RU63476U1 - ECCENTRIC ROLLING BEARING - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к механизмам, преобразующим вращательное движение в колебательное. Предлагаемый подшипник содержит наружное и внутреннее кольца, тела качения разного диаметра и отличается тем, что тела качения и кольца снабжены зубчатыми венцами, находящимися в зацеплении. Зубчатые венцы колец и тел качения либо имеют зубья с каналовыми винтовыми выпуклыми и вогнутыми или выпукло-вогнутыми рабочими поверхностями зубьев, либо тела качения и кольца помимо зубчатых венцов содержат цилиндрические беговые дорожки, имеющие диаметры равные соответственным начальным окружностям зубчатых венцов. Предложенный эксцентриковый подшипник выполняет функции редуктора и эксцентрика одновременно, что значительно упрощает конструкцию и технологию изготовления привода. Наличие зубчатых зацеплений в эксцентриковом подшипнике обеспечивает значительное увеличение эксцентриситета по сравнению с эксцентриковыми фрикционными подшипниками, и гарантирует постоянство передаточного числа механизма. Достижение указанного эффекта делает оправданным, в отличие от концетрических подшипников, некоторое увеличение сложности изготовления эксцентрикового подшипника. Данный подшипник может применяться в приводах насосов, в различных механизмах сельскохозяйственной техники, а также в любых других механизмах для получения возвратно-поступательного движения.The utility model relates to mechanical engineering, namely to mechanisms that convert rotational motion to oscillatory. The proposed bearing contains the outer and inner rings, rolling elements of different diameters and is characterized in that the rolling bodies and rings are equipped with toothed gears that are engaged. The ring gears of the rings and rolling elements either have teeth with spiral convex and concave or convex-concave working surfaces of the teeth, or the rolling bodies and rings, in addition to the ring gears, contain cylindrical treadmills having diameters equal to the corresponding initial circles of the ring gears. The proposed eccentric bearing acts as a gearbox and an eccentric at the same time, which greatly simplifies the design and manufacturing technology of the drive. The presence of gears in the eccentric bearing provides a significant increase in eccentricity compared to eccentric friction bearings, and guarantees a constant gear ratio. The achievement of this effect makes it justified, unlike concentric bearings, a slight increase in the complexity of manufacturing an eccentric bearing. 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.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к механизмам, преобразующим вращательное движение в колебательное.The utility model relates to mechanical engineering, namely to 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 w₁, тела качения, увлекаемые силами трения, катятся по наружному кольцу. При этом водило-сепаратор вращается относительно наружного кольца с угловой скоростью w_h. Передаточное число U механизма: U=w₁/w_h=1+d₂/d₁, где d₁ и d₂ - рабочие диаметры внутреннего кольца 1 и наружного кольца 2. В данном механизме как в любой фрикционной передаче присутствует упругое скольжение, делающее передаточное число непостоянным. Особенностью эксцентрикового подшипника является то, что в кинематических парах, образуемых телами качения и сепаратором, действуют значительные усилия. При скорости скольжения равной окружной скорости тел качения эти усилия вызывают быстрый износ сепаратора и тел качения. 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. Таким образом, недостатком данного вида подшипников является повышенное трение тел качения о сепаратор и скорый износ подшипника, а также малый эксцентриситет и непостоянное передаточное число механизма.Eccentric rolling bearings with smooth working surfaces are known (for example, A.S. 314048 USSR). Such a bearing contains an outer and inner ring, rolling elements of different diameters and a cage. It works as follows. When the inner ring moves, rotating with an angular speed w ₁ , the rolling elements, 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 w _h . Gear ratio U of the mechanism: U = w ₁ / w _h = 1 + d ₂ / d ₁ , where d ₁ and d ₂ are the working diameters of the inner ring 1 and outer ring 2. In this mechanism, as in any friction gear, elastic sliding is present, making the gear ratio unstable. A peculiarity of the eccentric bearing is that considerable forces act in the kinematic pairs formed by the rolling bodies and the cage. When the sliding speed is equal to the peripheral speed of the rolling elements, these forces cause rapid wear of the separator and rolling elements. 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. Thus, the disadvantage of this type of bearings is the increased friction of the rolling elements on the cage and the rapid wear of the bearing, as well as low eccentricity and variable gear ratio.

Известны подшипники качения (А.с. 1719749 СССР, А.с. 1581896 СССР), содержащие наружное и внутреннее кольца, роликовые тела качения разного диаметра, разделительные ролики и охватывающие их кольца. Known rolling bearings (A.S. 1719749 USSR, A.S. 1581896 USSR), containing the outer and inner rings, roller rolling bodies of different diameters, spacer rollers and rings surrounding them.

Указанные подшипники так же как и предыдущий имеют малый эксцентриситет, непостоянное передаточное отношение и высокую конструктивную сложность системы тел качения, заменяющей сепаратор.These bearings, like the previous one, have a low eccentricity, an unstable gear ratio and high structural complexity of the rolling body system that replaces the cage.

Известны концетрические 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 профилем, выполненным в виде винтовых каналовых выпукло-вогнутых рабочих поверхностей, либо в виде шевронных каналовых выпукло-вогнутых рабочих поверхностей. 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 этих недостатков использованы вставные элементы (зубья), что привело к существенному усложнению конструкции. В целом, концетрические подшипники с каналовыми винтовыми зубчатыми рабочими поверхностями необоснованно сложны по сравнению с обычными подшипниками качения. Это обстоятельство делает неперспективным их практическое использование.Known concentric full complement roller bearings (for example, AS 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 a profile made in the form of screw channel convex-concave working surfaces, or in the form of chevron channel convex-concave working surfaces. 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), insertion elements (teeth) were used to eliminate these drawbacks, which led to a significant complication of the design. In general, concentric bearings with channel helical gear working surfaces are unreasonably complex compared to conventional rolling bearings. This circumstance makes their practical use unpromising.

Существуют концетрические подшипники качения, которые наряду с гладкими рабочими поверхностями имеют и зубчатые венцы на кольцах и роликах. Примером такого подшипника является радиальный, роликовый, бессепараторный подшипник качения (А.с. 2135851 РФ), содержащий внутреннее и наружное кольца и ролики. При этом на буртах колец и торцевых участках удлиненных роликов нарезаны эвольвентные прямозубые венцы, находящиеся в зацеплении друг с другом, выполняющие функцию сепаратора и имеющие диаметры начальных окружностей, равные соответственно диаметрам беговых дорожек колец и роликов. Подобно предыдущему рассмотренному концетрическому зубчатому подшипнику недостатком данного вида подшипников является сложность конструкции.There are concentric rolling bearings, which along with smooth working surfaces also have gear rims on rings and rollers. An example of such a bearing is a radial, roller, full complement roller bearing (A.S. 2135851 RF), containing the inner and outer rings and rollers. At the same time, involute spur gears cut into each other, performing the function of a separator and having initial diameters equal to the diameters of the racetracks of the rings and rollers, are cut on the collars of the rings and the end sections of the elongated rollers. Similar to the previous considered concentric gear bearing, the disadvantage of this type of bearings is the design complexity.

В качестве прототипа выбран эксцентриковый подшипник (Заявка 2006124199/22(026239), решение о выдаче патента №Ф №01 ПМ-2006 от An eccentric bearing was selected as a prototype (Application 2006124199/22 (026239), decision on the grant of patent No. F No. 01 PM-2006 dated

28.08.2006), содержащий наружное и внутреннее кольца, тела качения разного диаметра и водило-сепаратор с шарнирами в центрах тел качения, причем оси шарниров одного или нескольких тел качения выполнены в виде эксцентрика, угловое положение которого относительно водила-сепаратора зафиксировано в процессе сборки подшипника. Подобно всем фрикционным механизмам данный эксцентриковый подшипник имеет малый эксцентриситет, ограничиваемый величиной коэффициента трения и характеризуется непостоянством передаточного числа, связанным с упругим скольжением.08.28.2006), containing the outer and inner rings, rolling elements of different diameters and a carrier-separator with hinges in the centers of the rolling bodies, and the axis of the hinges of one or more rolling bodies made in the form of an eccentric, the angular position of which relative to the carrier-separator was fixed during assembly bearing. Like all friction mechanisms, this eccentric bearing has a small eccentricity, limited by the value of the coefficient of friction and is characterized by the variability of the gear ratio associated with elastic sliding.

Для устранения этих недостатков в эксцентриковом подшипнике качения, содержащем наружное и внутреннее кольца и тела качения разного диаметра, кольца и тела качения снабжены зубчатыми венцами, находящимися в зацеплении.To eliminate these shortcomings in an eccentric rolling bearing, containing the outer and inner rings and rolling bodies of different diameters, the rings and rolling bodies are equipped with toothed gears that are engaged.

Наличие зубчатых зацеплений в эксцентриковом подшипнике обеспечивает значительное увеличение эксцентриситета по сравнению с эксцентриковыми фрикционными подшипниками, и гарантирует постоянство передаточного числа механизма. Достижение указанного эффекта делает оправданным, в отличие от концетрических подшипников, некоторое увеличение сложности изготовления эксцентрикового подшипника.The presence of gears in the eccentric bearing provides a significant increase in eccentricity compared to eccentric friction bearings, and guarantees a constant gear ratio. The achievement of this effect makes it justified, unlike concentric bearings, a slight increase in the complexity of manufacturing an eccentric bearing.

Для обеспечения большей нагрузочной способности зубчатые венцы имеют зубья с каналовыми винтовыми выпуклыми и вогнутыми или выпукло-вогнутыми рабочими поверхностями.To provide greater load capacity, gear rims have teeth with channel helical convex and concave or convex-concave working surfaces.

Для устранения осевого смещения тел качения каналовые винтовые выпуклые и вогнутые или выпукло-вогнутые рабочие поверхности зубьев колец и тел качения расположены шевронно.To eliminate the axial displacement of the rolling bodies, the channel helical convex and concave or convex-concave working surfaces of the teeth of the rings and rolling bodies are arranged chevronously.

Для упрощения изготовления подшипника тела качения и кольца помимо зубчатых венцов содержат цилиндрические беговые дорожки, имеющие диаметры равные соответственным начальным окружностям зубчатых венцов. Зубчатый венец расположен между цилиндрическими беговыми дорожками колец и тел качения, для чего кольца подшипника и To simplify the manufacture of the bearing, the rolling elements and rings, in addition to the gear rims, contain cylindrical treadmills with diameters equal to the corresponding initial circumferences of the gear rims. The ring gear is located between the cylindrical treadmills of the rings and rolling elements, for which the bearing rings and

тела качения выполнены составными. При этом наружное кольцо подшипника содержит втулку с внутренним зубчатым венцом и два пристыкованных к ней кольца с беговыми дорожками, а внутреннее кольцо и ролики содержат зубчатое колесо и посаженные на его хвостовики кольца с беговыми дорожками.rolling elements are made integral. In this case, the outer ring of the bearing contains a sleeve with an internal gear rim and two rings attached to it with treadmills, and the inner ring and rollers contain a gear wheel and rings mounted on its shanks with treadmills.

На фиг.1 показан эксцентриковый подшипник качения с зубчатыми венцами, расположенными шевронно; на фиг.2 - его разрез по А-А; на фиг.3 - эксцентриковый подшипник, звенья которого содержат зубчатые венцы и дорожки качения; на фиг.4 - его разрез по Б-Б.Figure 1 shows the eccentric rolling bearing with gear rims located chevron; figure 2 is a section along aa; figure 3 - eccentric bearing, the links of which contain gear rims and raceways; figure 4 is a section along BB.

Подшипник, изображенный на 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 с каналовыми винтовыми выпукло-вогнутыми рабочими поверхностями зубьев, расположенными шевронно. Тела качения 3, 4, 5 состоят из двух полушевронов, соединенных между собой осями 6 с помощью гаек 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.The bearing shown in figures 1, 2 contains an inner ring 1, an outer ring 2, three rolling bodies of different diameters 3, 4, 5. The gear rims of the rings 1, 2 and rolling elements 3, 4, 5 are made with convex-concave channel screw working surfaces of teeth located chevron. Rolling bodies 3, 4, 5 consist of two half chevrons connected to each other by axles 6 using nuts 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.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=w₁/U_cp.w _h = w ₁ / U _cp .

U_cp=1+z₂/z₁, где z₂ - число зубьев венца наружного кольца 2;U _cp = 1 + z ₂ / z ₁ , where z ₂ is the number of teeth of the crown of the outer ring 2;

z₁ - число зубьев венца внутреннего кольца 1.z ₁ - the number of teeth of the crown of the inner ring 1.

Ползун 10 совершает возвратно-поступательное движение с частотой w₁/2π.The slider 10 makes a reciprocating motion with a frequency w ₁ / 2π.

Подшипник, изображенный на фиг.3, 4 отличается от предыдущего количеством тел качения и тем, что тела качения и кольца помимо зубчатых венцов содержат цилиндрические беговые дорожки, имеющие диаметры The bearing shown in FIGS. 3, 4 differs from the previous one in the number of rolling bodies and in that the rolling bodies and rings, in addition to the gear rims, contain cylindrical treadmills having diameters

равные соответственным начальным окружностям зубчатых венцов. Зубчатые венцы колец 1, 2 и тел качения 11, 12 выполнены эвольвентными. Причем, венец каждого звена расположен между двумя цилиндрическими беговыми дорожками. Так наружное кольцо 2 содержит втулку с внутренним зубчатым венцом и два кольца 13 с беговыми дорожками пристыкованных к ней с помощью шпилек 14, а внутреннее кольцо 1 и тела качения 11, 12 содержат зубчатое колесо и посаженные на его хвостовики кольца 15, 16 с беговыми дорожками. При этом кольца 15 напрессованы на вал, а кольца 16 фиксируются от выпадения стопором 17.equal to the corresponding initial circumferences of the gear rims. The gear rims of the rings 1, 2 and rolling elements 11, 12 are made involute. Moreover, the crown of each link is located between two cylindrical treadmills. So the outer ring 2 contains a sleeve with an internal gear ring and two rings 13 with treadmills docked to it with the help of pins 14, and the inner ring 1 and rolling elements 11, 12 contain a gear wheel and rings 15, 16 fitted with treadmills mounted on its shanks . In this case, the rings 15 are pressed onto the shaft, and the rings 16 are fixed from falling out by the stopper 17.

Данное устройство работает аналогично изображенному на фиг.1, 2, но менее сложно в изготовлении.This device works similarly to that shown in figures 1, 2, but less difficult to manufacture.

Предложенный эксцентриковый подшипник выполняет функции редуктора и эксцентрика одновременно, что значительно упрощает конструкцию и технологию изготовления привода. При этом, в отличии от фрикционных подшипников, он имеет значительно больший эксцентриситет и обладает постоянным передаточным числом. Данный подшипник может применяться в приводах насосов, в различных механизмах сельскохозяйственной техники, а также в любых других механизмах для получения возвратно-поступательного движения.The proposed eccentric bearing acts as a gearbox and an eccentric at the same time, which greatly simplifies the design and manufacturing technology of the drive. At the same time, 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 (6)

1. Эксцентриковый подшипник качения, содержащий наружное и внутреннее кольца, тела качения разного диаметра, отличающийся тем, что тела качения и кольца снабжены зубчатыми венцами, находящимися в зацеплении.1. The eccentric rolling bearing, containing the outer and inner rings, rolling elements of different diameters, characterized in that the rolling bodies and rings are equipped with toothed crowns in engagement. 2. Эксцентриковый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что зубчатые венцы колец и тел качения выполнены с каналовыми винтовыми выпуклыми и вогнутыми или выпукло-вогнутыми рабочими поверхностями зубьев.2. The eccentric rolling bearing according to claim 1, characterized in that the gear rims of the rings and rolling elements are made with channel helical convex and concave or convex-concave working surfaces of the teeth. 3. Эксцентриковый подшипник качения по п.1, отличающийся тем, что каналовые винтовые рабочие поверхности зубьев колец и тел качения расположены шевронно.3. The eccentric rolling bearing according to claim 1, characterized in that the channel helical working surfaces of the teeth of the rings and rolling elements are arranged chevronously. 4. Эксцентриковый подшипник качения по п.2, отличающийся тем, что тела качения и кольца помимо зубчатых венцов содержат цилиндрические беговые дорожки, имеющие диаметры равные соответственным начальным окружностям зубчатых венцов.4. The eccentric rolling bearing according to claim 2, characterized in that the rolling bodies and rings, in addition to the gear rims, contain cylindrical treadmills having diameters equal to the corresponding initial circumferences of the gear rims. 5. Эксцентриковый подшипник качения по п.4, отличающийся тем, что зубчатый венец расположен между цилиндрическими беговыми дорожками колец и тел качения.5. The eccentric rolling bearing according to claim 4, characterized in that the ring gear is located between the cylindrical racetracks of the rings and rolling elements. 6. Эксцентриковый подшипник качения по п.5, отличающийся тем, что кольца подшипника и тела качения выполнены составными, при этом наружное кольцо подшипника содержит втулку с внутренним зубчатым венцом и два пристыкованных к ней кольца с беговыми дорожками, а внутреннее кольцо и ролики содержат зубчатое колесо и посаженные на его хвостовики кольца с беговыми дорожками.

6. The eccentric rolling bearing according to claim 5, characterized in that the bearing rings and rolling elements are made integral, while the outer ring of the bearing contains a sleeve with an internal gear ring and two rings attached to it with treadmills, and the inner ring and rollers contain a gear a wheel and treadmill rings mounted on its shanks.