Способ повышения долговечности подшипника качения с коническими роликами

Способ повышения долговечности подшипника качения с коническими роликами

Реферат

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено в опорах валов и осей.

Известны подшипники качения с коническими роликами, например упорный подшипник, тип 9019000 ГОСТ 3395-89.

Недостатком этих подшипников является то, что наиболее опасные контактные напряжения возникают на роликах и коническом кольце в сечении меньшего торца конического ролика, жесткие требования по соосности и перекосу опорных колец. Это приводит к неравномерной нагрузке на конические ролики, разрушению отдельных роликов и преждевременному выходу упорного подшипника из строя.

Основным требованием при конструировании подшипника качения с коническими роликами является совпадение вершин углов α, β, γ, ϕ в одной точке, лежащей на оси подшипника, где β - угол наклона образующей дорожки качения кольца с конической рабочей поверхностью к его оси; γ - угол наклона образующей конического ролика к его оси; α - угол наклона образующей дорожки качения другого кольца с конической рабочей поверхностью к его оси; ϕ - угол наклона оси ролика к оси подшипника. Углы ϕ и α определяются соответственно по формулам:

ϕ=β-γ; α=β-2γ.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности подшипника качения с коническими роликами за счет коррекции угла наклона образующей конического ролика к его оси γ и/или за счет коррекции половины разности углов наклона образующих дорожек качения колец с коническими рабочими поверхностями относительно оси колец α и β, вследствие чего выравниваются контактные напряжения вдоль площадки соприкасания дорожки качения колец с коническими рабочими поверхностями и коническим роликом в направлении оси ролика.

Указанная цель достигается тем, что в подшипнике с коническими роликами, содержащем кольца с коническими рабочими поверхностями, устанавливаемые на валу и в корпусе, угол наклона образующей конического ролика к его оси γ1 по сравнению со стандартным подшипником γ выполняют больше половины разности углов наклона образующих дорожек качения колец с коническими рабочими поверхностями относительно оси колец α и β на угол коррекции Δ(γ1) и/или половина разности углов наклона образующих дорожек качения колец с коническими рабочими поверхностями относительно оси колец α1 и β1 по сравнению со стандартным подшипником α и β выполняют меньше угла наклона образующей конического ролика к его оси γ на угол коррекции Δ(γ2)

Δ(γ)=Δ(γ1)+Δ(γ2)

γ=γ1-Δ(γ1)

(β-α)/2=(β1-α1)/2+Δ(γ2),

где Δ(γ)≥0 - угол коррекции;

Δ(γ)≥Δ(γ1)≥0 - угол коррекции конического ролика;

Δ(γ)≥Δ(γ2)≥0 - угол коррекции кольца с коническими рабочими поверхностями;

α1, β1 - угол наклона образующих дорожек качения скорректированных колец с коническими рабочими поверхностями относительно оси колец;

γ1 - угол наклона образующей скорректированного конического ролика к его оси.

Величину угла коррекции Δ(γ) для компенсации неравномерности контактных напряжений вдоль площадки соприкасания дорожки качения колец с коническими рабочими поверхностями и коническим роликом в направлении оси ролика без учета краевого эффекта задают такой, чтобы при приложении к подшипнику номинальной или расчетной нагрузки величина контактного напряжения вдоль площадки соприкасания дорожки качения колец с коническими рабочими поверхностями и коническим роликом в направлении оси ролика была постоянной.

Угол коррекции Δ(γ) компенсирует неравномерность контактных напряжений вдоль площадки соприкасания дорожки качения колец с коническими рабочими поверхностями и коническим роликом в направлении оси ролика без учета краевого эффекта, а также неравномерность динамической грузоподъемности контакта конического ролика в направлении оси ролика с рабочими поверхностями колец.

Предложенный способ рассмотрен на примере работы упорного роликоподшипника с коническими роликами. Угол коррекции Δ(γ) рассчитан на компенсацию неравномерности контактных напряжений вдоль площадки соприкасания дорожек качения колец с коническим роликом в направлении оси ролика без учета краевого эффекта и приложение к подшипнику нагрузки, эквивалентной динамической грузоподъемности подшипника. При приложении к подшипнику нагрузки эквивалентной динамической грузоподъемности подшипника величина контактного напряжения вдоль площадки соприкасания дорожек качения колец с коническим роликом в направлении оси ролика остается постоянной без учета краевого эффекта. При уменьшении нагрузки на подшипник контактное напряжение вдоль площадки соприкасания перераспределяется в сторону увеличения контактного напряжения со стороны торца конического ролика большего диаметра по отношению к величине контактного напряжения у торца конического ролика со стороны меньшего диаметра без учета краевого эффекта, так как условия работы конического ролика со стороны большего диаметра более легкие, то такое перераспределение контактного напряжение вдоль длины ролика не уменьшает долговечности подшипника.

Подшипник качения с коническими роликами, выполненный данным способом, имеет следующие преимущества:

1. Более равномерное распределение нагрузки вдоль площадки соприкасания дорожек качения колец с конической рабочей поверхностью и коническим роликом в направлении оси ролика.

2. Лучше воспринимает нарушение соосности, перекосов колец с коническими рабочими поверхностями и других технологических и монтажных погрешностей.

3. Уменьшается дисперсия распределения долговечности.

4. Увеличение количества скомплектованных подшипников из партии деталей.

В результате реализации преимуществ достигается устойчивая надежная длительная работа подшипника в условиях неравномерности распределения нагрузки, обусловленной неточностью изготовления конических роликов, а также возникающими в результате нарушения соосности перекосами колец и другими технологическими и монтажными погрешностями.

Способ может быть реализован на этапе комплектования деталей подшипников.

1. Способ повышения долговечности подшипника качения с коническими роликами, содержащего кольца с коническими рабочими поверхностями, устанавливаемые на валу и в корпусе, отличающийся тем, что угол наклона образующей конического ролика к его оси γ1 по сравнению со стандартным подшипником γ выполняют больше половины разности углов наклона образующих дорожек качения колец с коническими рабочими поверхностями относительно оси колец α и β на угол коррекции Δ(γ1) и/или половину разности углов наклона образующих дорожек качения колец с коническими рабочими поверхностями относительно оси колец α1 и β1 по сравнению со стандартным подшипником α и β выполняют меньше угла наклона образующей конического ролика к его оси γ на угол коррекции Δ(γ2).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что задают величину угла коррекции такой, чтобы при приложении к подшипнику номинальной или расчетной нагрузки величина контактного напряжения вдоль площадки соприкасания дорожки качения колец с коническими рабочими поверхностями и коническим роликом в направлении оси ролика была постоянной без учета краевого эффекта.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что задают величину угла коррекции такой, чтобы компенсировать неравномерность динамической грузоподъемности контакта конического ролика в направлении оси ролика с рабочими поверхностями колец.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что реализуют данный способ при комплектовании деталей подшипников для сборки.