Доріжка кочення кільця упорного кулькового підшипника

Застосування арочного профілю жолоба як доріжки кочення кільця упорного кулькового підшипника. (19) (21) 20031212835 (22) 29.12.2003 (24) 15.11.2004 (46) 15.11.2004, Бюл. № 11, 2004 р. (72) Скочко Євген Вікторович 3 71415 4 Таким чином, недоліком відомої дугової доріжконтакту з доріжками кочення кілець 1 та 5. Крім ки кочення кілець стандартного упорного кульковотого, якщо кут контакту не дорівнює нулю, то рух го підшипника є мала площа дотику кілець з кулькочення кульки додатково супроводжується верками та значна чутливість до дії відцентрової сили тінням навколо вісі, перпендикулярної до поверхні при роботі підшипника, що викликає обмеження контакту. Тому для зменшення втрат енергії на його несучої здатності, максимальної частоти обевертіння кульок 4 величини кутів їх контакту в арортання та довговічності упорного підшипника. чних профілях доріжок кочення жолобів кілець Задачею винаходу є підви щення несучої здатпотрібно обмежувати. ності спеціальних кілець та й самого упорного При роботі підшипника на кульки також діють кулькового підшипника, зростання його статичної гіроскопічний момент та відцентрова сила. та динамічної вантажностей, збільшення максимаВідомо [5, с.196, зверху], що гіроскопічний мольної частоти обертання та підвищення строку мент, який діє на кульку в осьовій площині, визнаслужби упорного підшипника. чається: Поставлена задача вирішується тим, що в -9 5 Мi = 4,6 ×10 × D ш × n R × nm × sin b [кГс × см] , якості доріжки кочення кільця упорного кулькового де Dш - діаметр кульки, см; підшипника вперше застосовується арочний проnR - частота обертання кульки навколо власної філь жолоба. осі, об/хв; Запропонована арочна форма профілю жолоnm - орбітальна частота обертання кульки (наба доріжки кочення кільця підшипника викликає вколо осі підшипника), об/хв; зростання кількості робочих контактів і площі дотиb = (90 - a ) - кут контакту кульки з площиною, ку з кульками, що призводить до зменшення тиску перпендикулярною осі обертання, град. в контактах та попереджає заклинювання кульок Згідно умови створення мінімального опору при роботі упорного підшипника. Арочний профіль (протидії) гіроскопічному моменту, потрібно намажолоба як доріжки кочення кульок на кільцях догатись точки контакту розташовувати на кожному з зволяє отримати підвищення несучої здатності та кілець упорного підшипника на арочному профілі найбільшої частоти обертання упорного кульковожолоба - доріжці кочення - наближено одна до го підшипника, а також підвищення строку його одної, тобто з мінімальною різницею в радіусах служби та зменшення тертя кульок з сепаратором положення двох точок контакту на дугах арки, ще й та їх зношування. з малими кутами контакту, що особливо важливо Суть запропонованого винаходу пояснюється для високошвидкісних підшипників (див. фі г.3). кресленнями. Перелік креслень: У зв'язку з суттєвою дією відцентрових сил на - на фіг.1 показаний поперечний переріз кільця кульки [5, с.230], яку можна розрахувати за форз арочним профілем доріжки кочення кульок у мулою складі упорного чотириточкового кулькового під2 шипника; æ D ö - на фіг.2 показаний поперечний переріз кільця F = 0,5725× dm × D3 ç 1- K × cos a 0 ÷ × n2 , Kç в ÷ з арочним профілем доріжки кочення кульок у è dm ø складі упорного триточкового кулькового підшипде: dm - середній діаметр кола, який проходить ника з сепаратором; через центри кульок, см; - на фіг.3 показаний поперечний переріз кільця DK - діаметр кульок, см; з арочним профілем доріжки кочення кульок у a 0 - номінальний кут контакту з площиною, складі упорного чотириточкового кулькового підперпендикулярною осі обертання, град; шипника підвищеного опору дії відцентровим сиnв - частота обертання кульок, об/хв, лам з сепаратором. потрібно шукати шляхи протидії різкому зросЗапропонована доріжка кочення кульок на кітанню тисків на контактах кульок з зовнішніми дульці 1 упорного кулькового підшипника виконана у гами арок доріжок кочення кілець. Таких шляхів вигляді арки, складеної із двох дуг кіл - зовнішньої власне три: зменшувати кут контакту кульки з зов2 та внутрішньої 3. Вони характеризуються радіунішньою дугою арки профілю доріжки кочення кісами Rзов та Rвн, а також протилежно нахиленими льця (або кілець), зменшувати радіус цієї дуги аркутами контакту a зов та a в н з кульками 4. Друге ки, наближаючи його в бік величини радіуса кульки кільце 5 упорного кулькового підшипника в залеж(що призведе до збільшення площі дотику кульки) ності від загальної кількості контактів кульок може та зменшувати діаметр кульки (що призведе до мати: арочну форму доріжки кочення кілець - для зменшення маси кульки). чотириточкового підшипника (див. фіг.1 та 3), звиТак за допомогою запропонованої доріжки кочайну дугову - для триточкового підшипника (див. чення кульок арочної форми можна створити два фіг.2). До складу упорних підшипників, як правило, кільця, а на їх основі - упорний кульковий підшипвходить сепаратор 6. ник з чотирма точками контакту кульок (див. фіг.1 Аналіз працездатності і ефективності роботи ). Завдяки збільшеній вдвічі кількості точок дотику запропонованої доріжки кочення кілець 1 та 5 мокульок та більшій площі дотику кожної з них, такий же бути виконаним лише через детальний аналіз підшипник буде мати збільшену в 1, 4...2 рази у конструкції та роботи упорного кулькового підшиппорівнянні зі стандартними упорними кульковими ника в цілому, до складу якого входить кільце (або підшипниками [3] статичну вантажність при збількільця) з арочною формою доріжок кочення жолошеній на 5...8% максимальній частоті обертання. бів кілець, кульки 4 та сепаратор 6. Цей упорний кульковий підшипник з арочним проВідомо [5, с.183], що рух кочення кульок 4 суфілем доріжок кочення кілець повинен мати радіупроводжується їх проковзуванням на краях зони 5 71415 6 си дуг арки, що дорівнюють Rзoв=Rвн=(0,508сно зменшується тиск кульки в контакті з внутрі0,512)DK, де DK - діаметр кульок. Кути контакту шньою дугою арки, що створює можливість деякокульок з лінією, паралельною осі обертання підго проковзування в цьому контакті у випадку шипника, треба обирати в діапазоні накопичення кінематичного неузгодженого руху кочення. Такому проковзуванню сприяють похибки a зов - a= 16 - 24° . = вн виготовлення та монтажу підшипника, а також наТакож за допомогою запропонованої доріжки явність масляного шару змащеного підшипника. кочення кульок арочного профілю, виконаної лише Наявність двох точок контакту на кільцях з арочна одному кільці, при стандартній формі другого ним профілем доріжки кочення дозволяє отримати кільця, але зі зменшеним радіусом дугової доріжки менший тиск, що означає зростання довговічності кочення, рівним R=(0,510...0,514)DK, де - діаметр упорного підшипника та/або можливості підвищенкульки, можна створити триконтактний кульковий ня його несучої здатності. Наближення значень підшипник (див. фіг.2). Радіус зовнішньої дуги арки радіусів дуг арки до величин радіусів кульок доможе бути обраним у вказаному діапазоні, а радіус зволяє збільшити площу дотику доріжки кочення внутрішньої дуги арки - рівним Rзов=(0,512...0,516). кільця з кульками, що також призводить до зменКути контакту кульок з арочним профілем кільця шення тиску в контакті. Зменшення обох величин повинні призначатись на рівні кутів контакту на арочних профілях доріжок кочен= = 18...22° . Це дозволить підвищити a зов - a в н ня кілець упорних підшипників призводить до зместатичну вантажність в 1,3...1,6 рази відносно станшення частки руху вертіння і знижує опір діючому ндартних упорних кулькових підшипників [3] та гіроскопічному моменту, що викликає зниження збільшити на 8...15% максимальну частоту обервеличин тертя та нагрівання, яке в результаті притання. За допомогою запропонованої арочної дозведе до підвищення довговічності та несучої здаріжки кочення кульок, виконаної на обох кільцях, тності упорного кулькового підшипника та можлиможе бути створено високошвидкісний упорний вості отримання більшої максимальної частоти кульковий підшипник (див. фіг.3), який має переобертання. вищення максимальної частоти обертання відносДжерела інформації но стандартних кулькових підшипників [3] в 1. ГОСТ 8995-75. Подшипники шариковые ра1,2...1,3 рази та збільшення динамічної вантажнодиально-упорные однорядные с одним разъемным сті в 1,1...1,4 рази. Це стає можливим завдяки макольцом. -В кн. "Подшипники качения". Часть 2. лим за значеннями і різним кутам контакту кульок: М.: Изд. стандартов, 1989. -С.154-165. 2. ГОСТ 8338-75. Подшипники шариковые раз внутрішньою дугою арки a в н = 10...13 ° , з зовнішдиальные однорядные. -В кн. "Подшипники каченьою a зов = 14...17° , та радіусам дуг арки: внутріния". Часть 1. -М.: Изд-во стандартов, 1989. шньої Rвн=(0,512...0,516)·DK та зовнішньої С.422-438. Rзов.=(0,508...0,512)·DK. 3. ГОСТ 6874-75. Подшипники шариковые Робота запропонованої доріжки кочення кілець упорные однорядные. -В кн. "Подшипники качета й самого упорного кулькового підшипника відния". -Часть 2. -М.: Изд. стандартов, 1989. -С.335бувається наступним чином. 350. При обертанні навантаженого кулькового під4. Пинегин С.В. Трение качения в машинах и шипника кульки створеною відцентровою силою приборах. -М.: Ма шиностроение, 1976. -С.229-231. притискаються в контакті до зовнішньої дуги арки 5. Ковалев М.П., Народецкий М.З. Расчет выдоріжки кочення кілець. Це попереджує подальше сокоточных шарикоподшипников. -М.: Машинострадіальне віддалення кульок від осі підшипника роение 1980. -373с. (на відміну від прототипу - стандартного упорного підшипника) та породжуване ним заклинювання кульок і збільшення тертя з сепаратором. Одноча 7 Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 71415 8 Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601