Підшипниковий вузол

Реферат: Підшипниковий вузол містить корпус, вал, два й більше радіально-упорних підшипників кочення, встановлених за схемою "тандем" так, що їхні внутрішні кільця разом з розподільними дистанційними втулками жорстко змонтовані на валу. Між зовнішніми кільцями, розташованими між двома жорсткими упорами корпуса, встановлені проміжні елементи для забезпечення розподілу зовнішнього осьового однобічного зусилля між підшипниками. Проміжні елементи виконані пружними, наприклад у вигляді пружин стиску, і попередньо стислі з можливістю створення на зовнішні кільця двох суміжних підшипників розпірного зусилля. Зовнішні кільця встановлені в корпусі з можливістю осьового переміщення назустріч одне одному. UA 99440 U (54) ПІДШИПНИКОВИЙ ВУЗОЛ UA 99440 U UA 99440 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до машинобудування, а саме до підшипникових опорних вузлів, у яких для збільшення несучої здатності використовуються багаторядні установки підшипників кочення. Відомий підшипниковий вузол, у якому використаний "каскадний" спосіб встановлення декількох однорядних радіально-упорних підшипників, коли вузький торець зовнішнього кільця одного підшипника впирається в широкий торець зовнішнього кільця іншого підшипника [1]. Рівномірний розподіл осьового навантаження між підшипниками досягається точністю розмірів й однаковістю осьової жорсткості підшипників. Найбільш близьким аналогом пристрою, що заявляється, є підшипниковий вузол, що містить корпус, вал, два й більше радіально-упорних підшипники кочення, встановлених за схемою "тандем" так, що їхні внутрішні кільця разом з розподільними дистанційними втулками жорстко змонтовані на валу, а між зовнішніми кільцями, розташованими між двома жорсткими упорами корпуса, встановлені проміжні елементи у вигляді твердих втулок, що забезпечують за рахунок підбора їхніх довжин розподіл зовнішнього осьового однобічного зусилля між підшипниками в комплекті [2]. При такій установці підшипників потрібне експериментальне визначення їх осьової контактної жорсткості, підбір підшипників з однаковою жорсткістю, узгодження довжин дистанційних втулок між внутрішніми й зовнішніми кільцями підшипників, висока точність їхнього виготовлення. Тільки за таких умов можна домогтися приблизно рівномірного розподілу осьового навантаження між підшипниками в комплекті. Все це знижує ефективність використання відомого підшипникового вузла з багаторядною установкою підшипників, робить регулювання підшипників утрудненим і нетехнологічним. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності підшипникового вузла з багаторядною установкою підшипників, а саме підвищення навантажувальної здатності й довговічності за рахунок забезпечення більше рівномірного розподілу зовнішнього однобічного осьового навантаження між підшипниками, за рахунок виключення впливу зношування підшипників у процесі експлуатації на стабільність цього розподілу, а також підвищення технологічності підшипникових вузлів за рахунок зниження точності виготовлення деталей і виключення деяких підготовчих операцій перед їхньою зборкою. Поставлена задача вирішується тим, що в підшипниковому вузлі, що містить корпус, вал, два й більше радіально-упорних підшипники кочення, встановлених за схемою "тандем" так, що їх внутрішні кільця разом з розподільними дистанційними втулками жорстко змонтовані на валу, а між зовнішніми кільцями, розташованими між двома жорсткими упорами корпуса, встановлені проміжні елементи для забезпечення розподілу зовнішнього осьового однобічного зусилля між підшипниками, згідно з корисною моделлю, проміжні елементи виконані пружними, наприклад у вигляді пружин стиску, і попередньо стислі з можливістю створення на зовнішні кільця двох суміжних підшипників розпірного зусилля, що визначається за формулою: Fk  40 45 50 55 A k, n де Fk - розпірне зусилля, яке створює k - та пружина; A - зовнішнє осьове зусилля, що діє на підшипниковий вузол; n - число підшипників у вузлі; k - порядковий номер пружного проміжного елемента, що відліковується відносно вала в напрямку зовнішнього осьового зусилля, а самі зовнішні кільця встановлені в корпусі з можливістю осьового переміщення назустріч одне одному. Суть пропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких підшипниковий вузол зображений у поздовжньому розрізі. На фіг. 1 показано взаємне розташування тіл кочення, зовнішніх і внутрішніх кілець підшипників під дією розпірних зусиль із боку пружин при відсутності зовнішнього осьового зусилля А. На фіг. 2 показано взаємне розташування тих же елементів конструкції при навантажені зовнішнім осьовим зусиллям А. Підшипниковий вузол складається з корпуса 1, вала 2, трьох радіально-упорних підшипників кочення 3, 4, 5. Внутрішні кільця 6 підшипників розділені між собою жорсткими дистанційними втулками 7, 8 і затиснуті на валу 2 між жорстким упором 9 і гайкою 10. Зовнішні кільця 11, 12, 13 підшипників 3, 4, 5 відповідно встановлені між жорстким упором 14 корпуса 1 і гайкою 15. Між зовнішніми кільцями 11, 12, 13 установлені попередньо стислі пружні проміжні елементи 16, 17, виконані у вигляді циліндричних пружин стиску. Елемент 17 створює розпірне зусилля на зовнішні кільця 12, 13 підшипників 4, 5, що дорівнює по величині F1=A/3, де А - експлуатаційне осьове зусилля на підшипниковий вузол. Елемент 16 створює розпірне зусилля на зовнішні кільця 11, 12 підшипників 3, 4, що дорівнює по величині F2=2A/3. Як видно на фіг. 1, зовнішнє 1 UA 99440 U 5 10 15 20 25 кільце 11 підшипника 3 навантажено зусиллям F2=2A/3 і притискається до упору 14 корпуса 1, при цьому воно виявляється зміщеним уліво щодо свого внутрішнього кільця 6 на величину осьової гри S з утворенням кута контакту β1, який спрямований протилежно зовнішньому осьовому зусиллю А. Зовнішнє кільце 12 підшипника 4 перебуває під дією двох розпірних зусиль, ліворуч F2=2A/3, праворуч F1=A/3. Сумарне зусилля на це кільця становить А/3 і спрямоване в напрямку підшипника 5, тобто в напрямку, протилежному зовнішньому осьовому зусиллю А. Кут контакту β2 у цьому підшипнику 4 спрямований в напрямку зовнішнього осьового зусилля А. Зовнішнє кільце 13 підшипника 5 навантажене зусиллям F1=A/3, притискується до гайки 15 з утворенням кута контакту β3, спрямованим в напрямку зовнішнього осьового зусилля А. Працює вузол таким чином. При навантаженні підшипникового вузла зовнішнім осьовим зусиллям А (фіг. 2) воно через упор 9 вала 2 передається внутрішнім кільцям 6 підшипників 3, 4, 5. Зусилля А через внутрішні кільця 6 підшипників 4, 5, тіла кочення (кульки) передається зовнішнім кільцям 12, 13 відповідно. Кільця 12, 13, з іншого боку, навантажені розпірними зусиллями з боку пружин 16, 17, що дорівнюють по величині А/3. Якщо зовнішнє зусилля не перевершує величини 2А/3, то взаємне розташування елементів конструкції не змінюється в порівнянні із зображеним на фіг. 1. Якщо ж зовнішнє зусилля досягає величини А, то весь вал 2 із закріпленими на ньому внутрішніми кільцями 6 і дистанційними втулками 7, 8 переборює розпірні зусилля пружин, що діють на кільця 12, 13, і зміщується вліво на величину осьової гри S підшипника 3 до упору в зовнішнє кільце 11 з утворенням кута контакту β1, що спрямований вже в напрямку зовнішнього осьового зусилля. При цьому кільце 13 відходить від гайки 15 і створює зазор розміром S. Кожен підшипник виявляється навантаженим осьовим зусиллям А/3, тобто зовнішнє навантаження розподіляється рівномірно. Внаслідок цього, відповідно до формули: C L   , P де L - довговічність підшипника; C - динамічна вантажопідйомність; P - наведене навантаження на підшипник; 30 35 40 45 50 55 k=3 - для кулькових тіл кочення; k=10/3 - для роликових тіл кочення, довговічність комплекту із трьох радіально-упорних підшипників при дії тільки осьового навантаження збільшується в 27 й 39 разів відповідно. При заданій довговічності L й осьовому зусиллі А можуть бути зменшені габарити підшипникового вузла. Знос підшипників не впливає на рівномірність розподілу зовнішнього осьового зусилля між підшипниками в комплекті. Вал 2 зміщується вліво на величину зносу, при цьому довжини стислих пружин 16, 17 залишаються незмінними, а, отже, і величини створюваних ними розпірних зусиль. Запропонований підшипниковий вузол забезпечує рівномірний розподіл зовнішнього осьового навантаження між підшипниками кочення в комплекті, внаслідок чого довговічність 3 комплекту підшипників при дії тільки осьового зовнішнього навантаження збільшується в n разів. Крім цього виключається вплив зносу підшипників на стабільність рівномірності цього розподілу. Усувається необхідність у витратних за часом підготовчих операціях по визначенню осьової жорсткості підшипників, комплектуванні їх за однаковою величиною осьової жорсткості, підборі й припасуванні за місцем довжин дистанційних втулок, що дозволяє знизити вимоги до точності виготовлення втулок, а, отже, знизити їхню вартість. Все це досягається за рахунок виконання проміжних елементів між зовнішніми кільцями пружними, наприклад, у вигляді пружин стиску, і попередньо стислими, які, особливо при пологій механічній характеристиці, добре компенсують всі погрішності виготовлення, забезпечують самовстановлення елементів конструкції, а також пружний зв'язок підшипників, крім одного, з корпусом, що сприяє зм'якшенню ударних навантажень. Таким чином, запропонований пристрій у в порівнянні з найближчим аналогом більш ефективний, надійний, та технологічний. Джерела інформації: 1. Орлов П.К. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 3-х книгах. Кн.2. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1977. - С. 528, рис. 486 c. 2. Бейзельман Р.Д., Цыпкин Б.В. Подшипники качения. Справочник. Издание четвёртое, исправленное и дополненное. - М.-Л.: Машгиз, 1960. - С. 240, фиг. VI. 30 (прототип). 2 UA 99440 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Підшипниковий вузол, що містить корпус, вал, два й більше радіально-упорних підшипників кочення, встановлених за схемою "тандем" так, що їхні внутрішні кільця разом з розподільними дистанційними втулками жорстко змонтовані на валу, а між зовнішніми кільцями, розташованими між двома жорсткими упорами корпуса, встановлені проміжні елементи для забезпечення розподілу зовнішнього осьового однобічного зусилля між підшипниками, який відрізняється тим, що проміжні елементи виконані пружними, наприклад у вигляді пружин стиску, і попередньо стислі з можливістю створення на зовнішні кільця двох суміжних підшипників розпірного зусилля, що визначається за формулою: Fk  де 15 A k, n Fk - розпірне зусилля, яке створює k - та пружина; A - зовнішнє осьове зусилля, що діє на підшипниковий вузол; n - число підшипників у вузлі; k - порядковий номер пружного проміжного елемента, що відліковується відносно вала в напрямку зовнішнього осьового зусилля, а самі зовнішні кільця встановлені в корпусі з можливістю осьового переміщення назустріч одне одному. UA 99440 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4