Подшипник шариковый радиально-упорный сдвоенный

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к подшипникам качения шариковым. Техническим результатом заявленного решения является повышение надежности и повышенная осевая нагрузка. Подшипник шариковый радиально-упорный сдвоенный содержит два кольца внутренних 2, два кольца наружных 1, шарики 3, сепараторы 4. Каждое кольцо наружное 1 выполнено однобортовым с замком. Кольца наружные 1 расположены обращенными друг к другу замками. Каждый сепаратор 4 выполнен точеным с одиннадцатью отверстиями под шарики 3. Шарики 3 в количестве 22 штук расположены в одиннадцати отверстиях каждого сепаратора 4 по одиннадцати штук в каждом и контактируют с соответствующими кольцами наружными 1 с углом контакта 40 градусов. 1 н.з.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к подшипникам качения шариковым.

Ближайшим аналогом является подшипник качения, содержащий кольцо внутреннее, кольцо наружное, шарики, расположенные в два ряда, сепаратор (см., например, описание изобретения к патенту RU 2079740, МПК F16C 19/00, дата публикации 20.05.1997).

Недостатком ближайшего аналога является недостаточно высокая надежность.

Техническим результатом заявленного решения является повышение надежности и повышенная осевая нагрузка.

Сущность технического решения характеризуется тем, что содержит кольцо внутреннее, кольцо наружное, шарики, расположенные в два ряда, сепаратор, снабжен идентичными дополнительными кольцом внутренним, кольцом наружным, сепаратором, кольца наружные выполнены однобортовыми с замками и расположены обращенными друг к другу замками, сепараторы выполнены точеными с одиннадцатью гнездами под шарики, которые расположены в гнездах сепаратора и контактируют с каждым кольцом наружным с углом контакта 40 градусов.

Сущность технического решения поясняется чертежом, где

на фиг.1 показан вид в разрезе;

на фиг.2 показана зависимость относительной частоты вращения сепаратора от осевой нагрузки;

на фиг.3 показана зависимость соотношений радиальной и осевой нагрузки от угла контакта;

на фиг.4 показана зависимость числа шариков от толщины перемычки

сепаратора.

Подшипник шариковый радиально-упорный сдвоенный содержит два идентичных кольца внутренних 2, два идентичных кольца наружных 1, шарики 3, два идентичных сепаратора 4. Кольца наружные 1 выполнены однобортовыми с замками и расположены обращенными друг к другу замками. Такое выполнение обеспечивает более технологичный монтаж в конкретном изделии. Сепараторы 4 выполнены точеными с одиннадцатью гнездами под шарики 3. Шарики 3 в количестве по 11 штук расположены в одиннадцати гнездах каждого сепаратора 4 и контактируют с каждым кольцом наружным 1 с углом контакта 40 градусов. Указанное количество шариков 3 обеспечивает получение заданных требований динамической грузоподъемности. Заявленный подшипник выполнен с внешним диаметром каждого кольца наружного 1 110 мм с допуском -0,01 мм и общей шириной колец наружных 1 54 мм с допуском -0,25 мм, с внутренним диаметром каждого кольца внутреннего 2 50 мм с допуском -0,008 мм. Диаметр шариков, формы дорожек качения кольца наружного 1 и кольца внутреннего 2 выполнены путем оптимизации размеров по известным методикам расчетов (см., например, Балякин В.Б., Жильников Е.П., Самсонов В.Н., Макарчук В.В. Теория и проектирование опор роторов авиационных ГТД - Самара: Изд-во Самар. гос. ун-та, 2007, стр.93-234). Количество шариков 3 числом 22 штуки выбрано также в результате оптимизации с целью обеспечения долговечности и надежности при заданных нагрузках на осях вращения.

Подшипники качения опор валов и компрессоров, применяемые в узлах опор компрессоров и турбин современных газотурбинных двигателей, работают при скоростном параметре dn (произведение внутреннего диаметра (в мм) на частоту вращения вала (в об/мин)) со значением dn~2×10⁶ мм об/мин. Необходимость получения наибольшего к.п.д. компрессора приводит к увеличению скоростей валов, что вызывает увеличение центробежных сил тел качения.

При этом нагружаются больше дорожки качения наружных, а не внутренних колец. Невозможность сохранения минимального контактного нагружения на внутреннем кольце создают опасность пробуксовывания тел качения, ненужного тепловыделения, повышенного износа и в целом нестабильной работы подшипника. Задача состоит в том, чтобы получить для шарикового подшипника соотношения между рабочими условиями (осевой нагрузкой, частотой вращения, вязкостью смазки при рабочей температуре подшипника и параметрами внутренней геометрии подшипника) и точкой, в которой достигается максимум сцепления на площадках контакта шариков с дорожкой качения внутреннего кольца. На фиг.2 показана типичная зависимость относительной частоты вращения сепаратора от осевой нагрузки при заданной частоте вращения вала (фиг.2).

Максимальные контактные герцевские напряжения, с уменьшением которых возникает чрезмерное проскальзывание элементов подшипника, в общем случае для шарикового подшипника с арочным профилем дорожек качения, можно представить в виде:

где

d_m - средний диаметр подшипника, мм;

n - частота вращения внутреннего кольца, об/мин;

z - число шариков;

- вязкость смазки при рабочей температуре подшипника. Па с;

А, и - константы, подлежащие определению.

По параметрам внутренней геометрии можно определить осевую нагрузку, необходимую для предотвращения чрезмерного проскальзывания.

Согласно техническому заданию, радиальная и осевая нагрузки равны между собой и каждая составляет 10 кН. По графику зависимости соотношений радиальной и осевой нагрузок от угла контакта определен

оптимальный угол контакта 40 градусов (фиг.3).

Для сохранения достаточной прочности перемычек сепараторов 4 для заявленного подшипника шарикового радиально-упорного сдвоенного толщина перемычки не должна быть менее 4 мм. При таком условии учитывая, что число шариков 3 в каждом сепараторе 4 должно быть целым, выбрано число 11 шариков 3 как ближайшее по графику зависимости числа шариков 3 от толщины перемычки сепаратора 4 (фиг.4).

Подшипник шариковый радиально-упорный однорядный работает следующим образом. При вращении колец внутренних 2 и/или колец наружного 1 рабочая нагрузка передается между кольцами 1 и 2 через шарики 3, при этом шарики 3 приходят в движение. Каждый шарик 3 вращается вокруг своей оси вращения и все шарики 3 совершают перемещение по окружности вместе с сепараторами 4.

Конструкция сепаратора 4, выбранное число 22 шариков 3, которые контактируют с кольцами наружными с углом контакта 40 градусов, обеспечивает повышение надежности подшипника и повышенную осевую нагрузку.

Подшипник шариковый радиально-упорный сдвоенный, содержащий кольцо внутреннее, кольцо наружное, шарики, расположенные в два ряда, сепаратор, отличающийся тем, что снабжен идентичными дополнительными кольцом внутренним, кольцом наружным, сепаратором, кольца наружные выполнены однобортовыми с замками и расположены обращенными друг к другу замками, сепараторы выполнены точеными с одиннадцатью отверстиями под шарики, которые расположены в отверстиях сепараторов и контактируют с каждым кольцом наружным с углом контакта 40º.