Сферический роликовый подшипник

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Минский подшипниковый завод(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Минский подшипниковый завод(57) Роликовый сферический подшипник, содержащий наружное кольцо со сферической дорожкой качения,внутреннее кольцо с одной или несколькими тороидальными дорожками качения и упорным бортиком и расположенные в сепараторе между дорожками качения колец под углом к оси подшипника несимметричные бочкообразные ролики, радиус образующих которых меньше радиуса сферы наружного кольца и радиуса образующей дорожки качения внутреннего кольца, отличающийся тем, что положение наибольшего диаметра ролика относительно его широкого торца определяется зависимостью Е 0,5 р-р,где- номинальная длина ролика- радиус образующей ролика- угол между осью ролика и общей касательной в точке контакта ролика с дорожкой качения внутреннего кольца, расположенной на середине ролика. 3992 1 Изобретение относится к области машиностроения, в частности к радиально-упорным, радиальным и упорно-радиальным сферическим подшипникам. Известен радиально-упорный сферический подшипник (а. с. СССР 83544). Известный подшипник содержит наружное и внутреннее кольца с дорожками качения, между которыми в сепараторе размещены бочкообразные несимметричные ролики. Радиусы сферы дорожек качения внутреннего кольца и боковой поверхности ролика равны между собой и меньше радиуса сферы дорожки качения наружного кольца. Данная конструкция имеет ряд недостатков, приводящих к неравномерному распределению контактных напряжений и, как следствие, к снижению долговечности подшипника. Одним из недостатков является наличие линейного контакта между роликом и дорожкой качения внутреннего кольца. Это приводит к возрастанию напряжений на обоих концах роликов и, вследствие ослабленного металла кромки дорожки качения, к преждевременному выкрашиванию металла на дорожках или роликах, т.е. к так называемому краевому эффекту. Второй недостаток состоит в том, что расчетная точка контакта дорожки качения наружного кольца с роликом расположена на середине ролика. Это приводит к смещению равнодействующей усилий от роликов на дорожку качения внутреннего кольца в сторону широкого торца роликов на 0,05-0,1 длины роликов, что вызывает рост напряжении на краю дорожки внутреннего кольца и выкрашивание металла дорожки или роликов возле упорного бортика. По этой причине наблюдается выход из строя подшипников в 40 и более случаев (Вайткус Ю.М. и др. Новые подшипники для нижней головки шатунов двухэтажных лесопильных рам. Деревообрабатывающая промышленность.11. - М Лесная промышленность, 1990.). Оба недостатка являются превалирующими в усталостном разрушении внутренних колец и существенно снижают долговечность подшипников. Наиболее близким к заявляемому является роликовый радиальный сферический двухрядный подшипник 3. Известный подшипник содержит наружное и внутреннее кольца с дорожками качения, между которыми в сепараторе размещены бочкообразные несимметричные ролики. Радиус образующей ролика меньше радиусов образующих дорожек качения наружного и внутреннего колец. В данной конструкции отсутствует линейный контакт ролика с дорожкой качения внутреннего кольца,что устраняет краевые эффекты роста напряжений. Однако расположение расчетной точки контакта ролика с дорожкой качения наружного кольца на середине ролика приводит, как и в случае аналога 1, к смещению равнодействующей усилий от роликов на дорожку качения внутреннего кольца в сторону широкого торца роликов и к выкрашиванию металла дорожки внутреннего кольца или роликов. Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение долговечности подшипника за счет равномерного распределения контактных напряжений вдоль дорожки качения внутреннего кольца и исключения их концентрации на краю дорожки возле упорного бортика. Поставленная задача решается тем, что в сферическом роликовом подшипнике, содержащем наружное кольцо со сферической дорожкой качения, внутреннее кольцо с одной или несколькими тороидальными дорожками качения и упорным бортиком и расположенные в сепараторе между дорожками качения колец под углом к оси подшипника несимметричные бочкообразные ролики, радиус образующих которых меньше радиуса сферы наружного кольца и радиуса образующей дорожки качения внутреннего кольца, согласно изобретению,положение наибольшего диаметра ролика относительно его широкого торца определяется зависимостью Е 0,5 р-р,где- номинальная длина ролика р - радиус образующей ролика- угол между осью ролика и общей касательной в точке контакта ролика с дорожкой качения внутреннего кольца, расположенной на середине ролика. Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен сферический роликовый подшипник для восприятия комбинированной нагрузки с одним рядом роликов. Фрагмент осевого сечения на фиг. 2 - сферический роликовый подшипник для восприятия преимущественно радиальной нагрузки с двумя рядами роликов на фиг. 3 - то же для восприятия преимущественно осевой нагрузки с одним рядом роликов на фиг. 4 - вид на площадку контакта ролика с внутренним кольцом вдоль линии действия нагрузки на ролик. Сферический роликовый подшипник содержит наружное кольцо 1, внутреннее кольцо 2 с дорожками качения 3 и 4 соответственно, ролики 5. На внутреннем кольце 2 выполнен упорный бортик 6. Ось - ролика 5 расположена под угломк оси - подшипника и пересекается с ней в точке . Точкии- центры кривизны образующей ролика 5, контактирующего с дорожкой качения 4 внутреннего кольца 2 и дорожкой качения 3 наружного кольца 1, а линия- след плоскости наибольшего диаметра ролика 5. 2 3992 1 Для исключения концентрации напряжений на краю дорожки качения 3 внутреннего кольца 2 возле упорного бортика 6 расчетная точка контактаролика 5 с дорожкой качения 4 внутреннего кольца 2 расположена на диаметре р контакта, который находится на середине длиныролика 5. При этом наибольший диаметрролика 5 смещен от середины в сторону широкого торца 7 и расположен от него на расстоянии. Общая касательнаяв точкеконтакта середины ролика 5 с дорожкой качения 4 внутреннего кольца 2 проходит через точкупересечения оси - подшипника с осью - ролика 5 и составляет с последней угол . Точка 1 - центр радиуса сферы дорожки качения 3 наружного кольца 1, точка 2 - центр радиусаобразующей дорожки качения 4 внутреннего кольца 2. Так как касательнаяперпендикулярна радиусуролика 5, равному, , а ось - ролика 5, проходящая через точку , перпендикулярная следуплоскости наибольшего диаметраролика 5, то уголравен углуи равен . Расстояниеот точкиконтакта ролика 5 с дорожкой качения 4 внутреннего кольца 2 до плоскости наибольшего диаметраролика 5 равно. Отсюда следует, что положение Е плоскости наибольшего диаметраролика 5 относительно его широкого торца 7 определяется зависимостью. 2 2 Подшипник работает следующим образом (фиг. 4). Первоначально без нагрузки или при незначительной нагрузке (0,05) контакт ролика 5 с дорожкой качения 4 внутреннего кольца 2 происходит в точкеили по площадкенезначительной величины на середине длиныролика 5.- динамическая грузоподъемность подшипника. По мере увеличения нагрузки до средних значений (0,1) площадка контакта и контактных напряжений увеличивается до величин эллипса , близких к длинеролика 5, и располагается симметрично середины ролика 5 . При приложении высокой нагрузки (0,5) эллипсплощадки превращается в прямоугольникс равномерным распределением напряжений вдоль всего ролика 5. При этом не происходит смещение равнодействующей усилия к упорному бортику 6 внутреннего кольца 2. отсутствует концентрация напряжений в зоне около упорного бортика 6 и исключается преждевременный выход из строя подшипника. Источники информации 1. А.с. СССР 183544, 1966. 2. Вайткус Ю.М. и др. Новые подшипники для нижней головки шатунов двухэтажных лесопильных рам. Деревообрабатывающая промышленность. -11. - М. Лесная промышленность, 1990. 3. Проектирование роликовых радиальных сферических двухрядных и сфероупорных подшипников. Подшипники качения Справочник-каталог / Под общ. редакцией Л.В. Черневского. - М. Машиностроение,1997. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.