комбинированный по виду трения радиальный шарнирно-сферический модуль пинуса (варианты)

Формула изобретения

1. Комбинированный по виду трения радиальный шарнирно-сферический модуль, содержащий подшипник качения, включающий наружное и внутреннее кольца, между которыми расположены сепаратор и элементы трения качения, например шарики или ролики, а также шарнирно-сферический, радиальный цилиндрический и торцевые подшипники скольжения, выполненные из антифрикционного самосмазывающегося композита, отличающийся тем, что внутренняя поверхность внутреннего кольца подшипника качения выполнена сферической, на которой закреплен сферический подшипник скольжения, который находится в кинематическом соединении с внутренним кольцом шарнирно-сферического подшипника скольжения, наружная поверхность которого выполнена сферической, при этом внутреннее кольцо подшипника качения является, одновременно, наружным кольцом шарнирно-сферического подшипника скольжения, а на внутренней цилиндрической и на торцевых поверхностях внутреннего кольца шарнирно-сферического подшипника скольжения закреплены радиальный цилиндрический и торцевые опорные или упорные подшипники скольжения.

2. Комбинированный по виду трения радиальный шарнирно-сферический модуль, содержащий подшипник качения, включающий наружное и внутреннее кольца, между которыми расположены сепаратор и элементы трения качения, например шарики или ролики, а также шарнирно-сферический, радиальный цилиндрический и торцевые подшипники скольжения, выполненные из антифрикционного самосмазывающегося композита, отличающийся тем, что на сферической поверхности наружного кольца шарнирно-сферического подшипника скольжения закреплен сферический подшипник скольжения, который находится в кинематическом соединении с наружным кольцом подшипника качения, наружная поверхность которого выполнена сферической, а на цилиндрической и торцевых поверхностях внутреннего кольца подшипника качения закреплены радиальный цилиндрический и торцевые подшипники скольжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к подшипникам, используемым в опорах различных устройств и механизмов.

Известен двухрядный сферический подшипник качения (каталог-справочник «Подшипники качения», М., 1972 г., Министерство автомобильной промышленности СССР, УДК 621822).

К недостаткам этого подшипника относится наличие при его работе кромочного эффекта в паре трения «ролик-кольцо», приводящего к механическому разрушению элементов пар трения. Ускоряет разрушительный механический процесс наличие разности скоростей роликов при их движении по сферической поверхности колец, что приводит к тому, что часть роликов работает в режиме трений качения и скольжения. Указанные обстоятельства приводят к ускоренному износу пар трения, что, в свою очередь, приводит к снижению их ресурса.

Известен шарнирный подшипник скольжения, содержащий внутреннее металлическое кольцо со сферической наружной поверхностью, наружное кольцо из литейного материала со сферической внутренней поверхностью и установленную между ними антифрикционную прокладку, при этом подшипник снабжен тонкостенной металлической обоймой с монтажными наружными размерами для размещения в ней наружного кольца, антифрикционная прокладка выполнена из эластичного износостойкого материала типа ткани технической ПТТ-45-75, а в качестве литейного материала для наружного кольца использован или полиамид, или алюминий, или бронза, или чугун (патент РФ № 2087763, публ. 1994 г.).

Недостатком известного подшипника является сложность изготовления кольца с внутренней поверхностью сферической формы, а также относительно невысокий срок эксплуатации при повышенных нагрузках, что связано с текучестью материала антифрикционной прокладки при повышенных нагрузках.

Известен также шарнирный подшипник, содержащий внутреннюю обойму со сферической наружной поверхностью, наружную обойму и установленную между ними антифрикционную прокладку, при этом внутренняя поверхность наружной обоймы оборудована не менее чем двумя пазами и расточкой типа "ласточкин хвост", служащими для закрепления эластичной антифрикционной прокладки на внутренней поверхности наружного кольца, а антифрикционная прокладка выполнена из угленаполненного полиамида типа УПА 6/30 (патент РФ № 2186267, публ. 2000 г.). Подшипник оснащен расположенным во внутренней обойме вкладышем из полимерного материала.

Известен также подшипник комбинированный, содержащий подшипник качения с наружным и внутренним кольцами, между которыми установлены тела качения, при этом подшипник снабжен радиально-торцевым подшипником скольжения, закрепленным неподвижно на радиальной и торцевых поверхностях внутреннего или наружного кольца подшипника качения (патент РФ № 2334138, публ. 2008 г.).

Задачей изобретения является создание подшипниковой опоры, обеспечивающей возможность реализации двух видов трения, первоначально при вращении - в радиальном роликоподшипнике, а при его отказе - в радиально-цилиндрическом подшипнике скольжения, а также возможность компенсации прогиба вала и несоосности.

Техническим результатом изобретения является значительное повышение ресурса опор.

Технический результат изобретения достигается признаками п.1 формулы изобретения, в соответствии с которыми комбинированный по виду трения радиальный шарнирно-сферический модуль содержит подшипник качения, включающий наружное и внутреннее кольца, между которыми расположены сепаратор и элементы трения качения, например шарики или ролики, а также шарнирно-сферический, радиальный цилиндрический и торцевые подшипники скольжения, выполненные из антифрикционного самосмазывающегося композита. Внутренняя поверхность внутреннего кольца подшипника качения выполнена сферической, на которой закреплен сферический подшипник скольжения, который находится в кинематическом соединении с внутренним кольцом шарнирно-сферического подшипника скольжения, наружная поверхность которого выполнена сферической, при этом внутреннее кольцо подшипника качения является одновременно наружным кольцом шарнирно-сферического подшипника скольжения, а на внутренней цилиндрической и на торцевых поверхностях внутреннего кольца шарнирно-сферического подшипника скольжения закреплены радиальный цилиндрический и торцевые опорные или упорные подшипники скольжения.

В другом варианте исполнения, сформулированном в п.2 формулы, комбинированный по виду трения радиальный шарнирно-сферический модуль содержит подшипник качения, включающий наружное и внутреннее кольца, между которыми расположены сепаратор и элементы трения качения, например шарики или ролики, а также шарнирно-сферический, радиальный цилиндрический и торцевые подшипники скольжения, выполненные из антифрикционного самосмазывающегося композита. На сферической поверхности наружного кольца шарнирно-сферического подшипника скольжения закреплен сферический подшипник скольжения, который находится в кинематическом соединении с наружным кольцом подшипника качения, наружная поверхность которого выполнена сферической, а на цилиндрической и торцевых поверхностях внутреннего кольца подшипника качения закреплены радиальный цилиндрический и торцевые подшипники скольжения.

На фиг.1 и 2 схематично представлены варианты исполнения комбинированного по виду трения радиального шарнирно-сферического модуля.

Модуль содержит роликоподшипник, состоящий из наружного кольца 1 и внутреннего кольца 2, между которыми размещен сепаратор с роликами 3.

На внутренней сферической поверхности R внутреннего кольца 2 закреплен сферический подшипник 4 скольжения, находящийся в кинематическом соединении со сферической поверхностью R внутреннего кольца 5.

На цилиндрической и торцевых поверхностях внутреннего кольца 5 закреплены радиальный цилиндрический подшипник 6 и опорные (упорные) 7 и 8 подшипники скольжения.

Подшипники скольжения 4, 6, 7, 8 выполнены из самосмазывающегося антифрикционного композиционного материала, например, типа «препрега» толщиной 0,45-0,75 мм.

В другом варианте исполнения модуль включает роликоподшипник, содержащий наружное 9 и внутреннее 10 кольца, между которыми размещены ролики 11 с сепаратором.

Наружная поверхность наружного кольца 9 роликоподшипника выполнена сферической R₁, находящейся в кинематическом соединении со сферическим подшипником скольжения 12, закрепленным на сферической поверхности наружного кольца 13.

На цилиндрической и торцевых поверхностях внутреннего кольца 10 роликоподшипника закреплены радиальный подшипник 14 и торцевые подшипники 15 и 16 скольжения.

Допуски посадочных размеров внутренних и сферических поверхностей колец 2 и 5 (фиг.1) и 10 и 13 (фиг.2) выполняются по посадкам движения.

Комбинированный по виду трения радиальный шарнирно-сферический модуль работает следующим образом.

В начале, в режим пуска и в рабочем режиме работает подшипник, например радиальный роликовый подшипник качения, реализуя вид трения качения.

При этом исключается в парах трения «ролик - кольцо» трение скольжения, что снижает износ трущихся поверхностей этой пары. Все ролики подшипника работают в одном скоростном режиме, а прогиб вала опоры и несоосность компенсируются шарнирным сферическим подшипником 4, закрепленным на сферической поверхности внутреннего кольца 2 роликоподшипника (фиг.1), а по второму варианту (фиг.2) закрепленным на внутренней сферической поверхности наружного кольца 13 внутренним сферическим подшипником 12.

По мере повышения коэффициента трения качения по различным причинам (отсутствие смазки, износ, обледенение) периодически включаются в работу подшипники трения скольжения 6, 7, 8 (вариант 1) или 14, 15, 16 (вариант 2). При этом происходит процесс приработки пар трения скольжения.

Постепенно наступает момент, когда происходит отказ подшипника качения, включаются в работу пары трения скольжения цилиндрические и торцевые, которые работают в режиме безызносности (избирательного переноса) без смазки.

В случае, когда отказ произошел по причине замерзания смазки, включение в работу подшипников скольжения способствует разогреву смазки и включению в работу ролика подшипника качения.

Предложенный комбинированный по виду трения радиальный шарнирно-сферический модуль позволяет увеличить надежность, значительно повысить ресурс опор трения при работе в нештатных, экстремальных условиях.