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

Чорноморський державний університет імені Петра Могили

ОПОРИ КОЧЕННЯ З ПРУЖНО-ДЕМПФІРУВАЛЬНИМИ ЕЛЕМЕНТАМИ

З метою розширення можливостей використання підшипників кочення запропоновано ряд схем їх пружної установки, тобто застосування піддатливих опор кочення [1].

Доцільними можуть статися авторські пропозиції щодо використання в конструкціях машин і механізмів з високошвидкісними валами опор кочення з пружно-демпфірувальними елементами. Це, в першу чергу, стосується опор за наявності несталих умов їх експлуатації, значних радіальних навантажень, в тому числі й ударно-імпульсних, а також опор, що одночасно з радіальним сприймають двостороннє осьове навантаження.

На рис.1 зображено варіант піддатливої опори кочення з пружно-демпфірувальними елементами на основі пружного дротового ворсу [2].

У підшипниковому вузлі комплект роликів 1, розміщених в сепараторі 2, контактує з поверхнею вала 3, яка є для них доріжкою кочення. Ролики 1 встановлені в зовнішньому кільці 4 підшипника , яке, в свою чергу, знаходиться в опорній втулці 5 підшипника. Опорна втулка 5 разом з фланцем 6 підшипника за допомогою болтів 7 кріпиться до корпусу 8 механізму. Зовнішнє кільце 4 контактує з опорною втулкою 5 підшипника через пружно-демпфірувальні елементи, що закріплені в поздовжніх пазах, виконаних на внутрішній поверхні опорної втулки. Кожен з пружно-демпфірувальних елементів (в наведеній на рис.1 конструкції передбачено чотири такі елементи) складається із закріпленої на циліндричній твірній поверхні повздовжнього паза основи 9, на яку нанесено пружний дротовий ворс 10. Таке розташування пружно-демпфірувальних

елементів захищає пружний дротовий ворс від надмірної деформації і як наслідок, втрати пружних властивостей або руйнування.

В конструкції передбачені гвинти-обмежувачі 11 максимального радіального переміщення зовнішнього кільця 4, а також кільцеві торцеві ущільнення 12. В опорній втулці 5 та фланці 6 виконані відповідно канали 13 і 14 для підведення від джерела 15 мастила під тиском та канали 16 і 17 та дросель 18 для його відведення. Через рівномірно розташовані в коловому напрямку отвори 19 в зовнішньому кільці 4 мастило потрапляє на доріжки кочення підшипника.

Конструкція піддатливої опори кочення передбачає певні переміщення вала 3 в межах деформації пружного дротового ворсу 10. За наявності дисбалансу або, наприклад, ударно-імпульсних навантажень може виникнути вібрація вала 3. За рахунок демпфірувальної здатності пружно-демпфірувальних елементів здійснюється розсіювання у просторі енергії коливального руху і швидке затухання коливань. В значній мірі цьому сприяє мастило, що за наявності каналів 13 і 14, 16 і 17, постійно заповнює порожнини, в яких знаходиться пружний дротовий ворс 10. Крізь канали 19 з порожнини, де розташований пружний дротовий ворс 10, мастило потрапляє на доріжки кочення підшипника і здійснює його змащування та охолодження. Все це сприяє встановленню оптимального температурного режиму роботи підшипникового вузла. Максимальні радіальні переміщення зовнішнього кільця 4 підшипника кочення та його прокручення відносно опорної втулки 5 обмежуються за допомогою гвинтів-обмежувачів 11. Пружна підвіска підшипникового вузла та висока демпфірувальна здатність пружно-демпфірувальних елементів дозволяє забезпечити безпечне проходження критичних резонансних частот обертання вала механізму та сприйняття суттєвих радіальних навантажень, в тому числі й ударно-імпульсних.

На рис.2 зображено варіант опорного вузла вала механізму, що одночасно з радіальним сприймає двостороннє осьове навантаження [3].

У здвоєному підшипнику кочення 1 знаходиться вал 2 механізму, в якому використовується піддатлива опора запропонованої конструкції. Внутрішня обойма підшипника зафіксована на валу буртиком 3 та затискною 4 і стопорною 5 гайками. Зовнішня обойма підшипника знаходиться у втулці-гребені 6 та зафіксована в осьовому напрямку буртиком 7 та стопорним кільцем 8. Втулка-гребінь в перерізі має форму, що наближається до трикутника і знаходиться між фланцями 9 і 10 піддатливої опори кочення. Контакт зовнішніх поверхонь втулки-гребня 6 з внутрішніми поверхнями фланців 9 і 10 здійснюється через демпфірувальні елементи, що складаються із закріплених на внутрішніх поверхнях фланців 9 і 10 основ, на які нанесено пружний дротовий ворс 12.

Піддатлива опора фланцями 9 і 10 за допомогою шпильок 13, притискних 14 та стопорних 15 гайок кріпиться до корпусу 16 механізму. У фланці 10 передбачено канали 17 і 18 для підведення від джерела 19 мастила під тиском та канали 20 і 21 та дросель 22 для його відведення. В конструкції передбачені кільцеві ущільнення 23, 24, 25. На зовнішніх поверхнях фланців 9 і 10 виконано штучну шорсткість у вигляді хаотично спрямованих рисок з найбільшою висотою нерівності, що складає 0,03…0,1 мм. Це захищає втулку-гребінь від прокручування відносно фланців 9 і 10.

Конструкція піддатливої опори передбачає певні переміщення вала 2 в радіальному та осьовому напрямках в межах деформації пружного дротового ворсу 12. За рахунок демпфірувальної здатності пружно-демпфірувальних елементів здійснюється розсіювання у просторі енергії коливального руху і швидке затухання кливань, що можуть виникнути за наявності дисбалансу або ударно-імпульсних навантажень.

Таким чином, заходи, що запропоновані в наведених конструкціях опор кочення, сприяють розширенню діапазону їх працездатності, а також покращенню демпфірувальних характеристик.

Література:

1.Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 2. Под ред. П.Н. Учаева. – 3-е изд., исправл. – М.: Машиностроение, 1988. – 544 с.

2. Патент на корисну модель № 27478 (UA). Піддатлива опора кочення / О.І. Тарабрін, Ю.Г. Щербак. − № u 20008780; Заявл. 30.07.2007; надрук. 25.10.2007. Бюл. № 17.

3. Патент на корисну модель № 19502 (UA). Піддатлива опора кочення / О.І. Тарабрін, Ю.Г. Щербак. − № u 200607316; Заявл. 03.07.2006; надрук. 15.12.2006. Бюл. № 12.