Результат интеллектуальной деятельности: ПОДШИПНИК СТАРОВЕРОВА

Изобретение относится к подшипникам качения. Известны шариковые и роликовые подшипники качения, см. пат. №2407927. В шариковых контакт тел качения с обоймами происходит в точке (практически, в пятне контакта), а в роликовых - по линии (практически, по полосе), что объясняет большую нагрузочную способность последних. Придание обоймам шарикоподшипника горообразной (дугообразной в поперечном сечении) формы незначительно повышает нагрузочную способность подшипника, так как контакт теоретически все равно происходит в точке. Если же тор обоймы имеет радиус вращающегося круга, равный радиусу подшипника, и контакт качения происходит по дуге, то это не увеличивает ресурс подшипника. Наоборот - так как качение в этом случае происходит с проскальзыванием во всех точках, кроме одной-двух, (по разным радиусам, то есть кроме диаметра еще и по хордам шарика), то значит, будут повышенные износ и нагрев.

Шариковые подшипники обладают большей универсальностью, так как кроме радиальной воспринимают еще и продольную нагрузку, и поэтому они применяются чаще, несмотря на меньший ресурс.

Изобретение 1. С целью повышения нагрузочной способности шарикового подшипника он имеет обоймы с двумя, или тремя, или четырьмя поверхностями качения, расположенными под углом и имеющими в поперечном сечении прямолинейную или вогнутую дугообразную форму.

Вследствие этого контакт шариков с обоймой происходит в двух точках, одинаково отстоящих от оси качения (то есть качение по одинаковому радиусу), что повышает нагрузочную способность, долговечность и надежность подшипника почти вдвое.

Дугообразные поверхности имеют большую площадь пятна контакта, и, следовательно, большую нагрузочную способность.

Подшипники с тремя или четырьмя поверхностями качения следует применять лишь при наличии продольной нагрузки (то есть при комбинированной нагрузке). И реально в них работают только две поверхности из трех-четырех.

Нагрузочная способность подшипника с двумя поверхностями при строго радиальном нагружении увеличится в 2CosA раз, где А - угол между осью подшипника (или, что то же самое, между образующей цилиндрической поверхности) и одной из двух симметрично наклоненных поверхностей качения. Причем, если форма поверхности в поперечном сечении дугообразная, то указанный угол замеряется в точке контакта.

Если предполагается работа подшипника с комбинированной нагрузкой (например, в косозубых передачах), то две поверхности могут быть наклонены несимметрично, то есть так, чтобы среднестатистическая нагрузка распределялась на два пятна контакта поровну. Из этих же соображений выбирается наклон боковых поверхностей в подшипнике с тремя поверхностями качения. При этом среднюю поверхность следует, как правило, выбирать цилиндрической, чтобы подшипник был симметричным.

Для увеличения ресурса следует на наружной и внутренней обоймах выбрать разный наклон поверхностей качения относительно продольной оси подшипника. Тогда траектории точек качения обойм на шарике будут не совпадать, что облегчит тепловой режим этих точек и улучшит поступление к ним смазки.

При этом очень важно правильно выбрать углы наклона поверхностей качения. Из практики известно, что наружная (внешняя) обойма изнашивается быстрее, чем внутренняя. Поэтому в данном подшипнике на наружной обойме следует выбирать угол наклона меньше, чем на внутренней (тогда CosA будет больше). В случае комбинированной нагрузки можно применить на внутренней обойме три поверхности качения, а на наружной - четыре.

В случае применения в данном подшипнике дугообразных в поперечном сечении поверхностей качения, кривизна поверхности на наружной обойме может быть больше, чем на внутренней (площадь пятна контакта будет больше).

Изобретение 2. В данном подшипнике, а также и в обычном одноточечном подшипнике, можно увеличить нагрузочную способность, применив вместо шариков бочкообразные тела качения. Обладая универсальностью шарикоподшипников, такие подшипники будут иметь большую площадь пятна контакта, то есть будут приближаться по ресурсу к роликовым.

На фиг.1 показан данный шарикоподшипник, где 1 - внутренняя обойма, 2 - шарики, 3 - наружная обойма, причем в поперечном сечении угол наклона «А» поверхностей качения на наружной обойме меньше, чем на внутренней. Пунктирными линиями со стрелками показаны траектории точек качения на шарике.

На фиг.2 показан несимметричный подшипник для работы с комбинированной нагрузкой. Стрелками показана результирующая комбинированная нагрузка.

На фиг.3 показан симметричный подшипник для работы с комбинированной нагрузкой, имеющий три поверхности качения на внутренней обойме 1 и четыре поверхности качения на наружной обойме 3 (для увеличения CosA).

На фиг.4 показан подшипник с телами качения в виде бочкообразных тел 4. Для сравнения показан вписанный в бочкообразное тело шар. Угол наклона поверхностей качения на наружной обойме, как и в предыдущих случаях, меньше, чем на внутренней.

Работают подшипники как обычно.