RU7158U1 - Подшипник качения гибридный - Google Patents

Abstract

1. Подшипник качения гибридный, содержащий наружное кольцо, снабженное обращенной внутрь кольцевой дорожкой качения, и внутреннее кольцо, снабженное обращенной наружу кольцевой дорожкой качения, и размещенные между ними и удерживаемые сепаратором тела качения, при этом кольца выполнены из закаленной подшипниковой стали, а тела качения выполнены из керамики, отличающийся тем, что поверхности дорожек качения колец выполнены с возможностью обеспечения на них повышенной твердости и улучшенных физико-механических свойств, для чего они дополнительно подвергнуты, например, карбонитрированию.2. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что глубина карбонитрированного слоя составляет по меньшей мере 0,22 - 0,28 мм, а его твердость выше по сравнению с другими поверхностями на 2 - 3 единицы НРС.

Description

ПОДШИПНИК, КАЧЕНИЯ ШБРИДНЫЙ

Те::|ническое решение относится к области,мадшостроения, а именно к подшипникам для быстроходных 1рпиндельных узлов.

Известна конструкщя гибридного шарикоподшипника для шпиндельного узла, у которого внутреннее и наружное кольца выполнены из теплостойких легированных сталей, а тела качения - из керамического материала, (см. патент ЕПВ Ж)304872 А2 по кл. МЖ 5 16 С 33/32, 1989) Такой подшипник обладает повышершой теплостойкостью, переносит высокие ускорения при значительных температурах и малых внешних нагрузках.

Однако при высокой твердости шариков и недостаточной твердости поверхностей дорожек качения колец на них быстро появляются следы износа и задиры, что приводит к их разрушению.

Известен также гибридный подшипник.качения, .пр |ншнй за прототип,(см, патент ЕПВ Ж)320951 AI по кл, je Р 160 33/30, 1990), у которого наружное и внутреннее кольца выполнены из быстрорежущей стали, а тела каченшз: из керамического материала.

Недостатком такой конструкиди гибридного подшипника является относительно низкие антифрикционные и прочностные свойства поверхности дорожек качения колец подшипника. Это .ещзано с тем, что при нажчии высокой твердости шариков

М1Ж, je 16 G 33/30 5 01 Д 25/16

ИЗ нитрида кремния 93-96 НВС, плотность и твердость дорожек качения ьюлец из закаленнож стали является недостаточной для работы с керамическими шариками.

Поставлена задача повысить антжфрикодонные и прочностные свойства поверхностей дорожек качения колец выполненных жз зШ:аленнщ: подшишшковых сталей, увеличить их износостойкость ж задиростоЁкость и на этой основе предложить конструкцию гибрвдного подшиш-шжа, обладающего повышенны ресурсом работы в быстроходных шпиндельных узлах.

Постаиженная задача достигается тем, что конструкция гибридного подшипника качения состоит из наружного и внутреннего колец с дорожкшда качения, меаду которшж расположены тела качерцш, удерживае1лые сепаратором Кольца выполнены из подшипниковой стали ШХ 15 илж Ж 15СГ, а тела качения - жз нитридной или оксвдно кераьшси. Поверхности дорожек качения колец выполнены с возможностью обеспечения на них, повшпенной твердости по сравнению с другими поверхностями колец. Для обеспечения повышеш-юй твещости дорожек качения колец их поверхности дополнительно подвергают например, карбонжтрированию. В качестве одного из примеров, реалмзашш технического решения, стальные жольца вьшолнены закаленными с карбонитрированно поверхностью дорожек качения, при этом глубина карбонжтрироваыного слоя составляет не менее 0,22-0,28 шд, а разшща в твердости дополнительно обработшоных и не обработанных поверхностей составляет не менее 2-3 ед. HSC.

Сущность полезно модели поясняется чертежом, где изображено;

ГГ

-2-

фиг. 2 - поперечный разрез по фиг. I;

фиг, 3 - график сравнительных иопытаний предлагаемо конструкшш подШ1пн1ша ж конотрукшщ прототипа,

ПодшЕПНЕк каченжя гкбрвдпы содержит наружное кольцо I, снабженное обращенной внутрь кольцевой дорожкой качешш 5, ж внутреннее кольцо 2, снабженное обращенной наружу кольцево дорожко качешш 5, Мезду кольцами I и 2 расположены тела качения, напрршер, шарики 3, удерашаемые сепаратором 4, Кольца подшипнжса I и 2 выполнены из закаленно подимшшково стали Ж 15 или 11IX 15СГ, а тела качешш - жз нитрвдно или оксвдной кершжкш. Поверхности дорожек качешш 5 колец I и 2 выполнены с возможностью обеспечешш на них повышенной тверщостью и улучшенных физикофизжко-мехах-шческих свойств. Это достигается, например, дополнительной жх обработкой, например, методом карбонжтржрованжя, т,е, поверхностному упрочнению путем азотирования в сочетании с закалкой (другое назварше такого вида тердообработки- шшотирование). При этом на порехностях обрабатываемых этж способом деталей возникают ,1аюшие напряжения, вызванные неодновременностью мартенситного превращения в азотированном слое ж се|щцевине, а также структурой азотистого вдартенсита на поверхности. Такие структурные изменения в ПОДШИПНИКОВОЕ стали после дополнительного карбонитрирования позволяют повысить твердость на дорожках качения подшипшшовьо: колец на 2-3 единицы НРС по сравнению с обычной закалкой, при этом сохраняется высокая твердость се1щцев1шы.

«.Я-

Испытания показали, ч-го дополш13 ельное карбони-грирование повышав йзнооосгойкоо сь у стаж ШХ 15 в 4 раза, а у сгаш ШХ 15 СГ в 2,5 раза по сравнению с износом этих сталей после стандаргной гермообрабо гки« Повышается контактная выносжврсть подшипниковой стали и долговечность гибридных шарикоподшипников, снижается коэффициент трения, появляются высокие противозадирные свойства и хорошая прирабатываемость поверхностной карбонитридной зоны дорожек качения колец с керамическИ1У1И шариками

Глубину азотированного слоя и распределение микротвердости по слою определяют с помощью микротвердомера, а испытания на ударную вязкость проводят На копре Амслер, Испытания показаж, что ударная вязкость металла на поверхности дорожки качения после дополнительного азотирования увеличивается с 2,4 кгс м/см до 4,7 кгс м/см ,

глубина азотированного слоя составляет 0,22,28 мм, а разница в твердости азотированных и не азотированных поверхностей составляез; не менее 2-3 ерниц HKJ (см. Братков Разработка и исследование процессов ускорения азотиров ия по;гщ1ипнщовых сталей, автореферат, 1982г.)

На фиг. ,3 показан график завиорлости ре сурса работы подшипника каления гибридного от коэффициента , трения. Сравнительные испытания двух комплектов колец подшипников с керамическими шарикащ показали следующее У подшипника Щ дорожки качения имеж твердость 60 HSC, и не подвергались азотированию, у подшипника №2 поверхности дорожек качения подвергнуты ступенчатому азотированию и имели твердость 63 НЕС, В процессе испырР

таний фикбировался коэф$ициен о Грения до нас-гупления задара. Подшипник качения гибридный предлагаемой коисгрукиди показал повышенную задирос гойкос гь и повышенный примерно на 40 % ресурс , При этом поверхности дорожек качения колец имеж улучшенные физико-механические свойства, хорошие антифрикционные и прочностные характеристики.

Предлагаемый гибридный подшипник качения обладает повышенной теплостойкостью, переносит высокие ускорения при значительных температурах и имеет повышенный ресурс при работе в быстроходных шпиндельных узлах.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает новизной, по сравнению с прототипом и имеет промышленную применимость, т.е. отвечает признакам патентоспособности полезной модели.

Авторы: -. 1ьВ Черневский

Заявитель:

Заместитель генерального директора АО ВНИПП:

7/й2ГП

А.И. Алферов

Б.М. Бродский /ly

А,С. Низамугдинов

Claims (2)

1. Подшипник качения гибридный, содержащий наружное кольцо, снабженное обращенной внутрь кольцевой дорожкой качения, и внутреннее кольцо, снабженное обращенной наружу кольцевой дорожкой качения, и размещенные между ними и удерживаемые сепаратором тела качения, при этом кольца выполнены из закаленной подшипниковой стали, а тела качения выполнены из керамики, отличающийся тем, что поверхности дорожек качения колец выполнены с возможностью обеспечения на них повышенной твердости и улучшенных физико-механических свойств, для чего они дополнительно подвергнуты, например, карбонитрированию.

2. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что глубина карбонитрированного слоя составляет по меньшей мере 0,22 - 0,28 мм, а его твердость выше по сравнению с другими поверхностями на 2 - 3 единицы НРС.