RU2331000C1

RU2331000C1 - Cageless rolling bearing

Info

Publication number: RU2331000C1
Application number: RU2006145161/11A
Authority: RU
Inventors: Глеб Юрьевич Волков (RU); Глеб Юрьевич Волков; Дмитрий Алексеевич Курасов (RU); Дмитрий Алексеевич Курасов
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2008-08-10

Abstract

FIELD: mechanics.

SUBSTANCE: invention relates to mechanical engineering, namely to bearing assemblies of transmission mechanisms. The cageless rolling bearing contains inner and outer races and rolling bodies furnished, apart from the raceways, with involute spurs in mesh and with diameters of initial circumferences equal to diameters of races and rolling bodies. The inner race involute spur features a positive shift of initial profile, while the rolling body spurs and those of outer race have a negative shift locating the initial circumferences of spurs beyond the teeth limits.

EFFECT: ease of manufacture of the bearing.

6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к подшипниковым узлам передаточных механизмов.The invention relates to mechanical engineering, namely to bearing assemblies of transmission mechanisms.

Известны радиальные бессепараторные роликовые подшипники (например, А.с. 188231 СССР), содержащие наружное и внутреннее кольца с находящимися между ними роликами. При этом кольца и ролики снабжены зубчатыми венцами с винтовыми каналовыми выпукло-вогнутыми рабочими поверхностями зубьев. Недостаток данной конструкции - сложность получения каналовой винтовой поверхности зубьев на внутреннем венце наружного кольца. В изобретениях (А.с. 1548545 СССР, А.с. 1153131 СССР) для устранения этого недостатка использованы вставные элементы (зубья), что привело к существенному усложнению конструкции.Known radial full complement roller bearings (for example, A.S. 188231 USSR), containing the outer and inner rings with rollers located between them. In this case, the rings and rollers are equipped with gear rims with helical channel convex-concave working surfaces of the teeth. The disadvantage of this design is the difficulty of obtaining a channel helical surface of the teeth on the inner rim of the outer ring. In the inventions (A.S. 1548545 USSR, A.S. 1153131 USSR), plug-in elements (teeth) were used to eliminate this drawback, which led to a significant complication of the design.

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому подшипнику является радиальный, роликовый, бессепараторный подшипник качения (А.с. 2135851 РФ), содержащий внутреннее и наружное кольца и ролики. На буртах колец и торцевых участков удлиненных роликов нарезаны эвольвентные прямозубые венцы, находящиеся в зацеплении друг с другом, выполняющие функцию сепаратора и имеющие диаметры начальных окружностей, равные соответственным диаметрам беговых дорожек колец и роликов. При этом в торцевых сечениях подшипника образованы планетарные зубчатые механизмы с зеркальным отображением их зубьев и впадин. Данный планетарный механизм может быть собран в том случае, если хотя бы одно звено (ролики, или наружное кольцо, или внутреннее кольцо) либо все звенья выполнены составными.The closest in design to the proposed bearing is a radial, roller, full complement roller bearing (A.S. 2135851 RF), containing the inner and outer rings and rollers. On the shoulders of the rings and end sections of the elongated rollers, involute spur gears are engaged that are engaged with each other, serving as a separator and having diameters of the initial circles equal to the corresponding diameters of the racetracks of the rings and rollers. At the same time, planetary gear mechanisms with a mirror image of their teeth and troughs are formed in the end sections of the bearing. This planetary mechanism can be assembled if at least one link (rollers, or outer ring, or inner ring) or all links are made integral.

В случае выполнения звеньев цельными недостатки этой конструкции связаны со сложностью изготовления ее деталей. Во-первых, ограниченное пространство для выхода инструмента обуславливает применение для нарезания зубьев, в том числе внешних зубьев на внутреннем кольце и роликах, малопроизводительного способа зубодолбления. Во-вторых, два зубчатых венца, принадлежащих одному звену, необходимо согласовывать по шагу, что создает дополнительные технологические сложности.In the case of complete links, the integral disadvantages of this design are associated with the complexity of manufacturing its parts. Firstly, the limited space for the exit of the tool causes the use of a low-performance gear-grinding method for cutting teeth, including external teeth on the inner ring and rollers. Secondly, two gears belonging to one link must be coordinated in steps, which creates additional technological difficulties.

В случае выполнения всех элементов сборными усложняется конструкция подшипника и сохраняются технологические сложности, связанные с согласованием венцов, принадлежащих кольцам, по шагу.If all the elements are assembled by prefabricated bearings, the design of the bearing is complicated and the technological difficulties associated with matching the rims belonging to the rings in steps are preserved.

Таким образом, недостатки данной конструкции связаны со сложностью ее изготовления.Thus, the disadvantages of this design are associated with the complexity of its manufacture.

Для устранения этих недостатков в бессепараторном роликовом подшипнике качения, содержащем внутреннее и наружное кольца и роликовые тела качения, на которых помимо дорожек качения выполнены эвольвентные прямозубые венцы, находящиеся друг с другом в зацеплении и имеющие диаметры начальных окружностей, равные соответственным диаметрам беговых дорожек колец и тел качения, зубчатый венец внутреннего кольца имеет положительное смещение исходного контура, а венцы тел качения и наружного кольца - отрицательное смещение, обеспечивающие расположение начальных поверхностей венцов за пределами зубьев.To eliminate these shortcomings in a full-complement roller bearing containing inner and outer rings and roller rolling bodies, on which, in addition to the raceways, involute spur gears are meshing with each other and having diameters of the initial circles equal to the corresponding diameters of the racetracks of the rings and bodies rolling, the ring gear of the inner ring has a positive displacement of the original contour, and the crowns of the rolling elements and the outer ring have a negative displacement, providing Assumption elementary surfaces of crowns of teeth outside.

В частности, указанное условие выполняется при равном смещении профилей зубьев внутреннего кольца х₁, тел качения х₂ и наружного кольца х₃. При этом соблюдается условие х₁=-х₂=-х₃≥(h_a ^*+c^*)·m, где h_a ^* - коэффициент высоты головки зуба исходного контура; с* - коэффициент радиального зазора; m - модуль.In particular, this condition is satisfied when the tooth profiles of the inner ring x ₁ , the rolling elements x ₂ and the outer ring x _{3 are} equally offset. In this case, the condition x ₁ = -x ₂ = -x ₃ ≥ (h _a ^* + c ^* ) · m is met, where h _a ^* is the height coefficient of the tooth head of the initial contour; с * - coefficient of radial clearance; m is the module.

Наружное и внутреннее кольца выполнены цельными, а тела качения - сборными, состоящими из деталей с цилиндрическими рабочими поверхностями и деталей с зубчатыми венцами. Расположение начальной окружности венца внутреннего и наружного кольца за пределами зуба, когда поверхность дорожки качения располагается ниже окружности впадин зубьев, позволяет нарезать на цельных кольцах зубья за одну установку инструмента. Кроме того, это автоматически обеспечивает согласование двух венцов звена по шагу. Детали сборных тел качения жестко фиксировать относительно друг друга в окружном направлении нет необходимости.The outer and inner rings are made integral, and the rolling bodies are prefabricated, consisting of parts with cylindrical working surfaces and parts with gear rims. The location of the initial circumference of the crown of the inner and outer rings outside the tooth, when the surface of the raceway is below the circumference of the tooth depressions, allows you to cut the teeth on the whole rings in one installation tool. In addition, this automatically ensures the coordination of the two link crowns in a step. The details of the prefabricated rolling elements are not rigidly fixed relative to each other in the circumferential direction.

Таким образом, предложенные конструктивные признаки устройства упрощают изготовление его деталей.Thus, the proposed design features of the device simplify the manufacture of its parts.

Зубчатый венец может быть расположен в середине между двумя цилиндрическими беговыми дорожками колец и тел качения. Наиболее технологична схема, в которой цилиндрическая беговая дорожка расположена между зубчатыми венцами. При этом обработка как зубьев, так и цилиндрической поверхности может производиться с одной установки соответствующего инструмента.The ring gear may be located in the middle between two cylindrical treadmills of the rings and rolling elements. The most technological scheme in which a cylindrical treadmill is located between the gear rims. In this case, the processing of both teeth and a cylindrical surface can be performed from one installation of the corresponding tool.

Бессепараторный роликовый подшипник качения можно использовать в концетрическом исполнении, в частности при внецентренном высокоскоростном вращении, например сателлита. Наибольший эффект от использования предлагаемого бессепараторного роликового подшипника достигается при выполнении тел качения с разным диаметром, то есть в эксцентриковом бессепараторном роликовом подшипнике.The full complement roller bearing can be used in a concentric design, in particular for eccentric high-speed rotation, such as a satellite. The greatest effect of using the proposed full complement roller bearing is achieved when rolling elements with different diameters, that is, in an eccentric full complement roller bearing.

На фиг.1 показан бессепараторный роликовый подшипник, в котором цилиндрическая беговая дорожка расположена между зубчатыми венцами; на фиг.2 - его разрез по А-А; на фиг.3 показан бессепараторный роликовый подшипник качения с зубчатым венцом, расположенным между цилиндрическими беговыми дорожками; на фиг.4 - его разрез по Б-Б.Figure 1 shows a non-separating roller bearing in which a cylindrical treadmill is located between the gear rims; figure 2 is a section along aa; figure 3 shows a full complement roller bearing with a ring gear located between the cylindrical treadmills; figure 4 is a section along BB.

Бессепараторный роликовый подшипник качения (фиг.1, 2) содержит внутреннее кольцо 1, наружное кольцо 2, три тела качения разного диаметра 3, 4, 5. Зубчатые венцы колец 1, 2 и тел качения 3, 4, 5 выполнены эвольвентными, причем их начальные (и, одновременно, делительные) окружности K, L расположены за пределами соответствующего зуба. Для коэффициента высоты головки зуба исходного контура h_a ^*=1 и коэффициента радиального зазора с^*=0,25 это условие обеспечивается при коэффициенте смещения исходного контура х₁=-х₂=-х₃≥1,25, а для h_a ^*=0,8 и с^*=0,25 - x₁=-х₂=-х₃≥1,05.The full complement roller bearing (FIGS. 1, 2) contains an inner ring 1, an outer ring 2, three rolling bodies of different diameters 3, 4, 5. The ring gears of the rings 1, 2 and rolling elements 3, 4, 5 are made involute, and the initial (and, at the same time, dividing) circles K, L are located outside the corresponding tooth. For the coefficient of the height of the tooth head of the initial contour h _a ^* = 1 and the coefficient of radial clearance with ^* = 0.25, this condition is provided when the displacement coefficient of the initial contour is x ₁ = -x ₂ = -x ₃ ≥1.25, and for h _a ^* = 0.8 and s ^* = 0.25 - x ₁ = -x ₂ = -x ₃ ≥1.05.

Цилиндрическая беговая дорожка гладких катков 6 расположена между зубчатыми венцами тел качения 3, 4, 5. Тела качения 3, 4, 5 фиксируются от выпадения стопором 7. Внутреннее кольцо 1 подшипника шарнирно связано со стойкой 8. Наружное кольцо 2 подшипника жестко связано с кронштейном 9, образуя совместно с ним шатун, который шарнирно связан с ползуном 10, взаимодействующим со стойкой 8.A cylindrical treadmill of smooth rollers 6 is located between the gear rims of the rolling elements 3, 4, 5. The rolling elements 3, 4, 5 are fixed against falling out by the stop 7. The inner ring 1 of the bearing is pivotally connected to the strut 8. The outer ring 2 of the bearing is rigidly connected to the bracket 9 , forming together with it a connecting rod, which is pivotally connected with the slider 10, interacting with the rack 8.

Эксцентриковый подшипник работает следующим образом. При движении внутреннего кольца 1, вращающегося с угловой скоростью w₁, тела качения 3, 4, 5 катятся по наружному кольцу 2. При этом их оси совершают в пространстве такое движение, как если бы они были объединены водилом, средняя угловая скорость которого w_h: w_h=w₁/U_ср; U_cp=1+z₂/z₁, где z₂ - число зубьев венца наружного кольца 2; z₁ - число зубьев венца внутреннего кольца 1. Ползун 10 совершает возвратно-поступательное движение с частотой w_h/2π.The eccentric bearing operates as follows. When the inner ring 1 rotates with an angular speed w ₁ , the rolling elements 3, 4, 5 roll along the outer ring 2. In this case, their axes make a motion in space as if they were united by a carrier, the average angular velocity of which w _h : w _h = w ₁ / U _cf ; U _cp = 1 + z ₂ / z ₁ , where z ₂ is the number of teeth of the crown of the outer ring 2; z ₁ - the number of teeth of the crown of the inner ring 1. Slider 10 performs a reciprocating motion with a frequency w _h / 2π.

Сборка подшипника такой конструкции производится в следующей последовательности: между наружным кольцом 2 и внутренним кольцом 1 вкладываются гладкие катки 6 и устанавливаются в нужное положение путем окружного смещения; затем по крайним сторонам катков 6 пристыковываются зубчатые колеса 3, 4, 5, которые фиксируются от выпадения стопором 7.Assembling a bearing of this design is carried out in the following sequence: between the outer ring 2 and the inner ring 1 smooth rollers 6 are inserted and installed in the desired position by circumferential displacement; then on the extreme sides of the rollers 6 gears 3, 4, 5 are docked, which are fixed from falling out by the stopper 7.

Подшипник, изображенный на фиг.3, 4, отличается от предыдущего количеством тел качения и тем, что зубчатый венец тел качения 11, 12 расположен между цилиндрическими катками 13. Данное устройство работает аналогично изображенному на фиг.1, 2, но его сборка отличается тем, что зубчатые тела качения 11, 12 устанавливаются в нужное положение между кольцами 1, 2 осевым перемещением, после чего на них надеваются цилиндрические катки 13, фиксируемые от выпадения стопором 7.The bearing shown in FIGS. 3, 4 differs from the previous one in the number of rolling bodies and in that the gear ring of the rolling bodies 11, 12 is located between the cylindrical rollers 13. This device operates similarly to that shown in FIGS. that the gear rolling bodies 11, 12 are installed in the desired position between the rings 1, 2 by axial movement, after which cylindrical rollers 13 are fixed on them, fixed from falling out by the stopper 7.

Концетрический бессепараторный роликовый подшипник качения (не показан) отличается от показанных на фиг.1-4 тем, что в нем все тела качения имеют одинаковые диаметры.The concentric full-complement roller bearing (not shown) differs from that shown in FIGS. 1-4 in that all rolling bodies in it have the same diameters.

В концентрическом варианте исполнения предложенный бессепараторный роликовый подшипник качения может быть использован для установки звеньев, совершающих внецентренное высокоскоростное вращение, например сателлитов планетарных авиационных редукторов. В эксцентриковом варианте подшипник выполняет функции опоры качения, эксцентрика и редуктора одновременно, что значительно упрощает конструкцию привода. При этом, в отличие от фрикционных подшипников, он имеет значительно больший эксцентриситет и обладает постоянным передаточным отношением. Данный подшипник может применяться в приводах насосов, в различных механизмах сельскохозяйственной техники, а также в любых других механизмах для получения возвратно-поступательного движения.In a concentric embodiment, the proposed full-complement roller bearing can be used to install links that perform eccentric high-speed rotation, for example, planetary aircraft gearbox satellites. In the eccentric version, the bearing performs the functions of a rolling support, an eccentric and a gearbox at the same time, which greatly simplifies the design of the drive. In this case, unlike friction bearings, it has a significantly greater eccentricity and has a constant gear ratio. This bearing can be used in pump drives, in various mechanisms of agricultural machinery, as well as in any other mechanisms for receiving reciprocating motion.

Claims

1. Бессепараторный роликовый подшипник качения, содержащий внутреннее и наружное кольца и роликовые тела качения, на которых помимо дорожек качения выполнены эвольвентные прямозубые венцы, находящиеся друг с другом в зацеплении и имеющие диаметры начальных окружностей, равные соответственным диаметрам беговых дорожек колец и тел качения, отличающийся тем, что зубчатый венец внутреннего кольца имеет положительное смещение исходного контура, а зубчатые венцы роликовых тел качения и наружного кольца - отрицательное смещение, обеспечивающие расположение начальных окружностей зубчатых венцов за пределами зубьев.1. A full complement roller bearing containing inner and outer rings and roller rolling bodies on which, in addition to the raceways, involute spur gears are engaged that are engaged with each other and have diameters of the initial circles equal to the respective diameters of the racetracks of the rings and rolling bodies, different the fact that the gear rim of the inner ring has a positive displacement of the initial contour, and the gear rims of the roller bodies and the outer ring have a negative displacement, I provide the location of the initial circumferences of the gear rims outside the teeth.

2. Бессепараторный роликовый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что зубья его звеньев выполняются с равным смещением инструмента внутреннего кольца х₁, тел качения х₂, и наружного кольца х₃, причем х₁=-х₂=-х₃≥(h_a ^*+c^*)·m, где h_a ^* - коэффициент высоты головки зуба исходного контура; с* - коэффициент радиального зазора; m - модуль.2. The full complement roller bearing according to claim 1, characterized in that the teeth of its links are made with equal displacement of the tool of the inner ring x ₁ , rolling elements x ₂ , and the outer ring x ₃ , and x ₁ = -x ₂ = -x ₃ ≥ (h _a ^* + c ^* ) · m, where h _a ^* is the height coefficient of the tooth head of the initial contour; с * - coefficient of radial clearance; m is the module.

3. Бессепараторный роликовый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что наружное и внутреннее кольца выполнены цельными, а роликовые тела качения сборными, состоящими из деталей с цилиндрическими рабочими поверхностями и деталей с зубчатыми венцами, пристыкованных друг к другу.3. The full-complement roller bearing according to claim 1, characterized in that the outer and inner rings are made integral, and the rolling rolling elements are prefabricated, consisting of parts with cylindrical working surfaces and parts with toothed crowns docked to each other.

4. Бессепараторный роликовый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что деталь с цилиндрической беговой дорожкой расположена между деталями с зубчатыми венцами.4. The full complement roller bearing according to claim 1, characterized in that the part with a cylindrical treadmill is located between the parts with ring gears.

5. Бессепараторный роликовый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что деталь с зубчатым венцом расположена между двумя деталями с цилиндрическими беговыми дорожками.5. The full complement roller bearing according to claim 1, characterized in that the part with a ring gear is located between two parts with cylindrical treadmills.

6. Бессепараторный роликовый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что роликовые тела качения выполнены с разным диаметром.6. The full complement roller bearing according to claim 1, characterized in that the roller rolling bodies are made with different diameters.