RU2313703C1

RU2313703C1 - Roller bearing

Info

Publication number: RU2313703C1
Application number: RU2006114139/11A
Authority: RU
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-12-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention can be used in aircraft engineering in aircraft engines where high speed and high load roller bearings are used. Proposed roller bearing has outer and inner races, split cage riveted to sets in which rollers and trunnions are installed with clearances. Cage is made in form of two separate flat rings with slots and holes in which rollers with ring grooves are fitted.

EFFECT: reduced impact and friction forces between rollers and cage and between rollers and rings, improved cooling of parts of antifriction bearing and reduced mass of cage with provision of increased service life of roller bearings as a whole.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в авиационном двигателестроении, в котором применяются высокоскоростные и высоконагруженные роликовые подшипники.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in the aircraft engine industry, in which high-speed and high-load roller bearings are used.

Известен роликовый подшипник, содержащий наружную и внутреннюю обоймы, разъемный сепаратор, центрированный по наружному кольцу, скрепленный заклепками, с гнездами, в которых с зазорами установлены ролики с цапфами (Подшипники качения. Справочное пособие под редакцией Спицына Н.А. и Спришевского А.И. М.: Машиностроение, 1961; Орлов П.И. Основы конструирования. М.: Машиностроение, 1977).Known roller bearing containing the outer and inner cages, a split cage, centered on the outer ring, riveted, with sockets in which the rollers with pins are installed with gaps (Rolling bearings. A reference book edited by Spitsyn N.A. and Sprishevsky A.I. Moscow: Mashinostroenie, 1961; Orlov PI, Fundamentals of Designing, Moscow: Mashinostroyenie, 1977).

Окружная скорость роликов на наружной их поверхности максимальна и достигает значительных величин. По мере приближения к оси вращения роликов окружная скорость падает, становясь равной нулю на оси вращения.The peripheral speed of the rollers on their outer surface is maximum and reaches significant values. When approaching the axis of rotation of the rollers, the peripheral speed decreases, becoming equal to zero on the axis of rotation.

В известном подшипнике ролик с цапфами должен обеспечивать контакт с отверстиями сепаратора на протяжении всего ресурса, исключая при этом контакт наружной поверхности ролика о перемычки гнезд сепаратора. Однако после наработки подшипника примерно 50 часов заканчивается процесс его приработки, и ролики начинают контактировать с поверхностью перемычек гнезд сепаратора.In a known bearing, the roller with pins must ensure contact with the holes of the separator throughout the life, excluding the contact of the outer surface of the roller on the jumper of the separator sockets. However, after the operating time of the bearing for approximately 50 hours, the running-in process ends, and the rollers begin to contact the surface of the bridges of the separator sockets.

Известно, что в ненагруженной зоне роликового подшипника вращение тела качения вокруг своей оси замедляется, а при входе в нагруженную зону происходит раскрутка тел качения. При раскрутке ролик ударяет перемычку сепаратора, стремясь ускорить его движение, а при замедлении ролика сепаратор ударяет ролик своей перемычкой, стремясь ускорить его движение. Следовательно, в процессе работы роликового подшипника имеет место несинхронное вращение сепаратора с вращением вокруг оси подшипника роликов. Несинхронное движение роликов и сепаратора приводит к возникновению между ними ударных нагрузок, при этом, чем больше частота вращения подшипника, тем больше величина ударных нагрузок.It is known that in the unloaded zone of a roller bearing, the rotation of the rolling body around its axis is slowed down, and when entering the loaded zone, the rolling bodies are unwound. When unwinding, the roller hits the jumper of the separator, trying to accelerate its movement, and when the roller slows down, the separator hits the roller with its jumper, trying to accelerate its movement. Therefore, in the process of operation of the roller bearing, there is a non-synchronous rotation of the separator with rotation around the axis of the roller bearing. Asynchronous movement of the rollers and the separator leads to the occurrence of shock loads between them, while the higher the speed of the bearing, the greater the magnitude of the shock loads.

Таким образом, при входе ролика в нагруженную зону происходит его раскрутка, в конце которой поверхность ролика, имеющая максимальную окружную скорость, совершает удар о перемычку сепаратора. В момент удара из зоны контакта ролика с перемычкой сепаратора происходит выдавливание масла, что сопровождается значительным увеличением между данными деталями сил трения, приводящих к проскальзыванию ролика относительно обойм подшипника и усталостному разрушению их контактирующих поверхностей. Совместное действие на перемычку сепаратора ударных нагрузок и сил трения приводит к усталостному разрушению перемычек сепаратора, а проскальзывание роликов относительно обойм подшипника приводит к усталостному разрушению материалов их контактирующих поверхностей, что снижает долговечность данных типов роликовых подшипников.Thus, when the roller enters the loaded zone, it is unwound, at the end of which the surface of the roller, having a maximum peripheral speed, strikes the separator jumper. At the moment of impact, oil is squeezed out of the contact zone of the roller with the jumper of the separator, which is accompanied by a significant increase in the friction forces between these parts, leading to slipping of the roller relative to the bearing cages and fatigue failure of their contacting surfaces. The combined impact on the separator jumper of shock loads and friction forces leads to fatigue destruction of the separator jumpers, and slippage of the rollers relative to the bearing race leads to fatigue destruction of the materials of their contacting surfaces, which reduces the durability of these types of roller bearings.

Из-за отмеченных недостатков высоконагруженного роликового подшипника в отдельных случаях имеет место его разрушение, даже при проведении контрольных испытаний новых газотурбинных двигателей.Due to the noted drawbacks of a high loaded roller bearing, in some cases, its destruction occurs, even during the control tests of new gas turbine engines.

Недостатком известного роликового подшипника является наличие ударных нагрузок между перемычками гнезд сепаратора и поверхностями роликов, имеющих максимальную окружную скорость, приводящих в момент удара к возникновению значительных сил трения, проскальзыванию роликов относительно обойм подшипника и снижению их долговечности.A disadvantage of the known roller bearing is the presence of shock loads between the jumpers of the separator seats and the surfaces of the rollers having a maximum peripheral speed, leading to significant frictional forces at the moment of impact, slipping of the rollers relative to the bearing race and reducing their durability.

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков известного роликового подшипника путем исключения контакта цилиндрической поверхности ролика, имеющей максимальную окружную скорость, о поверхность перемычек гнезда сепаратора.The present invention is to eliminate the disadvantages of the known roller bearing by eliminating the contact of the cylindrical surface of the roller having a maximum peripheral speed, on the surface of the jumpers of the separator socket.

Поставленная задача достигается тем, что сепаратор выполнен в виде двух отдельных плоских колец с пазами и отверстиями, в которые устанавливаются ролики с кольцевыми канавками.The task is achieved in that the separator is made in the form of two separate flat rings with grooves and holes in which the rollers with ring grooves are installed.

Предложенный роликовый подшипник представлен на чертеже. Он состоит из наружной обоймы 2, двух колец сепаратора 1 и 3, ролика 4 с кольцевыми канавками 8 и внутренней обоймы 5.The proposed roller bearing is shown in the drawing. It consists of an outer race 2, two rings of the separator 1 and 3, a roller 4 with annular grooves 8 and an inner race 5.

Сепаратор выполнен в виде двух отдельных плоских колец 1 и 3 с пазами 7 и отверстиями 6, в которые устанавливаются ролики 4 с кольцевыми канавками 8, соединяющие плоские кольца сепаратора 1 и 3 друг с другом.The separator is made in the form of two separate flat rings 1 and 3 with grooves 7 and holes 6, in which the rollers 4 are installed with annular grooves 8, connecting the flat rings of the separator 1 and 3 to each other.

В процессе работы подшипника ролики 4 будут приводить во вращательное движение сепаратор, состоящий из плоских колец 1 и 3. Контактирование роликов 4 с отверстиями 6 колец 1 и 3 сепаратора осуществляется по диаметру, меньшему, чем наружный рабочий диаметр ролика 4, следовательно, и ударные силы и силы трения поверхностей кольцевых канавок роликов 8 об отверстия 6 колец сепаратора будут ниже, чем в известном роликовом подшипнике после наработки 50 часов. Кольцевые канавки 8 ролика 4 существенно снизят в процессе работы его перекос, а следовательно, снизятся и силы трения между торцевыми поверхностями ролика и бортиками наружной обоймы 2 подшипника. В роликовом подшипнике, представленном на чертеже, увеличился свободный объем между кольцами 1 и 3 сепаратора, что увеличит объем прокачиваемой через подшипник жидкой смазки, а следовательно, улучшит охлаждение деталей качения. Отсутствие перемычек сепаратора исключает их контакт с роликами, отпадает трудоемкая операция скрепления колец сепаратора заклепками.In the process of operation of the bearing, the rollers 4 will rotate the separator, consisting of flat rings 1 and 3. Contacting the rollers 4 with the holes 6 of the rings 1 and 3 of the separator is carried out in a diameter smaller than the outer working diameter of the roller 4, therefore, impact forces and the friction forces of the surfaces of the annular grooves of the rollers 8 about the holes 6 of the separator rings will be lower than in the known roller bearing after 50 hours. The annular grooves 8 of the roller 4 will significantly reduce its skew during operation, and consequently, the friction forces between the end surfaces of the roller and the sides of the outer race 2 of the bearing will also decrease. In the roller bearing shown in the drawing, the free volume between the rings 1 and 3 of the separator increased, which will increase the volume of liquid lubricant pumped through the bearing, and therefore, improve cooling of the rolling parts. The absence of jumper separator eliminates their contact with the rollers, eliminates the time-consuming operation of fastening the separator rings with rivets.

Таким образом, предложенный роликовый подшипник позволит снизить ударные силы и силы трения между роликами и сепаратором и между роликами и кольцами, в нем улучшится охлаждение деталей качения подшипника и снизится масса сепаратора, что обеспечит повышение долговечности роликовых подшипников в целом.Thus, the proposed roller bearing will reduce the impact and friction forces between the rollers and the cage and between the rollers and rings, it will improve the cooling of the rolling elements of the bearing and the mass of the cage will be reduced, which will increase the durability of the roller bearings as a whole.

Использование предложенного устройства позволит снизить досрочный съем с эксплуатации и внеплановый ремонт дорогостоящих газотурбинных двигателей, на которые устанавливаются высокоскоростные роликовые подшипники, что обеспечит экономию финансовых и материальных средств.Using the proposed device will reduce the early removal from operation and unscheduled repairs of expensive gas turbine engines, which are equipped with high-speed roller bearings, which will save financial and material resources.

Claims

A roller bearing containing outer and inner cages, a split cage, riveted with sockets, characterized in that the cage is made in the form of two separate flat rings with grooves and holes in which the rollers with annular grooves are mounted with a gap.