Патент на изобретение №2331000

(54) БЕССЕПАРАТОРНЫЙ РОЛИКОВЫЙ ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к машиностроению, а именно к подшипниковым узлам передаточных механизмов. Бессепараторный роликовый подшипник качения содержит внутреннее и наружное кольца и роликовые тела качения, на которых помимо дорожек качения выполнены эвольвентные прямозубые венцы, находящиеся друг с другом в зацеплении и имеющие диаметры начальных окружностей, равные соответственным диаметрам беговых дорожек колец и тел качения. Зубчатый венец внутреннего кольца имеет положительное смещение исходного контура, а венцы тел качения и наружного кольца – отрицательное смещение, обеспечивающие расположение начальных окружностей венцов за пределами зубьев. Технический результат: упрощение изготовления конструкции подшипника. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к подшипниковым узлам передаточных механизмов.

Известны радиальные бессепараторные роликовые подшипники (например, А.с. 188231 СССР), содержащие наружное и внутреннее кольца с находящимися между ними роликами. При этом кольца и ролики снабжены зубчатыми венцами с винтовыми каналовыми выпукло-вогнутыми рабочими поверхностями зубьев. Недостаток данной конструкции – сложность получения каналовой винтовой поверхности зубьев на внутреннем венце наружного кольца. В изобретениях (А.с. 1548545 СССР, А.с. 1153131 СССР) для устранения этого недостатка использованы вставные элементы (зубья), что привело к существенному усложнению конструкции.

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому подшипнику является радиальный, роликовый, бессепараторный подшипник качения (А.с. 2135851 РФ), содержащий внутреннее и наружное кольца и ролики. На буртах колец и торцевых участков удлиненных роликов нарезаны эвольвентные прямозубые венцы, находящиеся в зацеплении друг с другом, выполняющие функцию сепаратора и имеющие диаметры начальных окружностей, равные соответственным диаметрам беговых дорожек колец и роликов. При этом в торцевых сечениях подшипника образованы планетарные зубчатые механизмы с зеркальным отображением их зубьев и впадин. Данный планетарный механизм может быть собран в том случае, если хотя бы одно звено (ролики, или наружное кольцо, или внутреннее кольцо) либо все звенья выполнены составными.

В случае выполнения звеньев цельными недостатки этой конструкции связаны со сложностью изготовления ее деталей. Во-первых, ограниченное пространство для выхода инструмента обуславливает применение для нарезания зубьев, в том числе внешних зубьев на внутреннем кольце и роликах, малопроизводительного способа зубодолбления. Во-вторых, два зубчатых венца, принадлежащих одному звену, необходимо согласовывать по шагу, что создает дополнительные технологические сложности.

В случае выполнения всех элементов сборными усложняется конструкция подшипника и сохраняются технологические сложности, связанные с согласованием венцов, принадлежащих кольцам, по шагу.

Таким образом, недостатки данной конструкции связаны со сложностью ее изготовления.

Для устранения этих недостатков в бессепараторном роликовом подшипнике качения, содержащем внутреннее и наружное кольца и роликовые тела качения, на которых помимо дорожек качения выполнены эвольвентные прямозубые венцы, находящиеся друг с другом в зацеплении и имеющие диаметры начальных окружностей, равные соответственным диаметрам беговых дорожек колец и тел качения, зубчатый венец внутреннего кольца имеет положительное смещение исходного контура, а венцы тел качения и наружного кольца – отрицательное смещение, обеспечивающие расположение начальных поверхностей венцов за пределами зубьев.

В частности, указанное условие выполняется при равном смещении профилей зубьев внутреннего кольца х₁, тел качения х₂ и наружного кольца х₃. При этом соблюдается условие х₁=-х₂=-х₃(h_a ^*+c^*)·m, где h_a ^* – коэффициент высоты головки зуба исходного контура; с* – коэффициент радиального зазора; m – модуль.

Наружное и внутреннее кольца выполнены цельными, а тела качения – сборными, состоящими из деталей с цилиндрическими рабочими поверхностями и деталей с зубчатыми венцами. Расположение начальной окружности венца внутреннего и наружного кольца за пределами зуба, когда поверхность дорожки качения располагается ниже окружности впадин зубьев, позволяет нарезать на цельных кольцах зубья за одну установку инструмента. Кроме того, это автоматически обеспечивает согласование двух венцов звена по шагу. Детали сборных тел качения жестко фиксировать относительно друг друга в окружном направлении нет необходимости.

Таким образом, предложенные конструктивные признаки устройства упрощают изготовление его деталей.

Зубчатый венец может быть расположен в середине между двумя цилиндрическими беговыми дорожками колец и тел качения. Наиболее технологична схема, в которой цилиндрическая беговая дорожка расположена между зубчатыми венцами. При этом обработка как зубьев, так и цилиндрической поверхности может производиться с одной установки соответствующего инструмента.

Бессепараторный роликовый подшипник качения можно использовать в концетрическом исполнении, в частности при внецентренном высокоскоростном вращении, например сателлита. Наибольший эффект от использования предлагаемого бессепараторного роликового подшипника достигается при выполнении тел качения с разным диаметром, то есть в эксцентриковом бессепараторном роликовом подшипнике.

На фиг.1 показан бессепараторный роликовый подшипник, в котором цилиндрическая беговая дорожка расположена между зубчатыми венцами; на фиг.2 – его разрез по А-А; на фиг.3 показан бессепараторный роликовый подшипник качения с зубчатым венцом, расположенным между цилиндрическими беговыми дорожками; на фиг.4 – его разрез по Б-Б.

Бессепараторный роликовый подшипник качения (фиг.1, 2) содержит внутреннее кольцо 1, наружное кольцо 2, три тела качения разного диаметра 3, 4, 5. Зубчатые венцы колец 1, 2 и тел качения 3, 4, 5 выполнены эвольвентными, причем их начальные (и, одновременно, делительные) окружности K, L расположены за пределами соответствующего зуба. Для коэффициента высоты головки зуба исходного контура h_a ^*=1 и коэффициента радиального зазора с^*=0,25 это условие обеспечивается при коэффициенте смещения исходного контура х₁=-х₂=-х₃1,25, а для h_a ^*=0,8 и с^*=0,25 – x₁=-х₂=-х₃1,05.

Цилиндрическая беговая дорожка гладких катков 6 расположена между зубчатыми венцами тел качения 3, 4, 5. Тела качения 3, 4, 5 фиксируются от выпадения стопором 7. Внутреннее кольцо 1 подшипника шарнирно связано со стойкой 8. Наружное кольцо 2 подшипника жестко связано с кронштейном 9, образуя совместно с ним шатун, который шарнирно связан с ползуном 10, взаимодействующим со стойкой 8.

Эксцентриковый подшипник работает следующим образом. При движении внутреннего кольца 1, вращающегося с угловой скоростью w₁, тела качения 3, 4, 5 катятся по наружному кольцу 2. При этом их оси совершают в пространстве такое движение, как если бы они были объединены водилом, средняя угловая скорость которого w_h: w_h=w₁/U_ср; U_cp=1+z₂/z₁, где z₂ – число зубьев венца наружного кольца 2; z₁ – число зубьев венца внутреннего кольца 1. Ползун 10 совершает возвратно-поступательное движение с частотой w_h/2.

Сборка подшипника такой конструкции производится в следующей последовательности: между наружным кольцом 2 и внутренним кольцом 1 вкладываются гладкие катки 6 и устанавливаются в нужное положение путем окружного смещения; затем по крайним сторонам катков 6 пристыковываются зубчатые колеса 3, 4, 5, которые фиксируются от выпадения стопором 7.

Подшипник, изображенный на фиг.3, 4, отличается от предыдущего количеством тел качения и тем, что зубчатый венец тел качения 11, 12 расположен между цилиндрическими катками 13. Данное устройство работает аналогично изображенному на фиг.1, 2, но его сборка отличается тем, что зубчатые тела качения 11, 12 устанавливаются в нужное положение между кольцами 1, 2 осевым перемещением, после чего на них надеваются цилиндрические катки 13, фиксируемые от выпадения стопором 7.

Концетрический бессепараторный роликовый подшипник качения (не показан) отличается от показанных на фиг.1-4 тем, что в нем все тела качения имеют одинаковые диаметры.

В концентрическом варианте исполнения предложенный бессепараторный роликовый подшипник качения может быть использован для установки звеньев, совершающих внецентренное высокоскоростное вращение, например сателлитов планетарных авиационных редукторов. В эксцентриковом варианте подшипник выполняет функции опоры качения, эксцентрика и редуктора одновременно, что значительно упрощает конструкцию привода. При этом, в отличие от фрикционных подшипников, он имеет значительно больший эксцентриситет и обладает постоянным передаточным отношением. Данный подшипник может применяться в приводах насосов, в различных механизмах сельскохозяйственной техники, а также в любых других механизмах для получения возвратно-поступательного движения.

Формула изобретения

1. Бессепараторный роликовый подшипник качения, содержащий внутреннее и наружное кольца и роликовые тела качения, на которых помимо дорожек качения выполнены эвольвентные прямозубые венцы, находящиеся друг с другом в зацеплении и имеющие диаметры начальных окружностей, равные соответственным диаметрам беговых дорожек колец и тел качения, отличающийся тем, что зубчатый венец внутреннего кольца имеет положительное смещение исходного контура, а зубчатые венцы роликовых тел качения и наружного кольца – отрицательное смещение, обеспечивающие расположение начальных окружностей зубчатых венцов за пределами зубьев.

2. Бессепараторный роликовый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что зубья его звеньев выполняются с равным смещением инструмента внутреннего кольца х₁, тел качения х₂, и наружного кольца х₃, причем х₁=-х₂=-х₃(h_a +c)·m, где h_a – коэффициент высоты головки зуба исходного контура; с* – коэффициент радиального зазора; m – модуль.

3. Бессепараторный роликовый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что наружное и внутреннее кольца выполнены цельными, а роликовые тела качения сборными, состоящими из деталей с цилиндрическими рабочими поверхностями и деталей с зубчатыми венцами, пристыкованных друг к другу.

4. Бессепараторный роликовый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что деталь с цилиндрической беговой дорожкой расположена между деталями с зубчатыми венцами.

5. Бессепараторный роликовый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что деталь с зубчатым венцом расположена между двумя деталями с цилиндрическими беговыми дорожками.

6. Бессепараторный роликовый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что роликовые тела качения выполнены с разным диаметром.

РИСУНКИ