RU2349803C2 - Cageless taper-roller anti-friction thrust bearing - Google Patents

Cageless taper-roller anti-friction thrust bearing Download PDF

Info

Publication number
RU2349803C2
RU2349803C2 RU2007112894/11A RU2007112894A RU2349803C2 RU 2349803 C2 RU2349803 C2 RU 2349803C2 RU 2007112894/11 A RU2007112894/11 A RU 2007112894/11A RU 2007112894 A RU2007112894 A RU 2007112894A RU 2349803 C2 RU2349803 C2 RU 2349803C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rollers
bearing
contact
thrust bearing
ball
Prior art date
Application number
RU2007112894/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007112894A (en
Inventor
Борис Васильевич Гонченко (RU)
Борис Васильевич Гонченко
Алексей Борисович Гонченко (RU)
Алексей Борисович Гонченко
Ирина Борисовна Гаврилова (RU)
Ирина Борисовна Гаврилова
Original Assignee
Борис Васильевич Гонченко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Борис Васильевич Гонченко filed Critical Борис Васильевич Гонченко
Priority to RU2007112894/11A priority Critical patent/RU2349803C2/en
Publication of RU2007112894A publication Critical patent/RU2007112894A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2349803C2 publication Critical patent/RU2349803C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanics.
SUBSTANCE: cageless taper-roller anti-friction thrust bearing incorporates an unloaded and tight ring and taper rollers arranged there between to contact with raceways of the aforesaid rind with constant and equal rotation frequency. The roller axle bore houses a ball in contact with the race thrust side. The said ball rests upon the footstep bearing made up of a set of smaller-diameter balls. The aforesaid ball is locked by lock ring in the said bore. Tape rollers are arranged in two rows and in contact with the rings raceways and between themselves along three lines to form an integral enclosed circular set of rollers. Note here that the plane of linear contacts of one-row rollers passes, for example along the lengthwise axis of symmetry of the thrust bearing.
EFFECT: lower noise, faultless operation, higher load-bearing capacity, higher RPM, elimination of sliding friction between roller faces, ruling out skewing and jamming in reverse operation of bearing.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано во всех отраслях промышленности.The invention relates to the field of engineering and can be used in all industries.

Известные роликовые подшипники с цилиндрическими, коническими и сфероконическими роликами предназначены для восприятия больших осевых нагрузок. Их изготовляют одинарными и двойными. Подшипники этого типа состоят из массивного тугого кольца, контактирующего с роликами по двум поверхностям, и из подкладного свободного кольца. Ролики равномерно установлены в гнездах массивного сепаратора.Known roller bearings with cylindrical, tapered and spherical cones are designed to absorb large axial loads. They are made single and double. Bearings of this type consist of a massive, tight ring in contact with the rollers on two surfaces, and of a loose free ring. The rollers are evenly mounted in the slots of the massive separator.

Каждая из известных серий упорных подшипников имеет присущие им недостатки. Упорные подшипники с цилиндрическими роликами при большой осевой грузоподъемности допускают очень низкую частоту вращения (до 100 мин-1) из-за скольжения роликов относительно дорожек качения. Скольжение уменьшается при установке в одном ряду нескольких коротких роликов. Благодаря чередованию их с более длинными роликами исключается неравномерный износ колец.Each of the known series of thrust bearings has their inherent disadvantages. Axial bearings with cylindrical rollers with a large axial load capacity allow a very low speed (up to 100 min -1 ) due to the sliding of the rollers relative to the raceways. The slip decreases when several short rollers are installed in the same row. Due to their alternation with longer rollers, uneven wear of the rings is eliminated.

Упорные подшипники с коническими роликами имеют большое трение скольжения между торцами роликов и упорными бортами колец. При этом не все ролики контактируют с упорными бортами колец, и под действием больших радиальных нагрузок, являющихся составляющими осевых усилий, борта скалываются. Упорные подшипники с коническими роликами допускают несколько большую частоту вращения, чем упорные с цилиндрическими роликами (v = от 5 до 10 м/с).Thrust bearings with tapered rollers have a large sliding friction between the ends of the rollers and the thrust sides of the rings. However, not all rollers are in contact with the thrust sides of the rings, and under the influence of large radial loads, which are components of the axial forces, the sides are chipped. Thrust bearings with tapered rollers allow a slightly higher rotational speed than thrust bearings with cylindrical rollers (v = 5 to 10 m / s).

Упорные подшипники со сфероконическими роликами по допустимой частоте вращения находятся на уровне значений двухрядных сферических роликоподшипников.Thrust bearings with spherical conic rollers at the permissible speed are at the level of double row spherical roller bearings.

Однако в данных подшипниках присутствует трение скольжения по торцам роликов в контакте с буртом тугого кольца, трение качения со скольжением роликов по дорожкам качения и скольжение роликов в контактах с сепаратором.However, in these bearings there is sliding friction at the ends of the rollers in contact with the collar of a tight ring, rolling friction with sliding of the rollers along the raceways and sliding of the rollers in contacts with the separator.

Известные упорные подшипники устанавливаются на вертикальных и горизонтальных валах различных машин, в вертлюгах, прокатных станах, драгах…Known thrust bearings are mounted on the vertical and horizontal shafts of various machines, in swivels, rolling mills, dredges ...

Известные упорные подшипники других типов не перспективны, так как не допускают увеличения частоты вращения.Known thrust bearings of other types are not promising, as they do not allow an increase in speed.

На рассмотрение представляется "пионерское" изобретение «Подшипник качения упорный с коническими роликами бессепараторный».A “pioneer” invention “Thrust roller bearing with conical rollers full complement” is being submitted for consideration.

Цель изобретения:The purpose of the invention:

- обеспечение более высокой частоты вращения подшипника;- providing a higher bearing speed;

- повышение грузоподъемности;- increase of carrying capacity;

- снижение шума, например, от 20 до 40 дБ;- noise reduction, for example, from 20 to 40 dB;

- устранить трение скольжения между торцами роликов и упорными бортами колец;- eliminate sliding friction between the ends of the rollers and the thrust sides of the rings;

- устранить перекосы и заклинивание тел качения при реверсивной работе подшипника при увеличении зазоров в гнездах сепаратора (сепаратор отсутствует);- eliminate distortions and jamming of rolling elements during reverse operation of the bearing with an increase in gaps in the seats of the separator (there is no separator);

- обеспечить равномерную нагрузку по всем телам качения подшипника;- to ensure uniform load across all rolling elements of the bearing;

- увеличить долговечность подшипника, например, от 3 до 5 лет;- increase the durability of the bearing, for example, from 3 to 5 years;

- обеспечить безаварийную работу подшипника и при отсутствии смазки, например до 600 мин;- to ensure trouble-free operation of the bearing and in the absence of lubrication, for example up to 600 min;

- заполнить нишу еще одним подшипником качения, работающего на трении чистого качения без проскальзывания тел качения.- fill the niche with another rolling bearing operating on pure rolling friction without slipping of the rolling bodies.

Поставленные цели и технический эффект изобретения достигаются за счет того, что конические ролики расположены в два ряда и входят в контакт с дорожками качения колец и между собой по трем линиям, образуя единый замкнутый кольцевой комплект из роликов, при этом плоскость линейных контактов роликов одного ряда со вторым проходит, например, по продольной оси симметрии упорного подшипника.The goals and technical effect of the invention are achieved due to the fact that the conical rollers are arranged in two rows and come into contact with the raceways of the rings and between each other in three lines, forming a single closed annular set of rollers, while the plane of the linear contacts of the rollers of the same row with the second passes, for example, along the longitudinal axis of symmetry of the thrust bearing.

На фиг.1 изображен подшипник качения упорный с коническими роликами бессепараторный. На фиг.2 изображен вид А фиг.1, на котором дана развертка положения конических роликов 3, расположенных между дорожками качения колец 1 и 2. Направление воспринимаемых нагрузок - осевое в одну сторону.Figure 1 shows the rolling bearing thrust with tapered rollers full complement. Figure 2 shows a view A of figure 1, which shows a scan of the position of the conical rollers 3 located between the raceways of rings 1 and 2. The direction of the perceived loads is axial in one direction.

Упорный подшипник качения состоит из свободного кольца 1, тугого кольца 2, конических роликов 3, расположенных в два ряда (с шахматным расположением по 17 в каждом ряду, всего роликов 34, как пример). Ролики 3 контактируют по трем линиям каждый, с углом контакта, равного 120° (см. фиг.2). Ролики 3 по своей оси вращения содержат шар 4, который установлен в расточке ролика на подпятнике 5, последний состоит из комплекта шариков меньшего диаметра (например, 15 штук до 5 мм) и содержит смазку. Шар 4 зафиксирован в расточке кольцом запорным 6, которое установлено в кольцевой канавке.The thrust roller bearing consists of a free ring 1, a tight ring 2, tapered rollers 3 arranged in two rows (with a staggered arrangement of 17 in each row, total rollers 34, as an example). The rollers 3 are contacted in three lines each, with a contact angle of 120 ° (see FIG. 2). The rollers 3 along their axis of rotation contain a ball 4, which is installed in the bore of the roller on the thrust bearing 5, the latter consists of a set of balls of smaller diameter (for example, 15 pieces up to 5 mm) and contains lubricant. Ball 4 is fixed in the bore with a locking ring 6, which is installed in the annular groove.

Подшипник качения упорный с коническими роликами бессепараторный работает следующим образом. При вращении кольца 2 (см. фиг.2) ролики 3 получают вращение (например, влево), а контактирующие с ними ролики 3 второго ряда получают вращение в противоположную сторону и обкатываются по дорожке качения неподвижного кольца 1. Ролики 3 первого ряда также обкатываются без скольжения по дорожкам качения кольца 2. Ролики двух рядов участвуют одновременно в двух движениях - вращение и перемещение по кольцу 1 и 2. При этом радиальная нагрузка от ролика 3 передается на шар 4, последний контактирует с буртом кольца и вращается вокруг собственной оси и участвует в переносном движении вместе с роликом по окружности бурта кольца. Надо отметить, что плоскость контактов одного ряда роликов со вторым проходит по продольной оси симметрии упорного подшипника. образуя единый замкнутый кольцевой комплект из конических роликов.The rolling thrust bearing with tapered rollers full complement works as follows. When the rotation of the ring 2 (see figure 2), the rollers 3 receive rotation (for example, to the left), and the rollers 3 of the second row in contact with them rotate in the opposite direction and roll around the raceway of the stationary ring 1. The rollers 3 of the first row also roll without sliding along the raceways of the ring 2. The rollers of two rows participate simultaneously in two movements - rotation and movement along the ring 1 and 2. In this case, the radial load from the roller 3 is transferred to the ball 4, the latter is in contact with the collar of the ring and rotates around its own axis and tvuet figurative movement together with the roller on the circumference of the ring collar. It should be noted that the contact plane of one row of rollers with the second passes along the longitudinal axis of symmetry of the thrust bearing. forming a single closed ring set of tapered rollers.

Известно, что при наложении колебаний в противофазе шум взаимоуничтожается. Получаем снижение шума в пределах 20…40 дБ. Ролики 3 вращаются с одинаковой частотой вращения, но в противоположных направлениях. Ролики первого и второго ряда вращаются и перемещаются в сторону, противоположную направлению вращения кольца 2 (см. фиг.2).It is known that when superimposed oscillations in antiphase, noise cancels out. We get a noise reduction in the range of 20 ... 40 dB. The rollers 3 rotate at the same speed, but in opposite directions. The rollers of the first and second row rotate and move in the direction opposite to the direction of rotation of the ring 2 (see figure 2).

Коэффициент трения качения по длине конического ролика различен. В целях снижения коэффициента трения качения на роликах 3 выполнены кольцевые проточки (канавки, см. фиг.1), последние расположены, например, с логарифмическим шагом.The rolling friction coefficient along the length of the conical roller is different. In order to reduce the rolling friction coefficient on the rollers 3, annular grooves are made (grooves, see FIG. 1), the latter are arranged, for example, with a logarithmic step.

При вращении шара 4 и шариков меньшего диаметра в подпятнике 5, а шарики в подпятнике вращаются с различной частотой, возникают акустические колебания, которые снижают величину коэффициента трения качения в ролике 3. Данное снижение позволяет увеличить частоту вращения подшипника, например, до скорости 25 м/с и более.When the ball 4 and balls of smaller diameter rotate in the thrust bearing 5, and the balls in the thrust bearing rotate at different frequencies, acoustic vibrations occur that reduce the coefficient of rolling friction in the roller 3. This decrease allows increasing the speed of the bearing, for example, to a speed of 25 m / with and more.

Великий маэстро Леонардо да Винчи ошибался, предложив ввести сепаратор в подшипник. Отсутствие сепаратора позволило устранить трение скольжения между торцами роликов и упорными бортами колец за счет введения радиальной опоры и подпятника. Контакт по трем линиям навсегда устранил перекосы и заклинивание тел качения. Расположение и взаимные контакты между роликами обеспечивают равномерную нагрузку по всем телам качения.The great maestro Leonardo da Vinci was mistaken in proposing to introduce a cage into the bearing. The absence of a separator made it possible to eliminate sliding friction between the ends of the rollers and the thrust sides of the rings due to the introduction of a radial support and a thrust bearing. Contact on three lines permanently eliminated distortions and jamming of the rolling elements. The location and mutual contacts between the rollers provide a uniform load across all rolling elements.

На кольцах 1 и 2 с внешней стороны выполнены по три цековки (см. фиг.1) для фиксации от проскальзывания колец 1 и 2 при эксплуатации.On the rings 1 and 2, on the outside, three counterbores are made (see FIG. 1) for fixing the rings 1 and 2 from slipping during operation.

По причине разности допусков на изготовление деталей подшипника перед эксплуатацией проводят операцию притирки роликов с дорожками качения колец. После чего шум при работе снижается от 20 до 40 дБ.Due to the difference in tolerances for the manufacture of bearing parts before operation, the grinding operation of the rollers with raceways of the rings is carried out. After that, the noise during operation is reduced from 20 to 40 dB.

Отсутствие сепаратора устраняет вибрацию от вращения последнего и устраняет скольжение его в точках и плоскостях касания с подвижными деталями.The absence of a separator eliminates vibration from the rotation of the latter and eliminates its sliding at points and planes of contact with moving parts.

Предложенный упорный подшипник может работать и на реверсивных режимах, так как сепаратор отсутствует, а ролики зафиксированы. В целом упорный подшипник увеличивает надежность и долговечность от 3 до 5 лет за счет увеличения числа роликов на 80…100%.The proposed thrust bearing can also work in reverse modes, since there is no cage, and the rollers are fixed. In general, a thrust bearing increases reliability and durability from 3 to 5 years by increasing the number of rollers by 80 ... 100%.

Известно, что кристаллическая решетка металла способна достраиваться и восстанавливаться. В процессе длительной работы на дорожках качения колец проявляются мениски в местах кольцевых проточек на роликах 3. В этом случае подшипник будет исполнять "басовую партию″, тональность будет возрастать, что сигналит операторам - дорожки качения требуют подшлифовки. Долговечность подшипника растет до 10 лет.It is known that the crystal lattice of a metal is capable of being completed and restored. In the process of long work on the raceways of the rings, menisci appear in the places of the annular grooves on the rollers 3. In this case, the bearing will perform a “bass part”, the tonality will increase, which signals the operators - the raceways require polishing. Bearing durability increases to 10 years.

Ролики могут быть заменены на материал мартенситной группы.The rollers can be replaced with martensitic material.

Есть еще один парадокс. Для преодоления трения покоя (fS=100…1) при пуске подшипника необходимо в масло внести добавку - абразив (с размером корунда от 5 до 10 мкм) в целях увеличения коэффициента сцепления роликов между собой и дорожками качения. Иначе подшипник может "свалиться" в режим трения скольжения. Лучшей смазкой будет разработка Новосибирского академгородка, последняя содержит зародыши алмазов размером 20…30 Å. Это то, что надо для упорного подшипника перед пуском и во время работы - последние успехи нанотехнологий.There is another paradox. To overcome the static friction (f S = 100 ... 1) when starting the bearing, it is necessary to add an additive to the oil - an abrasive (with corundum size from 5 to 10 microns) in order to increase the coefficient of adhesion of the rollers to each other and to the raceways. Otherwise, the bearing may “fall” into the sliding friction mode. The development of the Novosibirsk Academgorodok will be the best lubricant; the latter contains diamond embryos measuring 20 ... 30 Å. This is what you need for a thrust bearing before start-up and during operation - the latest advances in nanotechnology.

Хорошими свойствами как смазка обладает и кремний - органическая жидкость (ПМС-60000) с подслоем Литола 24 или ТАД-17.Silicon - an organic liquid (PMS-60000) with a Litol 24 or TAD-17 sublayer also has good properties as a lubricant.

Известно, что от 30 до 40% от всех техногенных катастроф приходится на подшипники качения (стандартные подшипники). За 10 лет в автомобильных авариях у нас погибло 520 тысяч человек. А заводы по-прежнему выпускают подшипники - машины - трения.It is known that from 30 to 40% of all technological disasters occur in rolling bearings (standard bearings). Over 10 years, 520 thousand people died in car accidents. And factories still produce bearings - machines - friction.

Лучшим экономическим эффектом от внедрения будет надежность, безаварийность, долговечность, повышение грузоподъемности на 20…30% за счет увеличения числа работающих роликов в подшипнике, при тех же габаритах, а главное - сохранение жизней наших российских граждан.The best economic effect of the implementation will be reliability, trouble-free operation, longevity, increased payload by 20 ... 30% due to the increase in the number of working rollers in the bearing, with the same dimensions, and most importantly - the preservation of the lives of our Russian citizens.

Данные упорные подшипники могут найти применение на прокатных станах, на вертлюгах, драгах, мельницах, бетонных заводах.These thrust bearings can be used on rolling mills, swivels, dredges, mills, concrete plants.

Подшипник способен безаварийно работать без смазки, например до 600 мин.The bearing is capable of trouble-free operation without lubrication, for example up to 600 min.

Число одновременно работающих конических роликов в упорном подшипнике возросло от 80 до 100%.The number of conical rollers in a thrust bearing at the same time increased from 80 to 100%.

Claims (1)

Подшипник качения упорный с коническими роликами бессепараторный, содержащий свободное и тугое кольца, расположенные между ними тела качения, выполненные в виде конических роликов, контактирующих с дорожками качения свободного и тугого колец с постоянной и одинаковой частотой вращения, а на оси ролика расположен в расточке шар, контактирующий с упорным бортом кольца, шар опирается на подпятник, который состоит из комплекта шариков меньшего диаметра, в расточке шар зафиксирован кольцом запорным, отличающийся тем, что конические ролики расположены в два ряда и входят в контакт с дорожками качения колец и между собой по трем линиям, образуя единый замкнутый кольцевой комплект из роликов, при этом плоскость линейных контактов роликов одного ряда со вторым проходит, например, по продольной оси симметрии упорного подшипника. The thrust bearing with tapered rollers is non-separating, containing free and tight rings, rolling bodies located between them, made in the form of tapered rollers in contact with the raceways of free and tight rings with a constant and equal speed, and a ball is located in the bore of the roller, contacting with the stop side of the ring, the ball rests on a thrust bearing, which consists of a set of balls of smaller diameter, in the bore the ball is fixed by a locking ring, characterized in that the tapered rollers p They are arranged in two rows and come into contact with the raceways of the rings and between each other in three lines, forming a single closed annular set of rollers, while the plane of the linear contacts of the rollers of one row with the second passes, for example, along the longitudinal axis of symmetry of the thrust bearing.
RU2007112894/11A 2007-04-06 2007-04-06 Cageless taper-roller anti-friction thrust bearing RU2349803C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007112894/11A RU2349803C2 (en) 2007-04-06 2007-04-06 Cageless taper-roller anti-friction thrust bearing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007112894/11A RU2349803C2 (en) 2007-04-06 2007-04-06 Cageless taper-roller anti-friction thrust bearing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007112894A RU2007112894A (en) 2008-10-20
RU2349803C2 true RU2349803C2 (en) 2009-03-20

Family

ID=40040852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007112894/11A RU2349803C2 (en) 2007-04-06 2007-04-06 Cageless taper-roller anti-friction thrust bearing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2349803C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537990C1 (en) * 2013-07-03 2015-01-10 Денис Николаевич Мендрух Roller bearing
RU2615830C2 (en) * 2014-01-17 2017-04-11 Евгений Александрович Юферев Axial cageless bearing
RU176062U1 (en) * 2017-05-19 2017-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) RADIALLY THrust ROLLER BEARING WITH RING grooves IN CONIC PROFILE
RU212860U1 (en) * 2022-05-24 2022-08-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Friction bearing

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537990C1 (en) * 2013-07-03 2015-01-10 Денис Николаевич Мендрух Roller bearing
RU2615830C2 (en) * 2014-01-17 2017-04-11 Евгений Александрович Юферев Axial cageless bearing
RU176062U1 (en) * 2017-05-19 2017-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) RADIALLY THrust ROLLER BEARING WITH RING grooves IN CONIC PROFILE
RU212860U1 (en) * 2022-05-24 2022-08-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Friction bearing
RU212861U1 (en) * 2022-05-24 2022-08-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Friction bearing

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007112894A (en) 2008-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3302986A (en) Double row anti-friction bearing
RU2349803C2 (en) Cageless taper-roller anti-friction thrust bearing
RU2384764C2 (en) Double thrust cageless rolling bearing with conic rollers
US3740108A (en) Cylindrical roller bearing
US3020106A (en) Bearings having balls with restrained spin axes
JP2021089058A (en) Thrust receiving structure of rotor
US20050058381A1 (en) Roller bearing
CN100472079C (en) Roller thrust bearing
RU2232926C2 (en) Antifriction bearing
US1877486A (en) Antifriction journal bearing
JP2003299299A (en) Rotor supporting structure for direct drive motor
JP2003314542A (en) Tapered roller bearing
JP2012219995A (en) Rolling bearing and manufacturing method thereof
US3751125A (en) Kinematic thrust bearing with balls and rollers
RU2010127030A (en) METHOD FOR ASSEMBLING PURE ROLLING BEARINGS ON THE BASIS OF STANDARD Rolling Bodies
US939269A (en) Thrust-bearing.
Jacobson History of rolling bearings
US1775408A (en) High-speed bearing
CN110966307A (en) Novel high-speed heavy-load high-speed railway bearing
JP2006214520A (en) Bearing device for gear speed-increasing gear
JP2003120683A (en) Thrust roller bearing
CN110966301A (en) Novel high-speed rail power bearing
RU2226627C2 (en) Roller bearing
RU2391575C2 (en) Complex cageless bearing
US690626A (en) Roller-bearing.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090407