К.т.н. Тарабрін О.І.*, к.т.н. Чередніченко О.К.**, к.т.н. Щербак Ю.Г.***

*Миколаївський навчально-науковий інститут Одеського національного університету ім. І.І. Мечнікова, **Національний університет кораблебудування ім. адмірала Макарова, ***Миколаївський державний гуманітарний університет ім. Петра Могили

ПІДВИЩЕННЯ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ РАДІАЛЬНИХ ОПОР КОЧЕННЯ ЗА РАХУНОК ВИКОРИСТАННЯ САМОУСТАНОВЛЮВАНИХ БАЛАНСИРНИХ КАРЕТОК І МАЯТНИКОВИХ ПІДВІСІВ ПАРНИХ РОЛИКІВ

Опори кочення на основі циліндричних роликів із значним відносним подовженням використовуються в конструкціях великогабаритних машин і механізмів із достатньо швидкохідними валами. Певним недоліком таких опор є їх чутливість до перекосів осей роликів і вала, що можуть виникнути в процесі експлуатації або внаслідок технологічних відхилень при складанні підшипникових вузлів [1].

Відома опора кочення, що складається із корпусу, який охоплює вал, опорних роликів, котрі знаходяться у фрикційному контакті з валом і встановлені на нерухомих осях, закріплених на пружних елементах [2]. Конструкция дозволяє згладжувати негативний вплив на фрикційну пару “вал – опорні ролики” поштовхів та вібрації, що може виникнути при експлуатації згаданої опори. Недоліком такої опори є неможливість забезпечення її достатньої жорсткості.

Виконані методичні та конструктивні розробки свідчать про значний потенціал можливостей щодо удосконалення таких опор. Деякі результати робіт в даному напрямку [3, 5] наведено в представлених матеріалах.

В основі конструктивного рішення [3] полягає задача створення опори кочення, в якій раціональне розміщення і закріплення осей порожнистих роликів дозволяє підвищити надійність фрикційних контактів і, як наслідок, жорсткість опори.

На рис. 1 зображено варіанти конструктивної схеми такої опори.

Вал 1 механізму знаходиться у фрикційному сполученні з порожнистими роликами 2, що розміщені на осях 3. Для варіанту, що зображений на рис. 1 а, на кожній осі установлюється по два ролики. Кришки 4, які розташовані на торцевих поверхнях осей 3, в цьому випадку виконують допоміжну функцію обмежників осьового переміщення. Осі 3 установлені попарно у каретках 5 та зафіксовані від провороту гвинтами 6.

Для варіанту, зображеного на рис. 1 б, каретка складається з двох деталей, в яких зафіксовано осі 3 роликів 2. Каретки 5 (деталі 7) мають сферичні гнізда, в яких установлені сферичні торцеві поверхні 8 пальців 9. Пальці 9 за допомогою нарізного з’єднання установлені у корпусних деталях 10. Положення пальців 9 фіксується контргайками 11. У пальцях 10 передбачено канали 12, а у каретках 5 (деталях 7) канали 13. Канали 13 виконані таким чином, що забезпечується їх з’єднання за допомогою осьових свердловин 14 в осях 3 з радіальними отворами 15. Корпусні деталі 10 прикріплюються шпильками 16 до несучого елементу 17 корпусу. Самоустановні ролики сприяють усуненню перекосу роликів відносно вала. Це дозволяє виконувати ролики із значним відносним подовженням, що надає можливість підвищити радіальну вантажопідйомність опори.

У залежності від умов експлуатації може забезпечуватися як сумісна поздовжня і поперечна (рис. 1а), так і тільки поперечна самоорієнтація роликів (рис. 1б). Поздовжня орієнтація передбачає самоустановку роликів у напрямку колової швидкості поверхні вала та забезпечується за рахунок повороту роликів навколо осі, яка перпендикулярна площині руху вала. Поперечна орієнтація роликів здійснюється їх самоустановкою у площині, перпендикулярній напрямку колової швидкості вала у точці дотику вала і роликів. Необхідність у поздовжній та поперечній самоорієнтації роликів може виникнути при експлуатації опори у

складі механізму з протяжним валом і піддатливим корпусом. Поздовжня орієнтація роликів забезпечується за рахунок повороту роликів навколо осі, що перпендикулярна площині руху вала.

У випадку, коли опора експлуатується у складі механізму з протяжним валом та жорстким корпусом, здійснюється тільки поперечна орієнтація роликів, що забезпечує необхідні умови контакту роликів з валом уздовж твірних їх циліндричних поверхонь. При цьому каретки установлюються на пальцях таким чином, що залишається фіксованою поздовжня орієнтація вала. Кількість кареток може складати 3, 4, 5, 6, 8 за аналогією з самоустановлюваними вкладишами підшипників ковзання [4].

Недоліком конструкції є обмежена можливість щодо уникнення нестаціонарних поворотних коливань балансирних кареток із швидкохідними валами, що може призвести до погіршення контакту роликів і вала і, як наслідок, до проковзування та зносу роликів і цапфи вала.

В основі конструктивного рішення [5] полягає задача підвищення надійності та довговічності роботи радіальних опор кочення за рахунок розміщення осей порожнистих роликів між послідовно розташованими уздовж осі опори маятниками, що кінематично зв’язані з корпусом радіальної опори за допомогою шарнірних зв’язок. Таке виконання опори дозволяє забезпечити можливість самоустановки роликів відносно цапфи вала у радіальному напрямку, їх надійний контакт і таким чином уникнути проковзування у цих спряженнях.

Опора (рис. 2) складається з порожнистих роликів 1, які спряжені з цапфою вала 2. Ролики розміщені із зазором на порожнистих осях 3, що мають радіальні канали 4, які з’єднані з системою подачі мастила (на рис. 2 не показані). Осі двох сусідніх порожнистих роликів попарно розміщені між послідовно встановленими уздовж осі цапфи вала маятниками 5, котрі жорстко з’єднані між собою балкою 6. У балці 6 закріплюється штифт шарніру 7, що спирається на відповідну ділянку корпусу 8. Ролики 1 самоустановлюються на шарнірах 7, що кінематично зв’язують корпус 8 та балки 6 маятників 5 відносно цапфи вала 2. При обертанні вала навантаження сприймається гідравлічним шаром, що створюється подачею мастила крізь радіальні канали 4 у зазор між внутрішніми циліндричними поверхнями роликів 1 та зовнішніми поверхнями осей 3.

Рис. 2. Радіальна опора кочення з маятниковим підвісом парних роликів

Самоустановка роликів дозволяє забезпечити надійний контакт у спряженнях “цапфа вала − ролики”. При виконанні маятників з вібродемпфірувальних матеріалів коливання, які виникають у згаданих спряженнях, будуть демпфіруватися, що зменшує ймовірність розвитку синхронних коливань та співударів.

Запропоновані конструктивні рішення дозволяють підвищити працездатність радіальних опор кочення на основі циліндричних роликів із значним відносним подовженням.

Література:

1. Чуб Е.Ф. Крупногабаритные подшипники качения. – М.: Машиностроение, 1976. – 352 с.

2. А.с. № 1572924 СССР. Опора судового валопровода / А.И.Тарабрин, И.Р.Медведев, А.К. Чередниченко, А.Г.Чумак, А.Г.Емец. – Заявка № 4473111/30-11; Заявл. 10.08.88; опубл. 23.06.90. Бюл. № 23.

3. Деклараційний патент на винахід № 33782 А (UA). Опора / О.І.Тарабрін, О.К.Чередніченко. – Заявка № 99052902; Заявл. 25.05.99; надрук. 15.02.2001. Бюл. №1.

4. Воскресенский В.А., Дьяков В.И., Зиле А.З. Расчет и проектирование опор жидкостного трения: Справочник. – М.: Машиностроение, 1983. – 385 с.

5. Деклараційний патент на винахід № 65344 А (UA). Опора / О.І.Тарабрін, О.К.Чередніченко, А.А. Ємець. – Заявка № 2003076622; Заявл. 15.07.2003; надрук. 15.03.2004. Бюл. №3.