Ущільнення для підшипника залізничного вагона

Реферат: У винаході пропонується вузол підшипника, який має роликопідшипник з надягнутим на ділянку цапфи осі внутрішнім кільцем підшипника, що має внутрішню доріжку кочення. Зовнішня доріжка кочення об'єднана із внутрішньою доріжкою кочення для приймання роликових елементів. Між зносостійким кільцем і несучим зовнішнім кільцем підшипника передбачене ущільнення для мастильного матеріалу, яке містить масловідбивний елемент. UA 102868 C2 (12) UA 102868 C2 UA 102868 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Передумови до створення винаходу. Даний винахід в цілому належить до підшипників, призначених для установки на шийку вала (на цапфі на кінці осі), а більш конкретно, до вдосконалених засобів ущільнення підшипникових вузлів для використання в залізничному вантажному вагоні. Відомі роликопідшипникові вузли, кожний з яких містить два ряди роликопідшипників з конічними роликами, попередньо зібраних та утворюючих автономний, попередньо змазаний вузол, призначений для установки на цапфі на кінці осі або вала. Такі підшипникові вузли використовують як підшипникові вузли для залізничного вагона, встановлені на цапфах на кінцях осей. У підшипникових вузлах цього типу типово використовують два ряди конічних роликопідшипників, встановлених на кожному кінці загального зовнішнього кільця підшипника, причому їх відповідні внутрішні кільця підшипника мають внутрішній діаметр, вибраний таким чином, що забезпечується посадка з натягом на шийку осі, при цьому циліндрична втулка або розпірна гільза, встановлена між внутрішніми кільцями підшипника, забезпечує точне розміщення та належний бічний зазор на цапфі (шийці осі). Ущільнення, встановлені на кожному кінці зовнішнього кільця підшипника, забезпечують щільний контакт зі зносостійкими кільцями, які опираються на зовнішні кінці або задню поверхню відповідних внутрішніх кілець підшипника на кожному кінці вузла. Такі ущільнення описані в патентах США Nos. 5,975,533, 7,607,836, і 7,534,047. При типовому встановленні в залізничному вагоні, на внутрішньому кінці шийки осі за допомогою механічної обробки утворюють жолобник. Опорне кільце, що має поверхню, комплементарну до контуру жолобника, і опорну поверхню для входу в зачеплення із внутрішнім кінцем внутрішнього зносостійкого кільця, точно встановлює підшипниковий вузол на цапфі. Торцева кришка підшипника, встановлена на кінці осі за допомогою болтів, угвинчених в отвори на кінці осі, входить у зачеплення із зовнішнім зносостійким кільцем і затискає весь вузол на кінці осі. Зносостійкі кільця типово мають внутрішній діаметр, вибраний таким чином, що забезпечується посадка з натягом на цапфу, щонайменше на ділянці їхньої довжини, так що весь вузол напресовується у вигляді єдиного блока на кінець ділянки цапфи на осі. Суть винаходу Підшипниковий вузол за даним винаходом містить роликопідшипник, що має внутрішнє кільце підшипника, виконане у вигляді конуса та надягнуте на ділянку цапфи осі або вала. Внутрішнє кільце підшипника має звернену назовні доріжку кочення. Зовнішнє кільце підшипника має звернену всередину доріжку кочення. Роликові елементи розташовані між внутрішньою та зовнішньою доріжками кочення та входять у контакт із ними. Опорне кільце має фасонну поверхню, комплементарну до фасонної поверхні жолобника, утвореного на валу, і такого, що входить з нею в зачеплення. Жолобник іде від цапфи до заплічка вала. Фасонні поверхні взаємодіють таким чином, щоб запобігати осьовому руху опорного кільця уздовж вала. Підшипниковий вузол містить ущільнювальний вузол, що створює бар'єр, так щоб мастильний матеріал утримувався усередині ущільнювального вузла, а забруднюючі речовини утримувалися зовні від нього. Передбачений масловідбивний елемент, що взаємодіє зі зносостійким кільцем та ущільнювальним елементом для створення поліпшеного ущільнення. Взаємодія між ущільнювальним елементом, зносостійким кільцем і масловідбивним елементом дозволяють утримувати мастильний матеріал усередині ущільнювального вузла та утримувати забруднюючі речовини зовні від нього. Короткий опис креслень На фіг. 1 показаний розріз шийки вала, що має встановлений на ній вузол конічного роликопідшипника відповідно до першого варіанта здійснення даного винаходу. На фіг. 2 детально показаний частковий поперечний переріз ущільнювального вузла конічного роликопідшипника відповідно до першого варіанта здійснення даного винаходу. На фіг. 3 детально показаний частковий поперечний переріз вузла конічного роликопідшипника у відповідності до другого варіанта здійснення даного винаходу. На фіг. 4 детально показаний частковий поперечний переріз вузла конічного роликопідшипника відповідно до третього варіанта здійснення даного винаходу. Докладний опис кращих варіантів здійснення винаходу Звернемося тепер до розгляду фіг. 1, на якій показаний підшипниковий вузол, позначений у загальному виді позицією 10, встановлений на цапфі 12 вільного, консольного кінця вала або осі 14, а типово осі залізничного вагона. Цапфа 12 піддана механічній обробці з дуже твердими допусками та закінчується на її внутрішньому кінці фасонним жолобником 22, що переходить у циліндричний заплечик 18 осі 14. На передньому кінці осі, ділянка цапфи 12 закінчується незначно конічною напрямною ділянкою 24, що дозволяє полегшити встановлення 1 UA 102868 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 підшипникового вузла на цапфу. Безліч різьбових отворів 26 утворені наприкінці осі 14, у них можуть бути вгвинчені гвинти з головкою під ключ або болти 28 для встановлення утримуючої кришки 30 підшипника на кінці вала, що дозволяє затиснути підшипник у заданому положенні, як це описано далі більш докладно. Підшипниковий вузол 10 попередньо збирають до його встановлення та затискання на цапфі 12 за допомогою кришки 30 утримання підшипника та болтів 28. Підшипниковий вузол містить одинарне зовнішнє кільце 32 підшипника, що має пару звернених всередину доріжок 34, 36 кочення, утворених поруч із відповідними кінцями кільця 32 підшипника, що взаємодіє з парою внутрішніх кілець 38, 40 підшипника, що мають звернені назовні відповідні доріжки кочення, щоб підтримувати два ряди конічних роликів 42, 44 між відповідними доріжками кочення. Центральна розпірна втулка 46 розташована між внутрішніми кільцями 38, 40 підшипника для того, щоб внутрішні кільця підшипника мали точний проміжок один від одного, що дозволяє одержати належний бічний зазор підшипника. Зовнішнє кільце 32 підшипника забезпечене циліндричними розточеннями 17, 19 на його аксіально (по осі) зовнішніх кінцях і парою перших кінцевих секцій 48, 50 секцій 52, 54 ущільнення, запресованих відповідно в кожне із циліндричних розточень 17, 19 у зовнішньому кільці 32 підшипника. Кожна друга кінцева секція 55, 63 секції 52, 54 ущільнення може мати пружні ущільнюючі елементи 56, 58, які з тертям прилягають до радіально зовнішніх поверхонь 37, 61 та утворюють ущільнення відносно поверхонь 37, 61 пари ущільнюючих зносостійких кілець 60, 62, звернені всередину кінці яких входять у зачеплення зі зверненими назовні кінцями відповідних внутрішніх кілець 38, 40 підшипника. Секція 54 ущільнення аналогічна секції 52 ущільнення, тому вона не буде описана докладно. Зовнішній кінець зносостійкого кільця 60 введений у циліндричне розточення 64 у зверненому назовні по осі кінці кільцевого опорного кільця 66, яке, у свою чергу, має розточення 68 на своєму іншому кінці, розміри якої дозволяють ввести в неї при посадці з натягом і при ходовій посадці циліндричний заплечик 18 осі 14. Діаметр розточення 64 і зовнішній діаметр зносостійкого кільця 60 вибрані так, щоб забезпечувати посадку з натягом, так щоб зносостійке кільце 60 було запресовано в опорне кільце 66, яке піддано точній механічній обробці, щоб створити фасонну внутрішню поверхню 70, комплементарну до контуру жолобника 22 і таку, що входить в зачеплення з нею, коли підшипник встановлений на осі. Звернений назовні кінець зносостійкого кільця 62 упирається в стінку розточення 31 утримуючої кришки 30 підшипника. Звернемося тепер до розгляду фіг. 2, на якій детально показана ділянка ущільнювального вузла підшипникового вузла 10. Можна бачити, що секція 52 ущільнення являє собою в основному циліндричну деталь, яка має першу кінцеву секцію 48 більшого діаметра, запресовану або щільно вставлену в комплементарне розточення 17 у зовнішньому кільці 32 підшипника. Секція 52 ущільнення також містить проміжну секцію 27, перпендикулярну до першої кінцевої секції 48, і головну проміжну циліндричну секцію 53, що йде паралельно кінцевій секції 48, причому головна проміжна циліндрична секція 53 має менший діаметр, ніж кінцева секція 48. Друга кінцева секція 55 секції 52 ущільнення відходить від головної проміжної секції 53 під кутом 90° до неї. Пружний ущільнюючий елемент 58 встановлений на другій кінцевій секції 55. Пружний ущільнюючий елемент 58 виготовлений з гумової або еластомерної суміші, такої як нітритна гумова суміш. Пружний ущільнюючий елемент 58 містить головну секцію з отвором для приймання другої кінцевої секції 55 секції 52 ущільнення. Секція 72 відбивного кільця має в основному циліндричну конструкцію і містить базову секцію 74, прикріплену до зовнішньої поверхні 37 зносостійкого кільця 60 ущільнення, і кінцеву секцію 76, що йде від базової секції 74. Секція 72 відбивного кільця звичайно являє собою одиничну (виконану у вигляді єдиного цілого) конструкцію, виготовлену з конструкційної пластмаси або з конструкційної сталі. Звернемося тепер до розгляду фіг. 3, на якій показаний другий варіант вузла ущільнення роликопідшипника відповідно до даного винаходу, позначений у загальному виді позицією 110. Такі елементи, як зовнішнє кільце 32 підшипника, опорне кільце 66, секція 52 ущільнення та зносостійке кільце 60 ущільнення, аналогічні показаним на фіг. 1 та мають такі ж позиційні позначення. Секція 172 відбивного кільця має в основному циліндричну конструкцію та містить базову секцію 174, прикріплену до зовнішньої поверхні 37 зносостійкого кільця 60 ущільнення, проміжну секцію 178, що йде від базової секції 174, і кінцеву секцію 176, що йде від проміжної секції 178 під кутом 90 градусів. Можна бачити, що проміжна секція 178 має виступ 178А, що контактує зі зверненою аксіально (по осі) всередину поверхнею 55А другої кінцевої секції 55 секції 52 ущільнення. Секція 172 відбивного кільця зазвичай являє собою одиничну конструкцію, 2 UA 102868 C2 5 10 15 виготовлену з конструкційної пластмаси або з конструкційної сталі. Кінцева секція 176 відбивного кільця йде в напрямку головної проміжної циліндричної секції 53 секції 52 ущільнення, поруч із її радіально зовнішньою поверхнею. Звернемося тепер до розгляду фіг. 4, на якій показаний третій варіант вузла ущільнення роликопідшипника, позначений у загальному виді позицією 210. Такі елементи, як секція 52 ущільнення та зносостійке кільце 60 ущільнення з радіальною зовнішньою поверхнею 37, аналогічні показаним на фіг. 1 і мають такі ж позиційні позначення. Однак можна бачити, що опорне кільце 266 має кільцевий виступ 268, що виступає по осі з її зовнішньої циліндричної поверхні. Секція 272 відбивного кільця має в основному циліндричну конструкцію та містить базову секцію 274, прикріплену до зовнішньої поверхні 37 зносостійкого кільця 60 ущільнення, проміжну секцію 278, що йде від базової секції 274, і кінцеву секцію 276, що йде від проміжної секції 278 під кутом 90 градусів. Секція 272 відбивного кільця зазвичай являє собою одиничну конструкцію, виготовлену з конструкційної пластмаси або з конструкційної сталі. Можна бачити, що проміжна секція 278 має виступ 278А, що контактує зі зверненою аксіально (по осі) всередину поверхнею 55А другої кінцевої секції 55 секції 52 ущільнення. Кінцева секція 276 відбивного кільця відходить із поступовою зміною кута орієнтовно до 90 градусів від проміжної секції 278 і йде в напрямку головної проміжної циліндричної секції 53 секції 52 ущільнення, поруч із її радіально зовнішньою поверхнею. 20 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 55 1. Вузол роликопідшипника, що містить: в основному циліндричне внутрішнє кільце підшипника, що має на ньому в основному циліндричну, звернену назовні доріжку кочення, в основному циліндричне зовнішнє кільце підшипника, що має на ньому в основному циліндричну, звернену всередину, доріжку кочення, причому внутрішнє кільце підшипника має в основному плоску, аксіально внутрішню грань, а зовнішнє кільце підшипника має радіально звернене всередину циліндричне розточення, в основному циліндричне зносостійке кільце, розташоване поруч із, в основному, плоскою, аксіально внутрішньою гранню внутрішнього кільця підшипника, аксіально всередині від неї, причому зносостійке кільце має в основному циліндричну зовнішню поверхню, ущільнення в основному циліндричної конфігурації, що має першу кінцеву секцію, проміжну секцію та другу кінцеву секцію, причому перша кінцева секція введена в радіально звернене всередину циліндричне розточення зовнішнього кільця підшипника, пружний ущільнюючий елемент, прикріплений до другої кінцевої секції ущільнення, причому пружний ущільнюючий елемент контактує з, в основному, циліндричною зовнішньою поверхнею зносостійкого кільця, і масловідбивний елемент в основному циліндричної конфігурації, який має базову секцію, прикріплену до, в основному, циліндричної зовнішньої поверхні зносостійкого кільця, і радіально зовнішню крайку, розташовану поруч із другою кінцевою секцією ущільнення. 2. Вузол роликопідшипника за п. 1, у якому масловідбивний елемент виступає по радіусу орієнтовно на половину довжини другої кінцевої секції ущільнення. 3. Вузол роликопідшипника за п. 1, у якому радіально зовнішня крайка масловідбивного елемента повернена по осі назовні в напрямку другої кінцевої секції ущільнення. 4. Вузол роликопідшипника за п. 1, у якому масловідбивний елемент містить середню секцію, що контактує із другою кінцевою секцією ущільнення, причому радіально зовнішня крайка масловідбивного елемента містить радіально зовнішній кінець, що йде вище проміжної секції ущільнення. 5. Вузол роликопідшипника за п. 4, у якому радіально зовнішній кінець масловідбивного елемента йде перпендикулярно до базової секції. 6. Вузол роликопідшипника за п. 4, у якому друга кінцева секція ущільнення йде від проміжної секції ущільнення з радіусом вигину 90 градусів, а радіально зовнішній кінець масловідбивного елемента відходить від базової секції з радіусом вигину близько 90 градусів. 7. Вузол роликопідшипника, що містить: в основному циліндричне внутрішнє кільце підшипника, що має на ньому в основному циліндричну, звернену назовні, доріжку кочення, в основному циліндричне зовнішнє кільце підшипника, яке має на ньому в основному циліндричну, звернену всередину, доріжку кочення, 3 UA 102868 C2 5 10 15 20 25 при цьому внутрішнє кільце підшипника має в основному плоску, аксіально внутрішню грань, а зовнішнє кільце підшипника має радіально звернене всередину циліндричне розточення, в основному циліндричне зносостійке кільце, розташоване поруч із, в основному, плоскою, аксіально внутрішньою гранню внутрішнього кільця підшипника, аксіально всередині від неї, причому зазначене зносостійке кільце має в основному циліндричну зовнішню поверхню, ущільнення в основному циліндричної конфігурації, яке має першу кінцеву секцію, проміжну секцію та другу кінцеву секцію, причому зазначена перша кінцева секція введена в радіально звернене всередину циліндричне розточення зовнішнього кільця підшипника, і масловідбивний елемент в основному циліндричної конфігурації, який має базову секцію, прикріплену до, в основному, циліндричної зовнішньої поверхні зносостійкого кільця, причому масловідбивний елемент проходить радіально від положення на зносостійкому кільці по осі всередину від другої кінцевої секції ущільнення. 8. Вузол роликопідшипника за п. 7, який додатково містить пружний ущільнюючий елемент, прикріплений до другої кінцевої секції ущільнення, причому пружний ущільнюючий елемент контактує із зовнішньою поверхнею зносостійкого кільця. 9. Вузол роликопідшипника за п. 7, у якому масловідбивний елемент виступає по радіусу орієнтовно на половину довжини другої кінцевої секції ущільнення. 10. Вузол роликопідшипника за п. 7, у якому масловідбивний елемент містить радіально зовнішню крайку, яка виступає по осі назовні в напрямку другої кінцевої секції ущільнення. 11. Вузол роликопідшипника за п. 7, у якому масловідбивний елемент містить середню секцію, що контактує із другою кінцевою секцією ущільнення, причому масловідбивний елемент містить радіально зовнішню крайку, що має радіально зовнішній кінець, який проходить вище проміжної секції ущільнення. 12. Вузол роликопідшипника за п. 11, у якому радіально зовнішній кінець масловідбивного елемента проходить перпендикулярно до базової секції. 13. Вузол роликопідшипника за п. 11, у якому друга кінцева секція ущільнення проходить від проміжної секції ущільнення з радіусом вигину 90 градусів, а радіально зовнішній кінець масловідбивного елемента відходить від базової секції з радіусом вигину близько 90 градусів. 4 UA 102868 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 5