RU2520844C1 - Three-row self-aligning radial rolling bearing with holes - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: three-row rolling bearing comprises an inner race (1), first intermediate race (2), second intermediate race (3), outer race (4) and rolling elements (5) arranged there between. The inner (1) and the intermediate (2, 3) races are made as eccentric ones while the outer race (4) is a concentric one. Holes (8, 9, 10) are made on the thickened parts of the first (1), second (2) and third (3) races.

EFFECT: provision for inertia-free transfer of rotation from inner bearing race to outer race at misaligned geometrical axes of the inner surface of the inner race and the outer surface of the outer race.

1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к радиальным шариковым подшипникам качения.The invention relates to mechanical engineering, namely to radial ball bearings.

Известен радиальный шариковый подшипник [1, стр.326, рис 16.13, позиция I]. Он имеет внутреннее кольцо, фиксируемое на валу, и внешнее кольцо, которое имеет геометрическую ось, совпадающую с геометрической осью внутреннего кольца. Этот подшипник примем за аналог. Недостатком аналога является то обстоятельство, что он выполнен одноярусным и в связи с этим не может быть применен при необходимости использования двух независимых движений.Known radial ball bearing [1, p. 326, Fig. 16.13, position I]. It has an inner ring fixed to the shaft, and an outer ring that has a geometric axis that matches the geometric axis of the inner ring. We will take this bearing as an analogue. The disadvantage of the analogue is the fact that it is single-tier and therefore cannot be used if it is necessary to use two independent movements.

Известен трехколенный или двухъярусный шариковый подшипник [2, стр.110, рис 18]. Промежуточное кольцо в таком подшипнике приводится во вращение от специального миниатюрного двигателя.Known three-knee or two-tier ball bearing [2, p. 110, Fig. 18]. The intermediate ring in such a bearing is driven by a special miniature engine.

Наиболее близким к предлагаемому является подшипник качения [3] по патенту на изобретение №2461745, опубликованному 20.09.2012 г. Этот подшипник выполнен трехъярусным с четырьмя кольцами - внутренним, двумя промежуточными и наружным, между которыми помещены тела качения. Недостатком такого подшипника является высокая инерционная способность, приводящая к его быстрому разрушению.Closest to the proposed is the rolling bearing [3] according to the patent for invention No. 2461745, published on September 20, 2012. This bearing is made three-tier with four rings - inner, two intermediate and outer, between which rolling bodies are placed. The disadvantage of this bearing is its high inertia ability, leading to its rapid destruction.

Задачей изобретения является обеспечение безинерционной передачи вращательного движения от внутреннего кольца подшипника к наружному кольцу при несоосности геометрических осей внутренней поверхности внутреннего кольца и наружной поверхности наружного кольца. Это достигается тем, что в утолщенных частях первого, второго и третьего колец выполнены отверстия. Это позволяет сосредоточить центр масс подшипникового узла в неподвижной точке.The objective of the invention is the provision of inertialess transmission of rotational motion from the inner ring of the bearing to the outer ring when the geometric axes of the inner surface of the inner ring and the outer surface of the outer ring are misaligned. This is achieved by the fact that holes are made in the thickened parts of the first, second and third rings. This allows you to focus the center of mass of the bearing assembly at a fixed point.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагается трехъярусный самоустанавливающийся радиальный подшипник качения, включающий внутреннее, наружное и промежуточные кольца, а также тела качения, в котором на утолщенных участках первого, второго и третьего колец выполнены сквозные отверстия, причем толщина образовавшихся стенок колец выбирается из условия равнопрочности колец при их нагружении по всему периметру колец.The essence of the invention lies in the fact that it is proposed a three-tier self-aligning radial rolling bearing, including inner, outer and intermediate rings, as well as rolling elements, in which through holes are made in the thickened sections of the first, second and third rings, and the thickness of the formed ring walls is selected from the condition equal strength of the rings when they are loaded around the entire perimeter of the rings.

Эксцентриковые кольца имеют в радиальных сечениях разную толщину стенок от минимальной до максимальной. По этой причине центр тяжести колец оказывается смещенным относительно их осей вращения. Чтобы центр тяжести совпадал с осью колец, достаточно на утолщенных участках колец убрать лишний материал, т.е. сделать отверстия. При этом уменьшается масса колец, смещается центр тяжести и несущими оказываются образовавшиеся стенки колец.Eccentric rings in radial sections have different wall thicknesses from minimum to maximum. For this reason, the center of gravity of the rings is shifted relative to their axis of rotation. In order for the center of gravity to coincide with the axis of the rings, it is enough to remove excess material on the thickened sections of the rings, i.e. make holes. In this case, the mass of the rings decreases, the center of gravity shifts, and the formed walls of the rings turn out to be bearing.

Предлагаемый трехъярусный самоустанавливающийся радиальный подшипник качения показан на чертеже, где обозначены: внутреннее кольцо подшипника 1; первое промежуточное кольцо подшипника 2; второе промежуточное кольцо подшипника 3; наружное кольцо подшипника 4; первый ярус тел качения 5, расположенный между наружной цилиндрической поверхностью внутреннего кольца 1 и внутренней цилиндрической поверхностью первого промежуточного кольца 2; второй ярус тел качения 6, расположенный между наружной цилиндрической поверхностью первого промежуточного кольца 2 и внутренней цилиндрической поверхностью второго промежуточного кольца 3; третий ярус тел качения 7, расположенный между наружной цилиндрической поверхностью второго промежуточного кольца 3 и внутренней цилиндрической поверхностью наружного концентрического кольца 4 подшипника, в утолщенной части первого кольца расположено отверстие 8, второго кольца - отверстие 9 и третьего кольца - отверстие 10. Эти отверстия выполняют так, чтобы стенки колец оказывались равнопрочными. Это связано с тем, что кольца подшипника нагружаются радиальными нагрузками. Прочность колец в каждом их радиальном сечении определяется толщиной стенки кольца. Толщина стенки, в свою очередь, определяется суммой толщин, попадающих в сечение дальнего и ближнего участков кольца, между которыми находится отверстие. Сумма площадей таких сечений во всех радиальных направлениях должна быть одинакова.The proposed three-tier self-aligning radial rolling bearing is shown in the drawing, where are indicated: the inner ring of the bearing 1; the first intermediate ring of the bearing 2; the second intermediate ring of the bearing 3; bearing outer ring 4; a first tier of rolling bodies 5 located between the outer cylindrical surface of the inner ring 1 and the inner cylindrical surface of the first intermediate ring 2; a second tier of rolling elements 6 located between the outer cylindrical surface of the first intermediate ring 2 and the inner cylindrical surface of the second intermediate ring 3; the third tier of the rolling elements 7, located between the outer cylindrical surface of the second intermediate ring 3 and the inner cylindrical surface of the outer concentric ring 4 of the bearing, in the thickened part of the first ring there is a hole 8, the second ring - hole 9 and the third ring - hole 10. These holes do so so that the walls of the rings are equally strong. This is due to the fact that the bearing rings are loaded with radial loads. The strength of the rings in each radial section is determined by the wall thickness of the ring. The wall thickness, in turn, is determined by the sum of the thicknesses falling into the cross section of the far and near sections of the ring, between which there is a hole. The sum of the areas of such sections in all radial directions should be the same.

На чертеже обозначены точкой O₁ геометрический центр внутренней поверхности внутреннего кольца 1 подшипника, точкой O₂ - геометрический центр наружной поверхности внутреннего и внутренней поверхности первого промежуточного колец τ подшипника, точкой О₃ - геометрический центр наружной поверхности первого промежуточного и внутренней поверхности второго промежуточного колец подшипника, точкой О₄- геометрический центр наружной поверхности второго промежуточного и поверхности (внутренней и наружной) концентрического наружного колец подшипника. Внутреннее, первое промежуточное и второе промежуточное кольца выполняются эксцентрическими с эксцентриситетами соответственно e₁, e₂ и е₃, а геометрические оси внутренней поверхности внутреннего кольца и наружного концентрического кольца выполнены с эксцентриситетом е₄.In the drawing, the point O ₁ indicates the geometric center of the inner surface of the inner ring 1 of the bearing, the point O ₂ represents the geometric center of the outer surface of the inner and inner surfaces of the first intermediate bearing rings τ, the point O ₃ indicates the geometric center of the outer surface of the first intermediate and inner surfaces of the second intermediate bearing rings , point O ₄ - geometric center of the outer surface of the second intermediate and the surface (inner and outer) concentric outer rings of bearings. The inner, first intermediate and second intermediate rings are eccentric with eccentricities e ₁ , e ₂ and e ₃ , respectively, and the geometrical axes of the inner surface of the inner ring and the outer concentric ring are eccentric e ₄ .

Работает предлагаемый подшипник следующим образом. При вращении относительно оси O₁ внутреннего кольца 1 совместно с валом, на который устанавливается это кольцо (вал не показан), за счет эксцентриситета e₁ наружная поверхность внутреннего кольца, первый ярус тел качения 5 и внутренняя поверхность первого промежуточного кольца 2 будут вращаться относительно подвижной геометрической оси О₃. Так как первое е₃, а геометрические оси внутренней поверхности внутреннего кольца и наружного концентрического кольца выполнены с эксцентриситетом e₄.The proposed bearing operates as follows. When rotating about the axis O _{1 of the} inner ring 1 together with the shaft on which this ring is mounted (the shaft is not shown), due to the eccentricity e _{1, the} outer surface of the inner ring, the first tier of the rolling elements 5 and the inner surface of the first intermediate ring 2 will rotate relatively movable geometric axis O ₃ . Since the first e ₃ , and the geometric axis of the inner surface of the inner ring and the outer concentric ring are made with eccentricity e ₄ .

Работает предлагаемый подшипник следующим образом. При вращении относительно оси O₁ внутреннего кольца 1 совместно с валом, на который устанавливается это кольцо (вал не показан), за счет эксцентриситета е₁ наружная поверхность внутреннего кольца, первый ярус тел качения 5 и внутренняя поверхность первого промежуточного кольца 2 будут вращаться относительно подвижной геометрической оси О₂. Так как первое промежуточное кольцо 2 выполнено с эксцентриситетом е₂, его наружная цилиндрическая поверхность совместно со вторым ярусом тел качения 6 и наружной цилиндрической поверхностью второго промежуточного кольца 3 будет вращаться относительно подвижной геометрической оси О₃. Наружная поверхность второго промежуточного кольца 3, соединенная через третий ярус тел качения 6, как и наружная и внутренняя цилиндрические поверхности наружного концентрического кольца будет вращаться относительно неподвижной оси O₄, отстоящей от неподвижной геометрической оси внутренней поверхности O₁ внутреннего кольца 1 подшипника на величину эксцентриситета e₄. Таким образом, неподвижные оси O₁ и O₄, а также подвижные геометрические оси О₂ и О₃ образуют между собой подвижный шарнирный четырехзвенник O₁O₂O₃O₄. Стороны этого четырехзвенника соответственно равны O₁O₂=e₁, O₂O₃=е₂, О₃O₄=e₃, O₁O₄=e_4. Полная проворачиваемость подшипника может быть обеспечена тем, что шарнирный четырехзвенник O₁O₂O₃O₄ будет выполнен как двухкривошипный, т.е такой, при размерах звеньев которого и звено O₁O₂, и звено О₄О₃ будут проворачиваться на полный оборот. Это обстоятельство обеспечивается тем, что сумма эксцентриситетов (e₁+e₂) выбирается большей, чем сумма эксцентриситетов (е₃+е₄), т.е (е₁+e₂)>(e₃+e₄).The proposed bearing operates as follows. When rotating about the axis O _{1 of the} inner ring 1 together with the shaft on which this ring is mounted (the shaft is not shown), due to the eccentricity e _{1, the} outer surface of the inner ring, the first tier of rolling elements 5 and the inner surface of the first intermediate ring 2 will rotate relatively movable geometric axis O ₂ . Since the first intermediate ring 2 is made with eccentricity e ₂ , its outer cylindrical surface together with the second tier of the rolling elements 6 and the outer cylindrical surface of the second intermediate ring 3 will rotate relative to the moving geometric axis O ₃ . The outer surface of the second intermediate ring 3, connected through the third tier of the rolling elements 6, as well as the outer and inner cylindrical surfaces of the outer concentric ring, will rotate relative to the fixed axis O ₄ , which is separated from the fixed geometric axis of the inner surface O _{1 of the} inner ring 1 of the bearing by the eccentricity e ₄ . Thus, the fixed axes O ₁ and O ₄ , as well as the movable geometric axes O ₂ and O ₃ form a movable articulated four-link O ₁ O ₂ O ₃ O ₄ . The sides of this four-link are respectively equal to O ₁ O ₂ = e ₁ , O ₂ O ₃ = e ₂ , O ₃ O ₄ = e ₃ , O ₁ O ₄ = e _4. Full rotation of the bearing can be ensured by the fact that the articulated four-link O ₁ O ₂ O ₃ O ₄ will be executed as a two-crank, that is, one with the sizes of the links of which both the O ₁ O ₂ link and the O ₄ O ₃ link will rotate a full revolution. This circumstance is ensured by the fact that the sum of the eccentricities (e ₁ + e ₂ ) is chosen larger than the sum of the eccentricities (e ₃ + e ₄ ), i.e. (e ₁ + e ₂ )> (e ₃ + e ₄ ).

Источники информацииInformation sources

1. Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. Для студентов высш. Техн. Учеб. Заведений. - 5-е изд., перераб. - М.: шк., 1991. - 383 с.: ил.1. Ivanov M.N. Machine details: Textbook. For students of higher. Tech. Textbook Institutions. - 5th ed., Revised. - M.: School., 1991 .-- 383 p.: Ill.

2. Шестов С.А. Гироскоп на земле, в небесах и на море. - М.: Знание, 1989.- 192 с.2. Shestov S.A. Gyroscope on earth, in heaven and sea. - M.: Knowledge, 1989.- 192 p.

3. Патент РФ №2461745 от 01.06.2011.3. RF patent No. 2461745 from 06/01/2011.

4. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: Учеб. для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат.лит., 1988. - 640 с.4. Artobolevsky I.I. Theory of mechanisms and machines: Textbook. for universities. - 4th ed., Revised. and additional - M.: Science. Ch. ed. Phys.-Math. Lit., 1988 .-- 640 p.

Claims (1)

Трехъярусный самоустанавливающийся радиальный подшипник качения, включающий внутреннее, наружное и промежуточные кольца, а также тела качения, отличающийся тем, что на утолщенных участках первого, второго и третьего колец выполнены сквозные отверстия, причем толщина образовавшихся стенок колец выбрана из условия равнопрочности колец при их нагружении по всему периметру колец. A three-tier self-aligning radial rolling bearing, including inner, outer and intermediate rings, as well as rolling bodies, characterized in that through holes are made in the thickened sections of the first, second and third rings, and the thickness of the formed wall of the rings is selected from the condition of equal strength of the rings when they are loaded according to the entire perimeter of the rings.