подшипниковый узел

Формула изобретения

Подшипниковый узел, содержащий цапфу вала, корпус и подшипник качения, установленный на вал или в корпус с натягом, по меньшей мере, одно из колец которого снабжено средством разгрузки тел качения от рабочей нагрузки в виде локального изменения кривизны посадочной поверхности кольца, которая для наружного кольца соответствует условию , для внутреннего ,

где R₁ и r₁ - радиус посадочной поверхности соответствующего кольца подшипника в месте изменения кривизны;

R₀ и r₀ - радиус посадочной поверхности соответствующего кольца стандартного подшипника,

отличающийся тем, что диаметр посадочной поверхности отверстия корпуса и диаметр посадочной поверхности цапфы вала соответствуют условиям

где D_к - диаметр посадочной поверхности отверстия корпуса;

D_o - диаметр посадочной поверхности наружного кольца стандартного подшипника;

d_в - диаметр посадочной поверхности цапфы вала;

d_o - диаметр посадочной поверхности внутреннего кольца стандартного подшипника;

S - максимальная глубина средства разгрузки тел качения от рабочей нагрузки;

2 - длина средства разгрузки тел качения от рабочей нагрузки по длине окружности радиуса R₀ или r₀, ;

2 - длина средства разгрузки тел качения от рабочей нагрузки по длине окружности радиуса R₁ или r₁, .

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях машин и механизмов.

Известен подшипниковый узел /1/, содержащий цапфу вала, корпус и подшипник качения, установленный на вал или в корпус с натягом.

При действии на узел осевой нагрузки тела качения подшипника оказываются в силовом защемлении силами трения скольжения, происходит заклинивание подшипника, что приводит к быстрому износу деталей подшипника и узла и выходу их из строя.

Известен подшипниковый узел /2/, принятый за прототип, содержащий цапфу вала, корпус и подшипник качения, установленный на вал или в корпус с натягом, по меньшей мере одно из колец которого снабжено средством разгрузки тел качения от рабочей нагрузки в виде локального изменения кривизны посадочной поверхности кольца, которая для наружного кольца соответствует условию для внутреннего

где R₁ и r₁ - радиус посадочной поверхности соответствующего кольца подшипника в месте изменения кривизны;

R₀ и r₀ - радиус посадочной поверхности соответствующего кольца стандартного подшипника.

Недостатком подшипникового узла такой конструкции является то, что при его сборке необходимо обеспечить определенное значение диаметра посадочной поверхности корпуса или вала, так как в противном случае после сборки узла в подшипнике качения может не образоваться разгрузочная зона, а следовательно, не будет происходить разгрузка тел качения от рабочей нагрузки в процессе эксплуатации узла. Это приведет к преждевременному износу деталей подшипникового узла и выходу его из строя.

Предлагаемым изобретением решается задача гарантированного обеспечения в подшипнике качения средства разгрузки тел качения от рабочей нагрузки и увеличения срока службы подшипникового узла.

Достижение указанного технического результата осуществляется тем, что в известном подшипниковом узле, содержащем цапфу вала, корпус и подшипник качения, установленный на вал или в корпус с натягом, по меньшей мере одно из колец которого снабжено средством разгрузки тел качения от рабочей нагрузки в виде локального изменения кривизны посадочной поверхности кольца, которая для наружного кольца соответствует условию , для внутреннего

где R₁ и r₁ - радиус посадочной поверхности соответствующего кольца подшипника в месте изменения кривизны;

R₀ и r₀ - радиус посадочной поверхности соответствующего кольца стандартного подшипника;

диаметр посадочной поверхности отверстия корпуса и диаметр посадочной поверхности цапфы вала соответствуют условиям:

где D_к - диаметр посадочной поверхности отверстия корпуса;

D_o - диаметр посадочной поверхности наружного кольца стандартного подшипника;

d_в - диаметр посадочной поверхности цапфы вала;

d_o - диаметр посадочной поверхности внутреннего кольца стандартного подшипника;

S - максимальная глубина средства разгрузки тел качения от рабочей нагрузки;

2 - длина средства разгрузки тел качения от рабочей нагрузки по длине окружности радиуса R₀ или r₀, ;

2 - длина средства разгрузки тел качения от рабочей нагрузки по длине окружности радиуса R₁ или r₁, .

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен разрез подшипникового узла, подшипник качения которого имеет на наружном кольце средство разгрузки тел качения от рабочей нагрузки в виде локального изменения кривизны посадочной поверхности.

На фиг.2 представлен подшипник качения, на наружном кольце которого выполнено средство разгрузки тел качения от рабочей нагрузки в виде локального изменения кривизны посадочной поверхности.

На фиг.3 изображено наружное кольцо подшипника качения с локальным изменением кривизны посадочной поверхности.

Подшипниковый узел включает цапфу вала 1, корпус 2, диаметр посадочной поверхности 3 которого соответствует условию

где D_к - диаметр посадочной поверхности отверстия корпуса;

D_o - диаметр посадочной поверхности наружного кольца стандартного подшипника;

S - максимальная глубина средства разгрузки тел качения от рабочей нагрузки;

2 - длина средства разгрузки тел качения от рабочей нагрузки по длине окружности радиуса R₀, ;

2 - длина средства разгрузки тел качения от рабочей нагрузки по длине окружности радиуса R₁, ;

и подшипник качения 4, наружное кольцо 5 которого снабжено средством разгрузки тел качения от рабочей нагрузки в виде локального изменения кривизны посадочной поверхности 6 наружного кольца 5.

При сборке подшипникового узла подшипник качения 4 с локальным изменением кривизны посадочной поверхности 6 наружного кольца 5 устанавливают в корпус 2 с натягом. Поверхность запрессованного наружного кольца 5 приобретает форму посадочного места цилиндра. Тогда за счет эластичности и деформирования кольца на дорожке качения образуется средство разгрузки тел качения от рабочей нагрузки, которое позволяет телам качения в процессе эксплуатации узла освобождаться от контактной нагрузки.

Чтобы при сборке подшипникового узла в подшипнике качения образовалось средство разгрузки тел качения от рабочей нагрузки, например на дорожке качения наружного кольца, необходимо чтобы осуществлялась посадка в натяг, т.е. выполнялось неравенство

D_к <D_о,

где D_к - диаметр посадочной поверхности отверстия корпуса;

D_о - диаметр посадочной поверхности наружного кольца стандартного подшипника.

При выполнении неравенства D_к<D_о будет выполняться и следующее неравенство:

L_к <L_o,

где L_к - длина посадочной поверхности отверстия корпуса;

L_o - длина посадочной поверхности наружного кольца стандартного подшипника.

Так как посадочная поверхность наружного кольца описывается двумя радиусами кривизны и нельзя говорить об однозначном диаметре посадочной поверхности, то посадка в натяг будет осуществляться из условия, что длина посадочной поверхности отверстия корпуса меньше длины посадочной поверхности наружного кольца подшипника с локальным изменением его кривизны, т.е. необходимо выполнить условие

L_к<L_и,

где L _к - длина посадочной поверхности отверстия корпуса;

L_и - длина посадочной поверхности наружного кольца подшипника с локальным изменением кривизны посадочной поверхности.

Следовательно, получаем, что

Из фиг.3 следует, что длина посадочной поверхности наружного кольца подшипника с локальным изменением кривизны посадочной поверхности равна:

L_и=2(R₁· +R₀( - )),

где R₁ - радиус посадочной поверхности наружного кольца подшипника в месте изменения кривизны;

R₀ - радиус посадочной поверхности наружного кольца стандартного подшипника;

2 - длина средства разгрузки тел качения от рабочей нагрузки по длине окружности радиуса R₀;

2 - длина средства разгрузки тел качения от рабочей нагрузки по длине окружности радиуса R₁.

Величина R ₁ равна

R₁=R₀+e-S,

где е - эксцентриситет - расстояние от центра окружности посадочной поверхности наружного кольца стандартного подшипника до центра окружности посадочной поверхности локального изменения кривизны;

S - максимальная глубина средства разгрузки тел качения от рабочей нагрузки.

Из ОО₁К радиус R₁ определим по теореме косинусов:

С учетом предыдущего уравнения и пренебрегая величинами второго порядка малости получаем, что

Тогда

а условие для величины D_к имеет вид

При этом следует иметь в виду, что углы и должны быть больше нуля и меньше , в противном случае невозможна сборка подшипникового узла с натягом, а следовательно, и невозможно создание в подшипнике средства разгрузки тел качения от рабочей нагрузки.

Источники информации

1. Орлов П.И. Основы конструирования. Кн.2. М.: Машиностроение, 1977, с.518-519 - аналог.

2. Авт.св. СССР №1771253, F 16 С 33/58 - прототип.