ударостойкое опорно-поворотное устройство

Формула изобретения

1. Ударостойкое опорно-поворотное устройство, содержащее подвижное и неподвижное кольца с беговыми дорожками, между которыми размещены упругие ролики, установленные в индивидуальных коробчатых сепараторах, а между ними расположены упоры с возможностью свободного скольжения, отличающееся тем, что беговые дорожки образованы двумя парами соосных конических поверхностей, а ролики выполнены цилиндрическими, причем одни из них взаимодействуют с одной парой конических поверхностей, а другие - с другой, на боковых стенках их коробчатых сепараторов сделаны углубления, превышающие высоту сегмента выпуклой конической беговой дорожки, взаимодействующей с сепаратором, а торцевые стенки сепараторов выполнены плоскими с возможностью взаимодействия с выпуклыми торцевыми поверхностями упоров, все боковые грани которых выполнены плоскими и параллельными друг другу, при этом размеры упоров выбраны из следующих соотношений:

Н R₁ – R₂ - ₁,

где L - длина упора, мм;

Н - высота (ширина) упора, мм;

₁ - допускаемая деформация упругих роликов, мм;

r₁ - минимальный радиус кривизны вогнутой беговой дорожки, мм;

r₂ - минимальный радиус кривизны выпуклой беговой дорожки, мм.

2. Ударостойкое опорно-поворотное устройство по п.1, отличающееся тем, что ролики выполнены из высокопрочной пластмассы, например, фенилона С2.

3. Ударостойкое опорно-поворотное устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено люфтовыбирающим приспособлением, например, в виде регулируемого прокладками разъема одного из колец.

4. Ударостойкое опорно-поворотное устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что сепараторы изготовлены в виде пластмассовых коробочек, охватывающих ролики, и снабжены ограничителем.

5. Ударостойкое опорно-поворотное устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что упоры выполнены из высокопрочной пластмассы, например из фенилона С2, или мягких цветных металлов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к опорно-поворотным устройствам с упругими роликами, и может быть использовано для боевых гусеничных машин, поворотных пусковых установок, манипуляторов и других устройств, где требуется безлюфтовость.

Известны конструкции опорно-поворотных устройств с упругими телами качения. Наличие упругих тел качения в известных технических решениях не обеспечивает их прочность при экстремальных нерасчетных нагрузках.

Известны также роликовые опоры качения со стальными роликами и с проволочными беговыми дорожками [1], которые установлены в тороидальных расточках колец. Благодаря закручиванию эти дорожки самоустанавливаются.

Недостаток такого устройства - в его технологической сложности. Поэтому более предпочтительны упругие ролики, установленные в индивидуальных коробчатых сепараторах между коническими беговыми дорожками [2].

Сепараторы создают равномерность распределения нагрузок между телами качения. Известно опорно-поворотное устройство [3], содержащее внутреннее и наружное кольца с коническими беговыми дорожками, между которыми установлены упругие тела качения, а между ними расположены упоры с поперечным сечением, повторяющим форму профиля беговой дорожки, и установленные с заданным шагом между телами качения с возможностью свободного скольжения, причем высота сечения упора меньше упругого тела качения на величину допускаемой деформации последнего.

Недостаток устройства - в нетехнологичности конструкции, т.к. упоры изготавливаются по профилю беговых дорожек разных типоразмеров. Однако данная конструкция наиболее близка к предлагаемой и может служить прототипом.

Задачей, решаемой предлагаемой конструкцией, является повышение технологичности и выбор оптимальных соотношений размеров упоров.

Поставленная задача решается тем, что ударостойкое опорно-поворотное устройство, содержащее подвижное и неподвижное кольца с беговыми дорожками, между которыми размещены упругие ролики, установленные в индивидуальных коробчатых сепараторах, а между ними расположены упоры с возможностью свободного скольжения.

На фиг.1 изображена схема ударостойкого опорно-поворотного устройства; на фиг.2 - схема взаимодействия роликов в сепараторах и упоров. Фиг.3 иллюстрирует взаимные соотношения размеров роликов и упоров.

Устройство состоит из подвижного 1 и неподвижного 2 колец с беговыми дорожками 3, 4, 5, 6, между которыми размещены упругие цилиндрические ролики 7, установленные в индивидуальных коробчатых сепараторах 8, снабженных ограничителями 9. Между роликами 7 размещены упоры 10, размеры которых выбраны из определенных соотношений к размерам роликов и радиусов кривизны беговых дорожек. При этом все боковые грани упоров выполнены плоскими и параллельными друг другу, а торцевые поверхности - выпуклыми, с возможностью взаимодействия с плоскими торцевыми поверхностями сепараторов 8. Кроме того, устройство может быть снабжено регулировочными прокладками 11.

Устройство работает следующим образом.

При нормальной нагрузке на опорно-поворотное устройство ролики 7 деформируются в пределах своей упругой деформации и при качении компенсируют кинематическую разницу между коническими беговыми дорожками (3,4 и 5,6) и своей цилиндрической поверхностью. Особенности материала позволяют делать это. Ролики 7 находятся внутри коробчатых сепараторов 8, снабженных ограничителями 9, препятствующими выпадению роликов при сборке. Кроме того, сепараторы 8 на боковых стенках имеют прямоугольные углубления, глубина которых ₂ больше высоты сегмента выпуклой беговой дорожки, взаимодействующей с сепараторами 8. Боковые стенки сепараторов 8 направляют движение роликов 7, устраняя возможный перекос последних.

Торцевые стенки сепараторов 8 взаимодействуют с выпуклыми торцами упоров 10, выполненных таковыми для самоустановки упоров и исключения их перекашивания. Упоры 10 служат для восприятия ударной нагрузки, приходящейся на опорно-поворотное устройство, и снижения контактных напряжений. Ролики 7 деформируются на величину ₁ и в работу вступают упоры 10 со значительно большей площадью контакта. Ввиду того, что упоры 10 выполнены, как правило, из упругого материала, то они под действием ударной нагрузки принимают форму конической беговой дорожки и равномерно распределяют нагрузку по всей площади боковых граней. Следует заметить, что упоры могут быть выполнены только определенного диапазона размеров. Авторами предложены эти соотношения:

НR ₁–R₂- ₁,

где L - длина упора, мм;

Н - высота (ширина) упора, мм;

₁ - допускаемая деформация упругих роликов, мм;

R₁ - минимальный радиус кривизны выпуклой беговой дорожки, мм;

R₂ - минимальный радиус кривизны вогнутой беговой дорожки, мм.

Регулировка прокладками 11 позволяет полностью выбрать радиальный и осевой люфты и даже создать небольшой натяг. Упругие ролики позволяют делать это не нарушая работоспособности поворотного устройства.

Устройство изготовлено в виде опытного образца, который полностью подтвердил заявленные преимущества, а также выгодную технологичность устройства.

Список использованной литературы

1. Опоры качения с проволочными беговыми дорожками. Технический отчет фирмы “Rotex” США, 1976.

2. Патент России №1656969, 1989.

3. Патент России №1754957, 1993, (прототип).