perceived loads is radial and axial in both directions up to 70% of unused permissible radial load. With this radial clearance, the smallest axial clearance of the bearing is determined.
Подшипник качения данного типа был разработан, например, для применения в гироскопах. Подшипник качения состоит из разъемного наружного кольца 1, тел качения 2, сепаратора 3, внутреннего кольца 4. Тела качения 2 выполнены в виде одноступенчатого ролика, больший диаметр большей стороны ролика выполнен сферическим и контактирует только с дорожками качения D1m наружного кольца 1 в двух точках по диаметру ролика Dwm2 с углом контакта α (α равен от 12° до 36°). А меньший диаметр ступеней ролика 2 выполнен цилиндрическим, а к своим торцам имеет сферические участки, последние контактируют по точкам (в двух местах) только с дорожками качения внутреннего кольца 4 на диаметре d1m своими диаметрами Dwm1 с углом контакта β (β от 12° до 36°, как пример). При этом на внутреннем кольце 4 выполнена кольцевая проточка для образования зазора с большим диаметром большей ступени ролика 2, а также для обеспечения торцевых зазоров с боковыми поверхностями большего диаметра большей ступени ролика 2. Последнее условие необходимо, чтобы не допустить контакта с трением скольжения между роликом и кольцом 4.A rolling bearing of this type has been developed, for example, for use in gyroscopes. The rolling bearing consists of a split outer ring 1, rolling elements 2, cage 3, inner ring 4. The rolling elements 2 are made in the form of a single-stage roller, the larger diameter of the larger side of the roller is made spherical and contacts only with the raceways D 1m of the outer ring 1 at two points the diameter of the roller D wm2 with a contact angle α (α is from 12 ° to 36 °). A smaller diameter of the steps of the roller 2 is made cylindrical, and has spherical sections at its ends, the latter contacting at the points (in two places) only with the raceways of the inner ring 4 at a diameter of d 1m with their diameters D wm1 with a contact angle β (β from 12 ° up to 36 °, as an example). Moreover, an annular groove is made on the inner ring 4 to form a gap with a larger diameter of the larger stage of the roller 2, as well as to provide end gaps with side surfaces of a larger diameter of the larger stage of the roller 2. The last condition is necessary to prevent contact with sliding friction between the roller and ring 4.
Подшипник качения, изображенный на чертеже, работает следующим образом. При вращении вала получает вращение внутреннее кольцо 4, ступенчатый ролик 2 своим меньшим диаметром меньших ступеней Dwm1 обкатывается по дорожкам качения с диаметром d1m внутреннего кольца 4. Больший диаметр большей ступени ролика 2 обкатывается своим диаметром Dwm2 по дорожкам качения с диаметром D1m наружного кольца 1. При этом необходимо, чтобы выполнялось условие сборки:The rolling bearing shown in the drawing, operates as follows. When the shaft rotates, the inner ring 4 rotates, the step roller 2 with its smaller diameter of the smaller steps D wm1 rolls along the raceways with a diameter d 1m of the inner ring 4. The larger diameter of the larger step of the roller 2 rolls around with its diameter D wm2 along the raceways with the diameter D 1m of the outer rings 1. In this case, it is necessary that the assembly condition is met:
D1m/Dwm2=d1m/Dwm1=Const.D 1m / D wm2 = d 1m / D wm1 = Const.
Здесь следует отметить, что данное условие позволяет телам качения 2 обкатываться по наружной и внутренней дорожкам качения с постоянной и одинаковой частотой вращения без проскальзывания.It should be noted here that this condition allows the rolling bodies 2 to run on the outer and inner raceways with a constant and the same speed without slipping.
Следует отдельно заметить, что величина Const должна лежать в пределах от 2 до 3+Δ для подшипников качения, например, используемых в гироскопах.It should be noted separately that the value of Const should lie in the range from 2 to 3 + Δ for rolling bearings, for example, used in gyroscopes.
Почему? С тем, чтобы в подшипнике работало меньшее число тел качения, когда Z равно от 5 до 7. И еще раз почему? Малое значение Const от 2 до 3+Δ позволяет снизить значение максимального контактного давления за счет увеличения диаметров Dwm2 и Dwm1. Увеличение значения Const, например, от 7 и более выравнивает величины Dwm2 и Dwm1 диаметров ступенчатого ролика 2, растет нагрузка, растет число тел качения, падает частота вращения.Why? So that fewer rolling elements work in the bearing when Z is from 5 to 7. And why again? A small value of Const from 2 to 3 + Δ reduces the maximum contact pressure by increasing the diameters D wm2 and D wm1 . An increase in the value of Const, for example, from 7 or more equalizes the values of D wm2 and D wm1 of the diameters of the stepped roller 2, the load increases, the number of rolling bodies increases, and the speed decreases.
Данный подшипник качения может быть использован в узле гироскопа.This rolling bearing can be used in the gyro assembly.
Традиционно гироскоп устанавливается на двух, а то и на четырех, подшипниках качения. Предлагаем устанавливать один подшипник под диск гироскопа, а цапфы (консоли) вала устанавливать неподвижно. Такое решение значительно сократит габариты узла гироскопа в целом.Traditionally, the gyroscope is mounted on two, or even four, rolling bearings. We offer to install one bearing under the gyroscope disk, and install the shaft pins (consoles) motionless. Such a solution will significantly reduce the dimensions of the gyro assembly as a whole.
Частота вращения в предложенном подшипнике может быть и значительно повышена, например от 50000 до 150000 мин-1 и более, если в подшипниковых опорах создать вибрацию с большой частотой и малой амплитудой.The rotation frequency in the proposed bearing can be significantly increased, for example, from 50,000 to 150,000 min -1 or more, if vibration is created in the bearing bearings with a high frequency and small amplitude.
"...Известно, что при вибрации момент трения в опорах снижается от 3 до 10 раз. Момент трения тем меньше, чем больше частота и меньше амплитуда колебаний при вибрации (момент трения уменьшается в 100...200 раз...)..."(см. Ю.Д.Первицкий. Расчеты и конструирование точных механизмов". Изд. Машиностроение, Москва, 1965, Ленинград, с.404, 405)."... It is known that during vibration, the friction moment in the bearings decreases from 3 to 10 times. The friction moment is less, the higher the frequency and the smaller the amplitude of the vibrations during vibration (the friction moment decreases by 100 ... 200 times ...). .. "(see. Yu. D. Pervitsky. Calculations and design of precise mechanisms". Ed. Mechanical Engineering, Moscow, 1965, Leningrad, p. 404).
В экстремальных условиях подшипник качения способен работать продолжительное время и при отсутствии подачи смазки, только благодаря наличию трения качения при обкатке тел качения по дорожкам качения без проскальзывания. Данное положение должно быть подтверждено испытаниями по конкретному подшипнику и занесено в паспорт на подшипник, например, 90 минут. Паспортизации подлежат все подшипники, которые устанавливаются в ответственных узлах: винт самолета, шасси самолета, редукторе вертолета, двигателе, газовой турбине, электродвигателе 40М Вт...In extreme conditions, the rolling bearing is able to work for a long time and in the absence of lubrication, only due to the presence of rolling friction when rolling the rolling elements along the raceways without slipping. This provision must be confirmed by tests on a specific bearing and entered in the passport on the bearing, for example, 90 minutes. All bearings that are installed in critical units are subject to certification: the airplane propeller, airplane landing gear, helicopter gearbox, engine, gas turbine, 40MW electric motor ...
Отсутствие проскальзывания тел качения значительно увеличивает срок службы подшипника благодаря уменьшению тепловыделения и шумности работы (а при наличии шариков в качестве тел качения неизбежно "рысканье" шарика, и он меняет постоянно свою дорожку качения). Шум работы снижен за счет радиального зазора, который равен ≈ 0 в радиально-упорном подшипнике. Тела качения в подшипнике не имеют контакта скольжения своими торцами с боковыми поверхностями кольцевой проточки внутреннего кольца подшипника.The absence of slipping of the rolling elements significantly increases the bearing life due to the reduction of heat generation and noise of operation (and in the presence of balls as rolling elements, the ball will “yaw” inevitably and it constantly changes its race track). Operation noise is reduced due to the radial clearance, which is ≈ 0 in the angular contact bearing. Rolling bodies in the bearing do not have sliding contact with their ends with the lateral surfaces of the annular groove of the inner ring of the bearing.
Снижена величина упругого гистерезиса в зоне контакта большего диаметра большей ступени ролика за счет снижения величины Const (равной от 2 до 3+Δ). Следует отметить, что углы контакта α и β могут быть выполнены равными по величине, но могут быть и различными, что зависит от условий эксплуатации, например α=β, a>b и α<β.The value of elastic hysteresis in the contact zone of a larger diameter of a larger roller stage is reduced due to a decrease in the value of Const (equal from 2 to 3 + Δ). It should be noted that the contact angles α and β can be made equal in magnitude, but can be different, depending on operating conditions, for example, α = β, a> b and α <β.
Наличие трения скольжения ролика с материалом сепаратора сохранилось, но, по возможности, оно сведено к минимальным потерям за счет введения в конструкцию сепараторов-центров. Ролики могут быть выполнены из минералов (сапфира, фианита и др.) для немагнитных подшипников качения.The presence of sliding friction of the roller with the separator material was preserved, but, if possible, it was minimized due to the introduction of separator centers in the design. Rollers can be made of minerals (sapphire, cubic zirconia, etc.) for non-magnetic rolling bearings.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003120704/11A RU2269684C2 (en) | 2003-07-07 | 2003-07-07 | Antifriction bearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003120704/11A RU2269684C2 (en) | 2003-07-07 | 2003-07-07 | Antifriction bearing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003120704A RU2003120704A (en) | 2005-01-10 |
RU2269684C2 true RU2269684C2 (en) | 2006-02-10 |
Family
ID=34881527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003120704/11A RU2269684C2 (en) | 2003-07-07 | 2003-07-07 | Antifriction bearing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2269684C2 (en) |
-
2003
- 2003-07-07 RU RU2003120704/11A patent/RU2269684C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003120704A (en) | 2005-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2952763A1 (en) | Multipoint contact ball bearing | |
JP2009204004A (en) | Bearing device for turbocharger | |
Kumar et al. | Bearings in aerospace, application, distress, and life: a review | |
JP4730168B2 (en) | Test method for radial rolling bearings | |
JP5455334B2 (en) | Sealed bearing | |
US8065867B2 (en) | Radial ball bearing | |
EP1302636B1 (en) | Rotatably supporting device for turbocharger | |
US8235599B2 (en) | Hydrodynamic tapered roller bearings and gas turbine engine systems involving such bearings | |
RU2232926C2 (en) | Antifriction bearing | |
RU2609545C1 (en) | Reducing thrust bearing | |
US9599151B2 (en) | Double row preloaded ball bearing with spacer balls | |
RU2385422C1 (en) | Rolling radial bearing of gyroscope | |
RU2269684C2 (en) | Antifriction bearing | |
US3829183A (en) | Ultra high speed rolling bearing assembly | |
JP2003314542A (en) | Tapered roller bearing | |
CA2635971C (en) | A deformable bearing race | |
JP2012219995A (en) | Rolling bearing and manufacturing method thereof | |
RU2349803C2 (en) | Cageless taper-roller anti-friction thrust bearing | |
US20050058378A1 (en) | Bearing cup rotational lock assembly | |
WO2007116753A1 (en) | Rolling bearing and supercharger using the same | |
RU2296252C2 (en) | Roller bearing | |
RU2226627C2 (en) | Roller bearing | |
WO2007024176A1 (en) | A method and an arrangement for avoiding low load problems in rolling bearings | |
RU2276749C2 (en) | Anti-friction bearing | |
JP2003166624A (en) | Support structure for rotary shaft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060708 |
|
HK4A | Changes in a published invention | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090708 |