RU2341698C1 - Eccentric plain bearing - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention is designed to be used in mechanisms converting rotation into oscillation at lower frequency. The proposed plain bearing comprises outer and additional races, central intermediate rollers. First group of rollers makes an even part to interact with central roller and additional race. Second group of rollers makes an uneven part wherein each roller interacts with two even group rollers and outer race. For the bearing to be fitted on the shaft, one on even group roller is used. Outer race, roller fitted on the shaft and two rollers adjoining the latter are furnished with meshed rims.

EFFECT: maximum eccentricity of outer race relative to shaft.

7 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к подшипникам качения, и может быть использовано в механизмах, преобразующих вращательное движение в колебательное.The invention relates to mechanical engineering, namely to rolling bearings, and can be used in mechanisms that convert rotational motion to oscillatory.

Известны эксцентриковые подшипники качения с гладкими рабочими поверхностями (например, А.с.314048 СССР). Такой подшипник содержит наружное и внутреннее кольца, тела качения разного диаметра и сепаратор. Он работает следующим образом. При движении внутреннего кольца, вращающегося с угловой скоростью ω₁, тела качения, увлекаемые силами трения, катятся по наружному кольцу. При этом водило - сепаратор вращается относительно наружного кольца с угловой скоростью ω_h. Передаточное число U механизма: U=ω₁/ω₁=1+d₂/d₁, где d₁ и d₂ - рабочие диаметры внутреннего кольца 1 и наружного кольца 2. Особенностью эксцентрикового подшипника является то, что в кинематических парах, образуемых телами качения и сепаратором, действуют значительные усилия. В результате, тела качения смещаются в окружном направлении, и в подшипнике возникает люфт. Кроме того, существует ограничение по величине эксцентриситета, обусловленное значением коэффициента трения между телами качения и кольцами. Недостатком данного вида подшипников является также непостоянное передаточное число механизма, свойственное всем фрикционным передачам.Eccentric rolling bearings with smooth working surfaces are known (for example, A.s.314048 of the USSR). Such a bearing contains an outer and inner ring, rolling elements of different diameters and a cage. It works as follows. During the motion of the inner ring rotating with an angular velocity ω ₁ , the rolling bodies carried away by the forces of friction roll along the outer ring. In this case, the carrier - separator rotates relative to the outer ring with an angular velocity ω _h . Gear ratio U of the mechanism: U = ω ₁ / ω ₁ = 1 + d ₂ / d ₁ , where d ₁ and d ₂ are the working diameters of the inner ring 1 and the outer ring 2. The peculiarity of the eccentric bearing is that in the kinematic pairs formed rolling elements and a separator, significant efforts. As a result, the rolling bodies are displaced in the circumferential direction, and play occurs in the bearing. In addition, there is a limitation in the amount of eccentricity due to the value of the coefficient of friction between the rolling bodies and the rings. The disadvantage of this type of bearings is also the variable gear ratio of the mechanism, characteristic of all friction gears.

Известен эксцентриковый подшипник с зубчатыми телами качения (Полезная модель 63476 РФ), содержащий наружное кольцо, снабженное зубчатым венцом с внутренними зубьями и гладкой беговой дорожкой, шестерню, снабженную цилиндрической беговой дорожкой, посаженную на вал, тела качения разного диаметра, выполненные в виде зубчатых колес с внешними зубьями и гладкими беговыми дорожками. Диаметры цилиндрических беговых дорожек и диаметры начальных поверхностей зубчатых венцов равны или близки между собой. Такой подшипник сохраняет все функции подшипника с гладкими телами качения, но имеет постоянное передаточное число и несколько увеличенный эксцентриситет. Недостаток данного подшипника обусловлен особенностью его конструкции: внутреннее кольцо со всех сторон должно быть охвачено телами качения. По этой причине эксцентриситет подшипника остается ограниченным.A known eccentric bearing with gear rolling bodies (Utility Model 63476 RF), comprising an outer ring provided with a gear rim with internal teeth and a smooth treadmill, a gear equipped with a cylindrical treadmill, mounted on a shaft, rolling elements of different diameters made in the form of gears with external teeth and smooth treadmills. The diameters of the cylindrical treadmills and the diameters of the initial surfaces of the ring gears are equal or close to each other. Such a bearing retains all the functions of a bearing with smooth rolling elements, but has a constant gear ratio and slightly increased eccentricity. The disadvantage of this bearing is due to the peculiarity of its design: the inner ring from all sides must be covered by rolling elements. For this reason, the eccentricity of the bearing remains limited.

Наиболее близкими к предлагаемому устройству по конструкции является эксцентриковый подшипник (Крохмаль Н.Н. Элементы структурного синтеза, критерии функционирования и расчет основных параметров фрикционных передач с замкнутой системой тел качения. - Дис.... канд. техн. наук. - Курган: КМИ, 1989 г.), содержащий два кольца, одно из которых является наружным, а другое дополнительным, центральный ролик и промежуточные ролики, четыре из которых составляет четную группу - взаимодействуют с центральным роликом и первым кольцом, а четыре - нечетную группу, каждый ролик которой взаимодействует с двумя роликами четной группы и вторым кольцом, причем один из центральных роликов предназначен для закрепления на валу. Его недостатком является склонность к потере устойчивости системы, то есть выпадению разделительных тел качения. Кроме того, такой подшипник имеет малый эксцентриситет, ограничиваемый величиной коэффициента трения, и характеризуются непостоянством передаточного числа, связанным с упругим скольжением.Closest to the proposed device in design is an eccentric bearing (Krokhmal N.N. Elements of structural synthesis, functioning criteria and calculation of the main parameters of friction gears with a closed system of rolling elements. - Dis .... Candidate of technical sciences. - Kurgan: KMI , 1989), containing two rings, one of which is the outer and the other additional, the central roller and intermediate rollers, four of which are an even group - interact with the central roller and the first ring, and four are an odd group PPU, each roller of which interacts with two rollers of an even group and a second ring, moreover, one of the central rollers is designed to be mounted on the shaft. Its disadvantage is the tendency to loss of stability of the system, that is, the loss of the dividing rolling elements. In addition, such a bearing has a small eccentricity, limited by the magnitude of the coefficient of friction, and are characterized by the variability of the gear ratio associated with elastic sliding.

Сам по себе этот механизм несет все недостатки, свойственные фрикционным передачам, но его усовершенствование позволяет получить конструкцию, превосходящую по своим кинематическим возможностям, эксцентриковый подшипник с зубчатыми телами качения.By itself, this mechanism carries all the disadvantages inherent in friction gears, but its improvement allows you to get a design that is superior in its kinematic capabilities, an eccentric bearing with gear rolling bodies.

Предлагается в эксцентриковом подшипнике качения, содержащем два кольца, одно из которых является наружным, а другое дополнительным, центральный ролик и промежуточные ролики, половина из которых составляет четную группу - взаимодействуют с центральным роликом и первым кольцом, а половина - нечетную группу, каждый ролик которой взаимодействует с двумя роликами четной группы и вторым кольцом, причем один из роликов предназначен для закрепления на валу, для закрепления на валу использовать один из роликов четной группы, при этом второе кольцо сделать наружным кольцом подшипника, а первое - дополнительным кольцом. В предлагаемой конструкции наружное кольцо, ролик, закрепленный на валу, и два примыкающих к нему ролика нечетной группы снабжены зубчатыми венцами, находящимися в зацеплении.It is proposed in an eccentric rolling bearing containing two rings, one of which is external and the other additional, a central roller and intermediate rollers, half of which is an even group - interact with the central roller and the first ring, and half are an odd group, each roller of which interacts with two rollers of an even group and a second ring, moreover, one of the rollers is designed to be mounted on the shaft, to fix on the shaft use one of the rollers of the even group, while the second to make the outer ring of the bearing, and the first - an additional ring. In the proposed design, the outer ring, a roller mounted on the shaft, and two adjacent rollers of an odd group are equipped with gear rims that are engaged.

Такая конструкция подшипника обеспечивает максимальный эксцентриситет наружного кольца относительно вала, возможный по условию расположения ведущей шестерни внутри зубчатого венца. При этом гарантируется постоянство передаточного числа механизма, обеспечиваемое зубчатыми зацеплениями.This bearing design provides maximum eccentricity of the outer ring relative to the shaft, possible by the condition of the location of the pinion gear inside the ring gear. At the same time, the gear ratio of the mechanism is ensured by gears.

В наиболее технологичном варианте исполнения подшипника звенья, имеющие зубчатые венцы, имеют также беговые дорожки с диаметром, равным или близким начальному диаметру соответствующего венца.In the most technologically advanced embodiment of the bearing, links having gear rims also have treadmills with a diameter equal to or close to the initial diameter of the corresponding rim.

В одном конструктивном варианте подшипника остальные ролики, кроме ролика, закрепленного на валу, и двух примыкающих к нему роликов нечетной группы, выполнены гладкими.In one embodiment of the bearing, the remaining rollers, except for the roller mounted on the shaft, and two adjacent rollers of an odd group, are made smooth.

В другом конструктивном варианте все ролики, кроме центрального, имеют зубчатые венцы.In another constructive embodiment, all the rollers, except the central one, have gear rims.

В следующем конструктивном варианте все ролики имеют зубчатые венцы.In the next constructive embodiment, all the rollers have gear rims.

В одном варианте подшипника в четную и нечетную группу роликов входят по три ролика.In one embodiment, the bearing in the even and odd group of rollers includes three rollers.

В другом варианте в четную и нечетную группу роликов входят по четыре ролика.In another embodiment, an even and an odd group of clips includes four clips.

На фиг.1 показан эксцентриковый подшипник, у которого ролик, закрепленный на валу, и два примыкающих к нему ролика нечетной группы имеют зубчатые венцы, а остальные ролики выполнены гладкими в разрезе по Г-Г и Д-Д; на фиг.2 - его разрез по А-А; на фиг.3 - его разрез по Б-Б; на фиг.4 - его разрез по В-В. На фиг.5 - показан эксцентриковый подшипник, у которого все ролики имеют зубчатые венцы в разрезе Н-Н и П-П; на фиг.6 - его разрез по Е-Е; на фиг.7 - его разрез по Ж-Ж; на фиг.8 - его разрез по К-К; на фиг.9 - его разрез по М-М.Figure 1 shows the eccentric bearing, in which the roller mounted on the shaft, and two adjacent rollers of an odd group have gear crowns, and the remaining rollers are made smooth in a section along G-D and D-D; figure 2 is a section along aa; figure 3 is a section along BB; figure 4 is a section along BB. Figure 5 - shows the eccentric bearing, in which all the rollers have gear rims in the context of N-N and P-P; figure 6 is a section along EE; figure 7 is a section along F; Fig.8 is a section along KK; figure 9 is a section along MM.

Подшипник, изображенный на фиг.1, 2, 3, 4 содержит два кольца, первое из которых является дополнительным кольцом 1, а второе кольцо является наружным кольцом 2 подшипника, центральный ролик 3 и промежуточные ролики, половина из которых 4, 6, 8 составляет четную группу - взаимодействуют с центральным роликом 3 и дополнительным кольцом 1, а половина 5, 7, 9 - нечетную группу, каждый ролик которой взаимодействует с двумя роликами 4, 6, 8 четной группы и наружным кольцом 2. При этом один из роликов четной группы, а именно 4, предназначен для закрепления на валу. В данной конструкции наружное кольцо 2, ролик 4, закрепленный на валу, и два примыкающих к нему ролика 5, 9 нечетной группы снабжены зубчатыми венцами, находящимися в зацеплении, а ролики 6, 7, 8 и центральный ролик 3 выполнены гладкими. Звенья, имеющие зубчатые венцы, имеют также беговые дорожки с диаметром, равным или близким начальному диаметру соответствующего венца. При этом цилиндрические беговые дорожки расположены между зубчатыми венцами. Диаметр цилиндрических беговых дорожек роликов 4, 6, 8 четной группы, взаимодействующих с цилиндрическими беговыми дорожками роликов 5, 7, 9 нечетной группы больше диаметра цилиндрических беговых дрожек, на которые опирается дополнительное кольцо 1. Предлагаемый подшипник содержит одно дополнительное кольцо 1, расположенное по центру подшипника, внутри наружного кольца 2, причем наружный диаметр дополнительного кольца 1 меньше диаметра вершин зубчатого венца наружного кольца 2. Ролик 7 нечетной группы состоит из двух гладких катков, соединенных между собой перемычкой 10. Ролики 5, 9 нечетной группы содержат зубчатые колеса 11 и кольца 12, которые крепятся на осях 13 с помощью гаек 14. Наружное кольцо 2 подшипника жестко связано с кронштейном 15, образуя совместно с ним шатун, который шарнирно связан с ползуном 16, взаимодействующим со стойкой 17.The bearing shown in figures 1, 2, 3, 4 contains two rings, the first of which is an additional ring 1, and the second ring is the outer ring 2 of the bearing, the central roller 3 and the intermediate rollers, half of which 4, 6, 8 are even group - interact with the central roller 3 and the additional ring 1, and half 5, 7, 9 - an odd group, each roller of which interacts with two rollers 4, 6, 8 of the even group and the outer ring 2. At the same time, one of the rollers of the even group , namely 4, is intended for fixing on the shaft. In this design, the outer ring 2, the roller 4, mounted on the shaft, and two adjacent rollers 5, 9 of an odd group are equipped with toothed crowns, and the rollers 6, 7, 8 and the central roller 3 are made smooth. Links having ring gears also have treadmills with a diameter equal to or close to the initial diameter of the corresponding ring. In this case, cylindrical treadmills are located between the gear rims. The diameter of the cylindrical racetracks of the rollers 4, 6, 8 of the even group interacting with the cylindrical racetracks of the rollers 5, 7, 9 of the odd group is larger than the diameter of the cylindrical racetracks on which the additional ring 1 rests. The proposed bearing contains one additional ring 1 located in the center bearing, inside the outer ring 2, and the outer diameter of the additional ring 1 is less than the diameter of the tops of the ring gear of the outer ring 2. The roller 7 of the odd group consists of two smooth rollers, connected interconnected by a jumper 10. The rollers 5, 9 of an odd group contain gear wheels 11 and rings 12 that are mounted on the axles 13 using nuts 14. The outer ring 2 of the bearing is rigidly connected to the bracket 15, forming together with it a connecting rod that is pivotally connected to the slider 16, interacting with the rack 17.

Эксцентриковый подшипник работает следующим образом. При движении ролика 4, закрепленного на валу, вращающегося с угловой скоростью ω₁, ролики 5, 7, 9 нечетной группы катятся по наружному кольцу 2. Система тел качения совершает совместное переносное вращение так же, как если бы они были связаны единым водилом. Передаточное число механизма U=ω₁/ω₂=1+(z₂/z₁), где z₁ и z₂ - соответственно числа зубьев вала и наружного кольца. Для механизма, изображенного на фиг.1, 2, 3, 4, U=3,8. Ползун 16 совершает возвратно-поступательное движение с частотой ω₁/2π·U. Дополнительное кольцо 1, опирающееся на ролики четной группы 4,6,8 служит для того, чтобы ни при каком направлении приложения сил ролик 4, предназначенный для закрепления на валу, не сместился относительно наружного кольца 2 в радиальном направлении.The eccentric bearing operates as follows. When the roller 4 mounted on the shaft rotates with an angular speed ω ₁ , the odd group rollers 5, 7, 9 roll along the outer ring 2. The rolling body system performs joint portable rotation as if they were connected by a single carrier. The gear ratio U = ω ₁ / ω ₂ = 1 + (z ₂ / z ₁₎ of the mechanism, where z ₁ and z ₂ - respectively the number of teeth of the shaft and the outer ring. For the mechanism depicted in figures 1, 2, 3, 4, U = 3.8. The slider 16 makes a reciprocating motion with a frequency of ω ₁ / 2π · U. The additional ring 1, which is supported by rollers of an even group 4,6,8, serves to prevent the roller 4, intended for fixing on the shaft, from moving in any direction in relation to the outer ring 2 in the radial direction.

Подшипник, изображенный на фиг.5, 6, 7, 8, 9, отличается от предыдущего тем, что содержит два дополнительных кольца 1, расположенных по бокам подшипника; зубчатые венцы соответствующих звеньев расположены между цилиндрическими беговыми дорожками; в четную и нечетную группу роликов входят по четыре ролика, к четной группе добавляется ролик 18, а к нечетной ролик 19. При этом все ролики снабжены зубчатыми венцами. Ролики 4, 6, 8, 18 четной группы содержат зубчатое колесо и посаженные на его хвостовики кольца 20, а ролики 5, 7, 9, 19 содержат зубатое колесо 21 и катки 22. Кольца 20 напрессованы на вал, а катки 22 пристыковываются к зубчатому колесу 21 с обеих сторон и крепятся на осях 13 с помощью стопоров 23. Наружное кольцо 2 также содержит кольцо 24, запрессованное в его внутреннюю цилиндрическую поверхность. Данный подшипник работает аналогично предыдущему.The bearing shown in Fig.5, 6, 7, 8, 9, differs from the previous one in that it contains two additional rings 1 located on the sides of the bearing; the gear rims of the respective links are located between the cylindrical treadmills; four rollers are included in the even and odd group of rollers, roller 18 is added to the even group, and to the odd roller 19. All the rollers are equipped with gear rims. Rollers 4, 6, 8, 18 of an even group contain a gear wheel and rings 20 mounted on its shanks, and rollers 5, 7, 9, 19 contain a gear wheel 21 and rollers 22. The rings 20 are pressed onto the shaft, and the rollers 22 are attached to the gear the wheel 21 on both sides and are mounted on the axles 13 with the help of stoppers 23. The outer ring 2 also contains a ring 24, pressed into its inner cylindrical surface. This bearing works similarly to the previous one.

Предложенный эксцентриковый подшипник выполняет функции опоры качения, редуктора и эксцентрика одновременно, что существенно упрощает конструкцию и технологию изготовления привода. При этом предлагаемая конструкция имеет увеличенный эксцентриситет, что расширяет ее кинематические возможности по сравнению с известными фрикционными и зубчатыми эксцентриковыми подшипниками качения.The proposed eccentric bearing acts as a rolling support, gearbox and eccentric at the same time, which greatly simplifies the design and manufacturing technology of the drive. Moreover, the proposed design has an increased eccentricity, which expands its kinematic capabilities in comparison with the known friction and gear eccentric rolling bearings.

Данный подшипник может применяться в приводах насосов, в различных механизмах сельскохозяйственной техники, а также в любых других механизмах для получения возвратно-поступательного движения. Основной эффект от его применения заключается в том, что в приводе не нужен редуктор.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. The main effect of its use is that the gearbox is not needed in the drive.

Claims (7)

1. Эксцентриковый подшипник качения, содержащий два кольца, одно из которых является наружным, а другое дополнительным, центральный ролик и промежуточные ролики, половина из которых составляет четную группу - взаимодействуют с центральным роликом и первым кольцом, а половина - нечетную группу, каждый ролик которой взаимодействует с двумя роликами четной группы и вторым кольцом, причем один из роликов предназначен для закрепления на валу, отличающийся тем, что для закрепления на валу предназначен один из роликов четной группы, второе кольцо является наружным кольцом подшипника, а первое - дополнительным кольцом, причем наружное кольцо, ролик, закрепленный на валу, и два примыкающих к нему ролика нечетной группы снабжены зубчатыми венцами, находящимися в зацеплении.1. An eccentric rolling bearing containing two rings, one of which is external and the other additional, the central roller and intermediate rollers, half of which is an even group - interact with the central roller and the first ring, and half are an odd group, each roller of which interacts with two rollers of an even group and a second ring, wherein one of the rollers is designed to be mounted on a shaft, characterized in that one of the rollers of an even group is intended for fixing on a shaft, the second ring It is the outer ring of the bearing, and the first - the additional ring, the outer ring, the roller mounted on the shaft, and two adjoining rollers are provided with an odd group toothing, meshing. 2. Эксцентриковый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что звенья, имеющие зубчатые венцы, имеют также цилиндрические беговые дорожки с диаметром, равным или близким начальному диаметру соответствующего венца.2. The eccentric rolling bearing according to claim 1, characterized in that the links having gear rims also have cylindrical treadmills with a diameter equal to or close to the initial diameter of the corresponding rim. 3. Эксцентриковый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что остальные ролики, кроме ролика, закрепленного на валу, и двух примыкающих к нему роликов нечетной группы, выполнены гладкими.3. The eccentric rolling bearing according to claim 1, characterized in that the remaining rollers, except for the roller mounted on the shaft, and two adjacent rollers of an odd group, are made smooth. 4. Эксцентриковый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что все ролики, кроме центрального, имеют зубчатые венцы.4. The eccentric rolling bearing according to claim 1, characterized in that all the rollers, except the central one, have gear rims. 5. Эксцентриковый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что все ролики имеют зубчатые венцы.5. The eccentric rolling bearing according to claim 1, characterized in that all the rollers have gear rims. 6. Эксцентриковый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что в четную и нечетную группу роликов входят по три ролика.6. The eccentric rolling bearing according to claim 1, characterized in that the even and odd group of rollers include three rollers. 7. Эксцентриковый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что в четную и нечетную группу роликов входят по четыре ролика.7. The eccentric rolling bearing according to claim 1, characterized in that four rollers are included in the even and odd group of rollers.

Images