Підшипниковий вузол з тілами кочення

Підшипниковий вузол з тілами кочення, що містить підшипники, тіла кочення котрих кінематично зв’язані з охоплюючими їх зовнішніми і внутрішніми кільцями, встановленими на валу і в корпусі, між якими розміщені пружні П-подібні пристрої, які взаємодіють з кільцями з натягом, який відрізняється тим, що пружні пристрої виконані у вигляді обертових разом з валом і нерухомої циліндрично прорізних пружин із наскрізними пазами на бічних поверхнях, розташованими в шаховому порядку, причому для циліндричних прорізних пружин характерна наявність певної кількості пружних елементів, розташованих в коловому напрямку і відділених один від одного перемичками, при цьому ширина кожного з пазів дорівнює товщині кожного з пружних елементів, крім h 15... 3,5ìì , того кількість рядів k пазів і пружних елементів знаходиться за формулою k (b 2H) / h , а кіль Відомий підшипниковий вузол з тілами кочення, який містить підшипники, між якими встановлені дистанційні кільця визначеного розміру, дозволяє здійснити приблизно рівномірні розподілення осьового навантаження між підшипниками [1]: Никитин Ю.М. Конструирование элементов деталей и узлов авиадвигателей. - М.: Машиностроение, 1968 - 324с. Недоліком відомого підшипникового вузла з тілами кочення є складність монтажу і недостатньо рівномірне розподілення осьового навантаження між підшипниками. Найбільш близьким по технічному до пропонованого рішенню, є прийнятий за прототип підшипниковий вузол з тілами кочення, який містить підшипники, тіла кочення котрих кінематично зв’язані з охоплюючими їх зовнішніми і внутрішніми кільцями, встановленими на валу і в корпусі, між якими розміщені пружні П-подібні пристрої, які взає модіють з кільцями із натягом [2]: А. с. 1418528 СССР. Подшипниковый узел с телами каченя Попов А.П., Дорогань И.В., Добринов И.И. (СССР). 494036027; Заявл. 30.05.91; Опубл. 10.04.92. Бюл.°№44. Недоліком вказаного підшипникового вузла з тілами кочення є наявність сил тертя в місцях зіткнення пружних пристроїв з валом і корпусом, а також різна осьова жорсткість пружних пристроїв, що приводить до нерівномірного розподілення осьової сили між підшипниками і зниженню ефективності роботи вузла. Задача корисної моделі - створення рівномірного розподілення осьової сили між підшипниками, виключення сил тертя і підвищення ефективності роботи підшипникового вузла з тілами кочення. Для вирішення задачі у підшипниковому вузлі з тілами кочення, який містить підшипники, тіла кочення котрих кінематично зв’язані з охоплюючи кість перемичок z 2 в одному ряду нерухомої циліндричної прорізної пружини - шляхом рішення трансцендентного рівняння z2 z1 4 (dí (Dí dâ ) 2z1lm Dâ ) 2z2lm 3 1, де b - висота кожної з прорізних пружин; H ( 4... 8)h - товщина фланців прорізних пружин; (13) 16525 (11) прорізних пружин. UA тання прорізної пружини; Dí , Dâ, dí , dâ - зовнішні і внутрішні діаметри відповідно нерухомої і прорізної пружини, яка обертається; lm (3... 8)h - товщина перемички на середньому діаметрі; Dñð (Dí Dâ ) / 2 або dñð (dí dâ ) / 2 кожної із U 4 - кількість перемичок в одному ряду обер (19) z1 3 16525 4 ми їх зовнішніми і внутрішніми кільцями, встановється, не лише з прототипом, але й з іншими техленими на валу і в корпусі, між якими розміщені нічними рішеннями в даній області техніки, не випружні П-подібні пристрої, які взаємодіють з кільявило в них ознаки, які відрізняють технічне ріцями із натягом, пружні пристрої виконані у вигляді шення, що заявляється від прототипу, що обертових разом з валом і нерухомої циліндрично дозволяє зробити висновок про відповідність крипрорізних пружин із наскрізними пазами на бічних терію «винахідницький рівень». поверхнях, розташованими в шаховому порядку, у На Фіг.1 зображено загальний вигляд підшипзв’язку із чим для циліндричних прорізних пружин никового вузла з тілами кочення, а на Фіг.2-3 - цихарактерна наявність певної кількості пружних ліндрична прорізна пружина що обертається. елементів, розташованих в коловому напрямку і На Фіг.1-3 дані наступні позначення: Fa - осьовідділених один від одного перемичками, при цьова сила; dн, dв, dср - зовнішній, внутрішній і середму ширина кожного з пазів дорівнює товщині ній діаметри прорізної пружини що обертається; Н h=1,5...3,5мм кожного з пружних елементів, крім - товщина фланця прорізної пружини; h - ширина того кількість рядів k пазів і пружних елементів паза, рівна товщині пружного елемента; b - висота знаходиться за формулою k=(b-2H)/h, а кількість прорізної пружини; lm - товщина перемички на сеперемичок z2, в одному ряду нерухомої циліндриредньому діаметрі; Lm1 - довжина пружного елемечної прорізної пружини - шляхом рішення трансцента на середньому діаметрі прорізної пружини що ндентного рівняння обертається. 4 3 Підшипниковий вузол з тілами кочення склаz2 dí dâ 2z1lm дається із підшипників 1 і 2, які містять тіла кочен1, z1 (Dí Dâ ) 2z2lm ня 3 і 4, котрі кінематично зв’язані з охоплюючими їх зовнішніми 5 і 6, а також внутрішніми 7 і 8 кільде b - висота кожної з прорізних пружин; цями, встановленими в корпусі 9 і на валу 10. H=(4...8)/h - товщина фланців прорізних пруМіж кільцями 5 і 6, а також 7 і 8 розміщені обежин; ртова 11 і нерухома 12 пружні циліндричні прорізні z1 4 - кількість перемичок в одному ряду обепружини з натягом в межах 0,08...0,1мм. Для фікртання прорізної пружини; сації зовнішнього кільця 6 підшипника кочення 2 Dн, Dв, dн, dв - зовнішні і внутрішні діаметри віпередбачена розрізна будова кільця 13. дповідно нерухомої і прорізної пружини, яка оберПружна циліндрична прорізна пружина що тається; обертається 11 складається із фланців 14, між lm=(3...8)h - товщина перемички на середньому якими в шаховій послідовності розташовані пази діаметрі; 15 і пружні елементи 16, які з’єднані одне з одним Dср=(Dн+ Dв)/2 або dср=(dн+dв)/2 кожної із прорів кожному ряду перемичками 17. Сказане по відзних пружин. ношенню конструкції прорізної пружини що оберЗіставлювальний аналіз з прототипом показує, тається 11 повністю розповсюджується на консщо підшипниковий вузол з тілами кочення, який трукцію нерухомої прорізної пружини 12 з тією заявляється, відрізняється тим, що пружні прилише різницею, що прорізна пружина 12 замість строї виконані у вигляді обертових разом з валом і параметрів dн, dв, dср, Lm1 і z1 характеризується нерухомої циліндрично прорізних пружин із напараметрами Dн, Dв, Dср, Lm1 i z2, в зв’язку із чим скрізними пазами на бічних поверхнях, розташоокремі зображення нерухомої прорізної пружини ваними в шаховому порядку, у зв’язку із чим для опущено. При цьому слід мати на увазі, що всі циліндричних прорізних пружин характерна наяввказані параметри нерухомої прорізної пружини 12 ність певної кількості пружних елементів, розташоперевищують аналогічні параметри прорізної пруваних в коловому напрямку і відділених один від жини 11, що очевидно з Фіг.1. одного перемичками, при цьому ширина кожного з Розглянемо обґрунтування і отримання розрапазів дорівнює товщині h=1,5...3,5мм кожного з хункових залежностей, необхідних для розрахунку пружних елементів, крім того кількість рядів k пазів і проектування циліндричних прорізних пружин. З і пружних елементів знаходиться за формулою цією метою запишемо вираження осьових жорстk=(b-2H)/h, а кількість перемичок z2, в одному ряду костей C1 і С2 які примінимо щодо обертової і ненерухомої циліндричної прорізної пружини - шлярухомої циліндричних прорізних пружин [3]: Попов хом рішення трансцендентного рівняння А.П. Исследование нагрузочной способности зуб3 4 (dí dâ ) 2z1lm z2 чатых и упругих муфт в условиях перекоса осей 1, z1 агрегатов: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. -М.: (Dí Dâ ) 2z2lm ГОСНИНМаш АН СССР, 1971. - 24. де b - висота кожної з прорізних пружин; H=(4...8)h - товщина фланців прорізних пружин; z1 4 - кількість перемичок в одному ряду обертання прорізної пружини; Dн, Dв, dн, dв - зовнішні і внутрішні діаметри відповідно нерухомої і прорізної пружини, яка обертається; lm=(3...8)h - товщина перемички на середньому діаметрі; Dср=(Dн+ Dв)/2 або dср=(dн+dв)/2 кожної із прорізних пружин. Порівняння технічного рішення, яке заявля C1 16z1Et1 h1 n1 Lm1 C2 16z2Et2 h2 n2 Lm 2 3 ; (1) 3 , де h1, h2 - товщини пружних елементів обертової і нерухомої прорізних пружин; t1 i t2 - висота пружних елементів вказаних пружин; z1 i z2 - кількість перемичок в одному ряду про 5 16525 6 різних пружин; чення параметрів Lm1=52,92мм і Lm2=58,25MM. Е - модуль пружності матеріалу прорізних Таким чином, вищевказані данні розрахункопружин; вих параметрів являються основною для проектуn1 і n2 - кількість рядів пружних елементів в ковання пружних пристроїв у вигляді циліндричних жній із прорізних пружин що розглядаються; прорізних пружин і підшипникового вузла з тілами Lm1 i Lm2 - довжина пружних елементів прорізкочення в цілому. них пружин на середніх діаметрах. Підшипниковий вузол з тілами кочення працює Вирази Lm1 і Lm2, виходячи з Фіг.3, мають винаступним чином. В результаті дії на вал 10 осьогляд: вої сили Fa останній почне переміщуватися в осьовому напрямку, навантажуючи внутрішнє кіdñð dí dâ Lm1 lm lm ; льце 8 підшипника 2, котрий, в свою чергу, через z1 2z1 пружний пристрій, виконаний у вигляді циліндрич(2) Dcp ної пружини, що обертається, 11, буде діяти на Dí Dâ Lm 2 lm lm , внутрішнє кільце 7 підшипника 1 до тих пір, поки z2 2z 2 не виберуться зазори між тілами 4, кінематично де lm - товщина перемички на середніх діаметохоплюючи їх поверхнями кілець 6 і 8 підшипрах dcp і Dcp; ника 2. Dн, Dв, dн, dв - зовнішні і внутрішні діаметрі відПісля вибору вказаних зазорів силовий потік повідно нерухомої і обертової прорізних пружин. буде направлено від кільця 8 не лише до кільця 7 В конструкції що розглядається (Фіг.1) прийчерез розрізну пружину 11, але і до кільця 5 через маємо n1=n2=n; t1=t2=t=(Dн-Dв)/2=(dн-dв)/2; h1=h2=h. кільце 6, нерухому прорізну пружину 12 і тіла коВ зв’язку з цим, виходячи із однакових осьових чення 3. Але перед цим, в результаті навантаженжорсткостей нерухомої і обертової прорізних пруня спочатку кільця 7, а потім і кільця 5, будуть вижин, тобто С1=С2, виразів (1) і (2), отримаємо трабрані зазори між тілами кочення 3 і кінематично нсцендентне рівняння для знаходження числа охоплюючи їх кільцями 7 і 5 підшипника 1. перемичок z2, нерухомої прорізної пружини Таким чином, після вибору зазорів між тілами 4 3 кочення і кінематично охоплюючи їх зовнішніми і z2 (dí dâ ) 2z1lm (3) 1, внутрішніми кільцями, в результаті осьового наваz1 (Dí Dâ ) 2z2lm нтаження вала силою Fa, загальний силовий потік Із Фіг.2 очевидно, що b=2H+kh, тоді коефіцієнт буде рівномірно розподілений на два потоки, котрі k буде мати вигляд: на Фіг.1 показані стрілками, внаслідок рівності b 2H осьових жорсткостей циліндричних прорізних пру, k (4) жин 11, 12, що дозволить однаково навантажити h підшипники кочення 1 і 2. При однакових осьових габаритах прорізних Для пропонованого технічного рішення харакпружин, що є основою пропонованого технічного терна відсутність контакту в межах довжини b-2Н рішення, кількість рядів пазів завжди буде на одивнутрішньої поверхні обертання циліндричної проницю більше кількості рядів пружних елементів, в різної пружини 11 з поверхнею вала 10, а також зв’язку з чим коефіцієнт k є непарним числом. нерухомої циліндричної прорізної пружини 12 з Використовуючи приведені вирази і співвідновнутрішньою поверхнею корпуса 9, що виключає шення між параметрами циліндричних прорізних можливість виникнення сил тертя в підшипникопружин, виконаємо розрахунок вказаних пружин, вому вузлі з тілами кочення в процесі експлуатації. виходячи із конкретних даних підшипникового вузКрім того, внаслідок податливості прорізних ла з тілами кочення: Dн=193мм, Dв =165мм, dн пружин, пропонований підшипниковий вузол з ті=138мм, dв =110мм, d=51мм. лами кочення мають високу компенсуючу здатУ відповідності з вказаними даними приймаєність при дії на нього ударних і вібраційних наванмо h=3мм; тажень в процесі експлуатації. Н=4h=12мм; lm=4h=12мм; z1=6. За формулою Економічний ефект від впровадження пропо(4) знаходимо k=(51-2 12)/3=9. Виходячи із велинованого технічного рішення слід очікувати за рачини коефіцієнта k=9, заключаємо, що кожна із хунок підвищення строку служби в процесі експлупрорізних пружин повинна мати 5 рядів пазів по 4 атації. ряди пружних елементів. Суспільна користь технічного рішення, що заяШляхом розв’язання трансцендентного ріввляється, полягає в суттєвому покращенні віброаняння (3) при заданій кількості змінних z1=6 в одкустичних характеристик підшипникового вузла з ному ряду обертової прорізної пружини знайдемо тілами кочення внаслідок зниження вібрації і гаму число перемичок z2=8 в одному ряду нерухомої шляхом компенсації прорізними пружинами ударпрорізної пружини. Крім того, за формулою (2) при них і вібраційних навантажень (промсанітарія). t=(193-165)/2=(138-110)/2=14мм визначимо зна 7 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 16525 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601