подшипник качения

Формула изобретения

Подшипник качения, содержащий кольца, установленные между ними тела качения и сепаратор с гнездами для тел качения, состоящий из двух полусепараторов, соединенных заклепками, установленными в соосных отверстиях площадок полусепараторов, расположенных между гнездами для тел качения, при этом заклепки содержат стержень, длина которого не превышает суммарную толщину соединенных полусепараторов, закладную головку и замыкающую головку, сформированную из осевого запорного штифта на конце, противоположном закладной головке, выполненным в виде усеченного конуса, примыкающего большим основанием к торцу стержня, и с, по меньшей мере, одним рифлением на боковой поверхности, отличающийся тем, что радиальные размеры большего основания усеченного конуса выполнены равными размерам стержня и не менее размеров соосных отверстий площадок полусепараторов, а радиальные размеры меньшего основания усеченного конуса выполнены равными радиальным размерам заготовки заклепки, формы стержня и большего основания усеченного конуса в радиальной плоскости выполнены соответствующими форме соосных отверстий площадок полусепараторов, а меньшее основание усеченного конуса в радиальной плоскости выполнено соответствующим форме радиального сечения заготовки заклепки, профиль рифлений в сечении радиальной плоскостью выполнен изменяющимся вдоль оси заклепки, вершины рифлений расположены со стороны большего основания усеченного конуса на линии большего основания усеченного конуса, со стороны меньшего основания усеченного конуса на расстоянии от оси заклепки в пределах между расстояниями от оси заклепки меньшего основания усеченного конуса и линии расположения соосных отверстий площадок полусепараторов, вдоль оси заклепки в осевой плоскости заклепки или на винтовой линии стержня, впадины рифлений на всей длине запорного штифта расположены от оси заклепки на расстояниях, равных радиальным размерам заготовки заклепки, суммарная длина стержня с осевым запорным штифтом выполнена больше суммарной толщины соединяемых полусепараторов на величину формирования замыкающей головки заклепки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а в частности - к подшипникам качения, работающим в узлах машин и механизмов, а также к деталям машин, а именно - к заклепкам.

Известен стандартный подшипник качения (ПК), содержащий кольца и, установленные между ними, тела качения (ТК) и сепаратор с гнездами для ТК, состоящий из двух змейковых полусепараторов, соединенных заклепками, установленными в соосных отверстиях площадок полусепараторов, расположенных между гнездами для ТК, при этом заклепки содержат цилиндрический стержень с закладной головкой на одном конце и замыкающей головкой, сформированной в процессе клепки сепаратора при сборке ПК из цилиндрического стержня, на другом конце [1].

Недостатком конструкции такого подшипника качения является его нетехнологичность. Это связано с тем, что заклепки устанавливаются в соосные отверстия площадок полусепараторов с гарантированным зазором. Поэтому при сборке ПК, после установки заклепок в отверстия площадок одного из полусепараторов они могут из них выпадать при перемещении с позиции установки заклепок на позиции установки полусепаратора с заклепками в ПК, установки второго полусепаратора и последующей клепки сепаратора при сборке ПК. Данный недостаток не позволяет в полной мере автоматизировать процесс клепки сепаратора при сборке ПК. Поэтому в большинстве случаев в технологическом процессе сборки ПК предусматривается ручная клепка полусепараторов с предварительным и последующим контролем качества клепки.

Известен ряд технических решений, направленных на обеспечение возможности автоматизации клепки сепаратора при сборке ПК. Например, такое, как подшипник качения, содержащий кольца и, установленные между ними, ТК и сепаратор с гнездами для ТК, состоящий из двух змейковых полусепараторов, соединенных заклепками, установленными в соосных отверстиях площадок полусепараторов, расположенных между гнездами для ТК, при этом заклепки содержат конический стержень с закладной головкой на одном конце и замыкающей головкой, сформированной в процессе клепки сепаратора при сборке ПК из конического стержня, на другом конце [2].

Недостатком такой конструкции подшипников качения является то, что при изготовлении (штамповке) заклепки с коническим стержнем имеет место повышенный процент брака. Это связано с тем, что при формировании в пресс-форме головки и конического стержня заклепки заготовка заклепки базируется в пресс-форме с возможностью смещения в радиальном направлении. Величина смещения зависит от зазоров, изменяющихся вдоль оси заготовки заклепки и обусловленных размерами заготовки заклепки и размерами пресс-формы, связанными с конструктивными размерами заклепки. При этом величины нормативных технологических зазоров, необходимых для выполнения штамповки заклепки, значительно меньше указанных зазоров и практически обеспечивают требуемое качество штамповки заклепки. Наибольший зазор между поверхностями заготовки и пресс-формы находится у плоскости разъема пресс-формы (в месте сопряжения закладной головки со стержнем в готовой заклепке). Наличие зазоров, обусловленных конструкцией заклепки, при штамповке заклепки приводит к смещению оси стержня относительно оси головки, искривлению оси стержня заклепки и другим видам брака.

Известен также, применяемый в подшипниках качения, узел крепления корпуса сепаратора ПК с фланцем, содержащий соединительную заклепку, размещенную в соосных отверстиях корпуса и фланца, стержень заклепки на длине, равной 1,5...3,0 толщины фланца, от головки сопряжен с поверхностями отверстий во фланце и корпусе по прессовой посадке [3].

Недостатком такой конструкции узла крепления корпуса сепаратора ПК с фланцем ПК является то, что ее трудно реализовать в конструкциях ПК с сепараторами, состоящими из двух змейковых полусепараторов, соединенных заклепками с относительно коротким стержнем. Это связано с тем, что суммарная толщина соединяемых деталей, как правило, не превышает трех диаметров стержня заклепки, а сам диаметр стержня заклепки составляет обычно 0,8...3,0 мм. Изготовление нескольких поверхностей и переходов между ними на стержне заклепки таких размеров представляет большие затруднения. Кроме того, это увеличивает трудоемкость контроля качества изготовления заклепки. При этом необходимо учитывать, что в одном ПК применяется обычно 5...9 заклепок, а конструкции ПК с сепараторами, состоящими из двух змейковых полусепараторов, соединенных заклепками, наиболее массовые из выпускаемых ПК.

Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является полутрубчатая заклепка, содержащая стержень с закладной головкой, выполненная с глухим осевым каналом со стороны головки и с осевым запорным штифтом на конце, противоположном головке, выполненным в виде усеченного конуса, примыкающего большим основанием к торцу стержня, и с рифлениями на боковой поверхности, при этом диаметр окружности, образованной впадинами рифлений в плоскости меньшего основания штифта, равен диаметру осевого канала стержня, а длина стержня не превышает толщину скрепляемого пакета [4].

Недостатком конструкции такой заклепки является то, что ее невозможно применить в ПК. Такая заклепка сложна в изготовлении из-за наличия в стержне глухого осевого канала, который, к тому же, ослабляет заклепку. При этом сечение заклепки неравнопрочно по ее длине. Это объясняется следующим. Заклепки, обычно применяемые в ПК, имеют следующие размеры стержня: диаметр 0,8...3,0 мм, длина 1,5...5,0 мм. При этом диаметр закладной головки примерно в полтора раза больше диаметра стержня, а диаметр свободного торца стержня заклепки с коническим стержнем равен примерно 0,75...0,95 от диаметра торца, примыкающего к закладной головке. Поэтому выполнение в заклепке таких размеров глухого осевого канала имеет значительные технические затруднения. Наличие глухого осевого канала уменьшает площадь поперечного сечения заклепки и тем самым ослабляет его, снижая прочность заклепки и, как следствие, скрепляемого пакета (соединяемых деталей). Из-за того, что глухой осевой канал расположен внутри заклепки не на всей ее длине, так как длина глухого осевого канала меньше длины стержня заклепки, а длина стержня не превышает толщины соединяемых деталей, то сечение заклепки после клепки получается неравнопрочным по длине скрепленного пакета (соединенных деталей).

Целью изобретения является обеспечение возможности автоматизации процесса клепки сепаратора при сборке ПК за счет применения конструкции заклепки, позволяющей автоматизировать этот процесс.

Указанная цель достигается тем, что подшипник качения, содержащий кольца и, установленные между ними, тела качения и сепаратор с гнездами для ТК, состоящий из двух полусепараторов, соединенных заклепками, установленными в соосных отверстиях площадок полусепараторов, расположенных между гнездами для ТК, при этом заклепки содержат стержень, длина которого не превышает суммарную толщину соединенных полусепараторов, закладную головку и замыкающую головку, сформированную в процессе клепки сепаратора при сборке ПК из осевого запорного штифта на конце, противоположном закладной головке, выполненным в виде усеченного конуса, примыкающего большим основанием к торцу стержня, и с, по меньшей мере, одним рифлением на боковой поверхности, отличается тем, что:

1. Радиальные размеры большего основания усеченного конуса выполняют равными радиальным размерам стержня и не менее размеров соосных отверстий площадок полусепараторов.

2. Радиальные размеры меньшего основания усеченного конуса выполняют равными или больше радиальных размеров заготовки заклепки на величину не более чем нормативные технологические зазоры, необходимые для штамповки заклепок.

3. Формы линии стержня и большего основания усеченного конуса в радиальной плоскости выполняют соответствующими форме соосных отверстий площадок полусепараторов, а форму линии меньшего основания усеченного конуса в радиальной плоскости выполняют соответствующей форме радиального сечения заготовки заклепки.

4. Профиль рифлений, в сечении радиальной плоскостью, выполняют изменяющимся вдоль оси заклепки и произвольным, например в виде прямых или кривых, дуг окружностей или эллипсов, ломаных или любых других линий, или их комбинаций.

5. Вершины рифлений располагают: - со стороны большего основания усеченного конуса на линии большего основания усеченного конуса, - со стороны меньшего основания усеченного конуса на расстоянии от оси заклепки в пределах между расстояниями от оси заклепки линии меньшего основания усеченного конуса и линии соосных отверстий площадок полусепараторов, - вдоль оси заклепки в осевой плоскости заклепки или на винтовой линии.

6. Впадины рифлений на всей длине запорного штифта располагают от оси заклепки на расстояниях, равных радиальным размерам заготовки заклепки.

7. Суммарную длину стержня с осевым запорным штифтом выполняют больше суммарной толщины соединяемых полусепараторов (скрепляемого пакета) на величину, необходимую для формирования замыкающей головки заклепки.

Указанные выше отличия заявленного устройства от конструкции прототипа необходимы для достижения поставленной цели и объясняются следующим:

1). Радиальные размеры большего основания усеченного конуса выполняют равными радиальным размерам стержня и не менее размеров соосных отверстий площадок полусепараторов для того, чтобы обеспечить надежную (без зазоров) установку заклепок в соосных отверстиях площадок полусепараторов, гарантирующую их невыпадение при перемещении полусепараторов с установленными в них заклепками на позиции установки полусепаратора с заклепками в ПК, установки второго полусепаратора и последующей клепки сепаратора при сборке ПК. Это позволяет обеспечить возможность автоматизации процесса клепки сепаратора при сборке ПК.

2). Радиальные размеры меньшего основания усеченного конуса выполняют равными или больше радиальных размеров заготовки заклепки на величину не более чем нормативные технологические зазоры, необходимые для штамповки заклепок для того, чтобы с наименьшими затратами изготовить заклепку конструкции, требуемой для обеспечения возможности автоматизации процесса клепки сепаратора при сборке ПК. Это связано с тем, что при штамповке вдоль оси заготовки невозможно получить детали с поперечными размерами, меньшими чем в исходной заготовке. При этом наличие нормативных технологических зазоров, принимаемых для штамповки заклепок, позволяет обеспечить требуемое качество изготовления заклепки.

3). Формы линии стержня и большего основания усеченного конуса в радиальной плоскости выполняют соответствующими форме соосных отверстий площадок полусепараторов, а форму линии меньшего основания усеченного конуса в радиальной плоскости выполняют соответствующей форме радиального сечения заготовки заклепки для того, чтобы из заготовки заклепки сформировать заклепку такой конструкции, которая обеспечивает возможность автоматизации клепки сепаратора при сборке ПК. Это возможно только при соответствии форм заклепки форме заготовки для ее изготовления и форме соосных отверстий площадок полусепараторов.

4). Профиль рифлений, в сечении радиальной плоскостью, выполняют изменяющимся вдоль оси заклепки и произвольным, например в виде прямых или кривых, дуг окружностей или эллипсов, ломаных или любых других линий, или их комбинаций для того, чтобы обеспечить плавный переход от формы линии и размеров меньшего основания усеченного конуса к форме линии и размерам большего основания усеченного конуса. При этом профиль рифлений может быть образован любыми технически выполнимыми линиями, так как это не влияет на плавность перехода от одного радиального сечения к другому.

5). Вершины рифлений располагают со стороны большего основания усеченного конуса на линии большего основания усеченного конуса для того, чтобы обеспечить примыкание большего основания усеченного конуса к торцу стержня без резко выраженной границы и с плавным переходом боковых поверхностей. А также для того, чтобы облегчить установку заклепок в соосные отверстия площадок полусепараторов. Это объясняется тем, что заклепка контактирует с поверхностью отверстия не всей своей боковой поверхностью, а только частью поверхности вершин рифлений. При этом усилия, возникающие в контакте поверхностей отверстий и вершин рифлений, вполне достаточны для того, чтобы заклепки после их установки в указанные отверстия не выпадали из них при перемещении с одной технологической операции (позиции) на другую. Это позволяет обеспечить возможность автоматизации процесса клепки сепараторов при сборке ПК.

Вершины рифлений располагают со стороны меньшего основания усеченного конуса на расстоянии от оси заклейки в пределах между расстояниями от оси заклепки линии меньшего основания усеченного конуса и линии соосных отверстий площадок полусепараторов для того, чтобы, с одной стороны, уменьшить усилия деформации, возникающие в процессе клепки сепаратора при сборке ПК, а с другой стороны, обеспечить легкость установки заклепок в соосные отверстия площадок полусепараторов в процессе клепки сепаратора при сборке ПК.

Вершины рифлений располагают вдоль оси заклепки в осевой плоскости заклепки или на винтовой линии для того, чтобы обеспечить простоту конструкции заклепки и инструмента для ее изготовления.

6). Впадины рифлений на всей длине запорного штифта располагают от оси заклепки на расстояниях, равных радиальным размерам заготовки заклепки для того, чтобы установить заготовку заклепки в пресс-форме без зазоров и тем самым без возможности смещения в радиальном направлении. Поверхности пресс-формы, формирующие впадины заклепки, охватывают заготовку заклепки и не дают ей возможности смещаться в радиальном направлении при штамповке заклепки. Благодаря этому обеспечивается изготовление заклепки без смещения оси стержня и оси запорного штифта относительно оси закладной головки заклепки. Величины нормативных технологических зазоров, необходимых для штамповки заклепки, практически не приводят к смещению оси стержня относительно оси закладной головки заклепки.

7). Суммарную длину стержня с осевым запорным штифтом выполняют больше суммарной толщины соединяемых полусепараторов (скрепляемого пакета) на величину, необходимую для формирования замыкающей головки заклепки для того, чтобы можно было сформировать замыкающую головку заклепки в процессе клепки сепаратора при сборке ПК и обеспечить тем самым неразборность сепаратора после его клепки, как основу для автоматизации процесса клепки сепараторов при сборке ПК.

Предлагаемая конструкция ПК позволяет обеспечить возможность автоматизации процесса клепки сепаратора при сборке ПК. Это достигается за счет применения простой в изготовлении конструкции заклепки, которая, в конечном счете, позволяет применить ее не только как деталь машин, но и в подшипниках качения для обеспечения возможности автоматизации процесса клепки сепаратора при сборке ПК. При этом заклепка, после клепки сепаратора при сборке ПК, имеет равнопрочное сечение по всей длине соединенных полусепараторов (скрепленного пакета).

На Фиг.1 представлен подшипник качения после сборки в разрезе с элементами. На Фиг.2 представлена заклепка, предназначенная для клепки сепаратора при сборке ПК.

Подшипник качения содержит кольца 1 и 2, и, установленные между ними, тела 3 качения и сепаратор с гнездами для тел 3 качения, состоящий из двух полусепараторов 4, соединенных заклепками 5, установленными в соосных отверстиях площадок полусепараторов, расположенных между гнездами для тел 3 качения. Заклепка 5 содержит стержень 6, длина которого не превышает суммарную толщину соединенных полусепараторов, закладную головку 7 на одном конце и замыкающую головку на другом конце (элементы на фиг.1. не обозначены}. Замыкающая головка сформирована в процессе клепки сепаратора при сборке ПК из осевого запорного штифта 8, выполненного в виде усеченного конуса, примыкающего большим основанием к торцу стержня 6. На боковой поверхности осевого запорного штифта 8 имеются рифления с вершинами 9 и впадинами 10, профиль которых изменяется вдоль оси заклепки 5. Форма и размеры стержня 6 и осевого запорного штифта 8 выполнены соответствующими размерам соосных отверстий площадок полусепараторов и заготовки заклепки 5. Вершины 9 рифлений расположены вдоль оси заклепки 5 в ее осевой плоскости. Впадины 10 рифлений на всей длине запорного штифта 8 расположены от оси заклепки 5 на расстояниях, равных радиальным размерам заготовки заклепки 5. Суммарная длина стержня 6 с осевым запорным штифтом 7 больше суммарной толщины полусепараторов 4 на величину, необходимую для формирования замыкающей головки заклепки 5.

Подшипник качения работает следующим образом. При вращении хотя бы одного из колец 1 или 2 рабочая нагрузка передается между кольцами 1 и 2 через тела 3 качения, которые благодаря этому также приходят в движение. Каждое тело 3 качения вращается вокруг своей оси вращения, и все тела 3 качения совершают перемещение по окружности вместе с сепаратором. Тела 3 качения при движении взаимодействуют с сепаратором. При этом усилия, передаваемые сепаратору телами 3 качения, стремятся расклинить полусепараторы 4, скрепленные заклепками 5 в одно целое - сепаратор (пакет). Этому расклиниванию препятствуют закладные головки 7 и замыкающие головки (не обозначены), формируемые из осевых запорных штифтов 8, заклепок 5 в процессе клепки сепаратора при сборке ПК.

Источники информации

1. ГОСТ 8338-75 "Подшипники шариковые радиальные однорядные. Основные размеры". - М.: Издательство стандартов, 1989.

2. Руководящий технический материал РТМ 37.006.282-81 "Заклепки сепараторов подшипников качения". - М.: ВНИПП, 1981.

3. А.с. 1513260, Карел Доубал "Узел крепления корпуса сепаратора подшипника качения с фланцем". СССР, МКИ⁴ F 16 C 33/46, F 16 B 19/04, БИ №37, 1989.

4. Патент №2044933, В.А.Антонов, "Полутрубчатая заклепка", Россия, RU, МКИ⁶ F 16 C 19/08, БИ №27, 1995. Прототип.