Эксцентриковый подшипник качения
Полезная модель относится к машиностроению, а именно к механизмам, преобразующим вращательное движение в колебательное. Предлагаемый подшипник содержит наружное и внутреннее кольца, тела качения разного диаметра и отличается тем, что тела качения и кольца снабжены зубчатыми венцами, находящимися в зацеплении. Зубчатые венцы колец и тел качения либо имеют зубья с каналовыми винтовыми выпуклыми и вогнутыми или выпукло-вогнутыми рабочими поверхностями зубьев, либо тела качения и кольца помимо зубчатых венцов содержат цилиндрические беговые дорожки, имеющие диаметры равные соответственным начальным окружностям зубчатых венцов. Предложенный эксцентриковый подшипник выполняет функции редуктора и эксцентрика одновременно, что значительно упрощает конструкцию и технологию изготовления привода. Наличие зубчатых зацеплений в эксцентриковом подшипнике обеспечивает значительное увеличение эксцентриситета по сравнению с эксцентриковыми фрикционными подшипниками, и гарантирует постоянство передаточного числа механизма. Достижение указанного эффекта делает оправданным, в отличие от концетрических подшипников, некоторое увеличение сложности изготовления эксцентрикового подшипника. Данный подшипник может применяться в приводах насосов, в различных механизмах сельскохозяйственной техники, а также в любых других механизмах для получения возвратно-поступательного движения.
Полезная модель относится к машиностроению, а именно к механизмам, преобразующим вращательное движение в колебательное.
Известны эксцентриковые подшипники качения с гладкими рабочими поверхностями (например, А.с. 314048 СССР). Такой подшипник содержит наружное и внутреннее кольца, тела качения разного диаметра и сепаратор. Он работает следующим образом. При движении внутреннего кольца, вращающегося с угловой скоростью w1, тела качения, увлекаемые силами трения, катятся по наружному кольцу. При этом водило-сепаратор вращается относительно наружного кольца с угловой скоростью wh. Передаточное число U механизма: U=w1/wh =1+d2/d1, где d 1 и d2 - рабочие диаметры внутреннего кольца 1 и наружного кольца 2. В данном механизме как в любой фрикционной передаче присутствует упругое скольжение, делающее передаточное число непостоянным. Особенностью эксцентрикового подшипника является то, что в кинематических парах, образуемых телами качения и сепаратором, действуют значительные усилия. При скорости скольжения равной окружной скорости тел качения эти усилия вызывают быстрый износ сепаратора и тел качения. В результате, тела качения смещаются в окружном направлении, и в подшипнике возникает люфт. Кроме того, существует ограничение по величине эксцентриситета, обусловленное значением коэффициента трения между телами качения и кольцами. Таким образом, недостатком данного вида подшипников является повышенное трение тел качения о сепаратор и скорый износ подшипника, а также малый эксцентриситет и непостоянное передаточное число механизма.
Известны подшипники качения (А.с. 1719749 СССР, А.с. 1581896 СССР), содержащие наружное и внутреннее кольца, роликовые тела качения разного диаметра, разделительные ролики и охватывающие их кольца.
Указанные подшипники так же как и предыдущий имеют малый эксцентриситет, непостоянное передаточное отношение и высокую конструктивную сложность системы тел качения, заменяющей сепаратор.
Известны концетрические 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 профилем, выполненным в виде винтовых каналовых выпукло-вогнутых рабочих поверхностей, либо в виде шевронных каналовых выпукло-вогнутых рабочих поверхностей. 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 этих недостатков использованы вставные элементы (зубья), что привело к существенному усложнению конструкции. В целом, концетрические подшипники с каналовыми винтовыми зубчатыми рабочими поверхностями необоснованно сложны по сравнению с обычными подшипниками качения. Это обстоятельство делает неперспективным их практическое использование.
Существуют концетрические подшипники качения, которые наряду с гладкими рабочими поверхностями имеют и зубчатые венцы на кольцах и роликах. Примером такого подшипника является радиальный, роликовый, бессепараторный подшипник качения (А.с. 2135851 РФ), содержащий внутреннее и наружное кольца и ролики. При этом на буртах колец и торцевых участках удлиненных роликов нарезаны эвольвентные прямозубые венцы, находящиеся в зацеплении друг с другом, выполняющие функцию сепаратора и имеющие диаметры начальных окружностей, равные соответственно диаметрам беговых дорожек колец и роликов. Подобно предыдущему рассмотренному концетрическому зубчатому подшипнику недостатком данного вида подшипников является сложность конструкции.
В качестве прототипа выбран эксцентриковый подшипник (Заявка 2006124199/22(026239), решение о выдаче патента №Ф №01 ПМ-2006 от
28.08.2006), содержащий наружное и внутреннее кольца, тела качения разного диаметра и водило-сепаратор с шарнирами в центрах тел качения, причем оси шарниров одного или нескольких тел качения выполнены в виде эксцентрика, угловое положение которого относительно водила-сепаратора зафиксировано в процессе сборки подшипника. Подобно всем фрикционным механизмам данный эксцентриковый подшипник имеет малый эксцентриситет, ограничиваемый величиной коэффициента трения и характеризуется непостоянством передаточного числа, связанным с упругим скольжением.
Для устранения этих недостатков в эксцентриковом подшипнике качения, содержащем наружное и внутреннее кольца и тела качения разного диаметра, кольца и тела качения снабжены зубчатыми венцами, находящимися в зацеплении.
Наличие зубчатых зацеплений в эксцентриковом подшипнике обеспечивает значительное увеличение эксцентриситета по сравнению с эксцентриковыми фрикционными подшипниками, и гарантирует постоянство передаточного числа механизма. Достижение указанного эффекта делает оправданным, в отличие от концетрических подшипников, некоторое увеличение сложности изготовления эксцентрикового подшипника.
Для обеспечения большей нагрузочной способности зубчатые венцы имеют зубья с каналовыми винтовыми выпуклыми и вогнутыми или выпукло-вогнутыми рабочими поверхностями.
Для устранения осевого смещения тел качения каналовые винтовые выпуклые и вогнутые или выпукло-вогнутые рабочие поверхности зубьев колец и тел качения расположены шевронно.
Для упрощения изготовления подшипника тела качения и кольца помимо зубчатых венцов содержат цилиндрические беговые дорожки, имеющие диаметры равные соответственным начальным окружностям зубчатых венцов. Зубчатый венец расположен между цилиндрическими беговыми дорожками колец и тел качения, для чего кольца подшипника и
тела качения выполнены составными. При этом наружное кольцо подшипника содержит втулку с внутренним зубчатым венцом и два пристыкованных к ней кольца с беговыми дорожками, а внутреннее кольцо и ролики содержат зубчатое колесо и посаженные на его хвостовики кольца с беговыми дорожками.
На фиг.1 показан эксцентриковый подшипник качения с зубчатыми венцами, расположенными шевронно; на фиг.2 - его разрез по А-А; на фиг.3 - эксцентриковый подшипник, звенья которого содержат зубчатые венцы и дорожки качения; на фиг.4 - его разрез по Б-Б.
Подшипник, изображенный на 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 с каналовыми винтовыми выпукло-вогнутыми рабочими поверхностями зубьев, расположенными шевронно. Тела качения 3, 4, 5 состоят из двух полушевронов, соединенных между собой осями 6 с помощью гаек 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.
wh=w1 /Ucp.
Ucp=1+z 2/z1, где z2 - число зубьев венца наружного кольца 2;
z 1 - число зубьев венца внутреннего кольца 1.
Ползун 10 совершает возвратно-поступательное движение с частотой w 1/2
.
Подшипник, изображенный на фиг.3, 4 отличается от предыдущего количеством тел качения и тем, что тела качения и кольца помимо зубчатых венцов содержат цилиндрические беговые дорожки, имеющие диаметры
равные соответственным начальным окружностям зубчатых венцов. Зубчатые венцы колец 1, 2 и тел качения 11, 12 выполнены эвольвентными. Причем, венец каждого звена расположен между двумя цилиндрическими беговыми дорожками. Так наружное кольцо 2 содержит втулку с внутренним зубчатым венцом и два кольца 13 с беговыми дорожками пристыкованных к ней с помощью шпилек 14, а внутреннее кольцо 1 и тела качения 11, 12 содержат зубчатое колесо и посаженные на его хвостовики кольца 15, 16 с беговыми дорожками. При этом кольца 15 напрессованы на вал, а кольца 16 фиксируются от выпадения стопором 17.
Данное устройство работает аналогично изображенному на фиг.1, 2, но менее сложно в изготовлении.
Предложенный эксцентриковый подшипник выполняет функции редуктора и эксцентрика одновременно, что значительно упрощает конструкцию и технологию изготовления привода. При этом, в отличии от фрикционных подшипников, он имеет значительно больший эксцентриситет и обладает постоянным передаточным числом. Данный подшипник может применяться в приводах насосов, в различных механизмах сельскохозяйственной техники, а также в любых других механизмах для получения возвратно-поступательного движения.
1. Эксцентриковый подшипник качения, содержащий наружное и внутреннее кольца, тела качения разного диаметра, отличающийся тем, что тела качения и кольца снабжены зубчатыми венцами, находящимися в зацеплении.
2. Эксцентриковый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что зубчатые венцы колец и тел качения выполнены с каналовыми винтовыми выпуклыми и вогнутыми или выпукло-вогнутыми рабочими поверхностями зубьев.
3. Эксцентриковый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что каналовые винтовые рабочие поверхности зубьев колец и тел качения расположены шевронно.
4. Эксцентриковый подшипник качения по п.2, отличающийся тем, что тела качения и кольца помимо зубчатых венцов содержат цилиндрические беговые дорожки, имеющие диаметры равные соответственным начальным окружностям зубчатых венцов.
5. Эксцентриковый подшипник качения по п.4, отличающийся тем, что зубчатый венец расположен между цилиндрическими беговыми дорожками колец и тел качения.
6. Эксцентриковый подшипник качения по п.5, отличающийся тем, что кольца подшипника и тела качения выполнены составными, при этом наружное кольцо подшипника содержит втулку с внутренним зубчатым венцом и два пристыкованных к ней кольца с беговыми дорожками, а внутреннее кольцо и ролики содержат зубчатое колесо и посаженные на его хвостовики кольца с беговыми дорожками.
