Технология производства полых тел качения шарикоподшипников

Серийная технология производства полых шариков

Рынком использования тел качения со сниженной массой, к которым относятся полые стальные шарики, и, одновременно, сферой их применения в составе подшипников качения и шарико-винтовых механизмов является, в основном, военная и гражданская авиация, нефте- и газодобывающие, перерабатывающие и транспортирующие компании, автомобильная и подшипниковая отрасли промышленности. Применение полых шариков в качестве тел качения наиболее целесообразно в конструкциях летательных аппаратов, так как позволяет существенно снизить их взлетную массу. Так, например, замена стандартных подшипников со сплошными шариками на подшипники с полыми телами качения на самолетах ВВС Великобритании «Харриер» позволила снизить вес самолета на 400 фунтов, а это - либо дополнительное топливо, либо дополнительное вооружение.

Полые шарики имеют ряд значительных преимуществ перед сплошными. Так, например, при использовании их в качестве тел качения в подшипниках, это:

1. Пониженная жесткость конструкции.
   На первый взгляд, это выглядит как недостаток. Однако если рассматривать распределение нагрузки в работающем подшипнике качения, то очевидно, что в силу разноразмерности тел качения, наличия радиальных зазоров и высокой жесткости сплошных шариков, большую часть нагрузки (до 70%) принимает на себя один шарик. Остальные 30% распределяются между двумя-четырьмя соседними шариками. Т.о., контактные напряжения между наиболее нагруженным шариком и кольцом достигают предельных или близких к ним величин, что отрицательно сказывается на долговечности и надежности высокоскоростных подшипников.
   Полые тонкостенные шарики имеют стенку толщиной, как правило, 8–10% от наружного диаметра, и это приводит, в процессе нагружения подшипника, к их упругой деформации, благодаря чему нагрузка на шарики распределяется более равномерно, снижая риск преждевременного разрушения как тел качения, так и всего подшипникового узла в целом.
2. Подшипники с полыми телами качения имеют меньший момент страгивания, что снижает энергозатраты на работу изделия в целом, увеличивает его быстродействие и снижает коэффициент инерционности.
3. Подшипники с полыми телами качения имеют меньшую шумность, т.к. уменьшается не только масса изделия, но и давление на подшипниковые кольца.
4. Подшипники с полыми телами качения имеют меньшую металлоемкость.
5. Пониженная жесткость конструкции позволяет изготавливать шарики с гораздо более низкими требованиями к точности их размеров и формы, что очень серьезно отражается на их технологической себестоимости и себестоимости продукции в целом.

Разработанная на кафедре «Технология и системы управления в машиностроении» СГТУ имени Гагарина Ю.А. серийная технология производства полых шариков позволит наладить выпуск таких изделий на предприятиях с использованием имеющегося технологического оборудования с минимальными затратами