Натяжные ролики

 

С тех пор как понял работу шарикового подшипника наблюдаю за конструкцией натяжных роликов ремней автомобилей и, с точки зрения работы подшипника, считаю применяющуюся сейчас почти повсеместно схему не правильной.

Рассмотрим натяжной ролик ремня привода агрегатов современных ВАЗов (хотя и не у ВАЗов принцип и конструкция примерно та же).

image002

Речь пойдет о конструкции натяжного ролика поз. 13.

image003

Этот ролик построен на шариковом радиальном однорядном подшипнике очень сильно похожем на подшипник 80203, залитый в корпус из пластмассы. Подобные по конструкции ролики применяются на многих автомобилях и отличаются лишь размерами и конструктивные исполнения бывают немного разными.

Но как может простой радиальный шарикоподшипник обеспечить нормальную работу такого узла? В справочнике «Подшипники качения» под редакцией Черменского О.Н. 2003 года издания говорится примерно следующее:

Шариковые радиальные однорядные подшипники являются наиболее распространенными. Они просты по конструкции и имеют относительно невысокую стоимость, могут воспринимать радиальную и значительные осевые нагрузки. При монтаже в различных механизмах, они способны к небольшим перекосам (1…3‘, а при увеличенном радиальном зазоре до 10‘). Следует иметь в виду, однако что перекосы ухудшают работу подшипника, вызывают вибрацию и снижают долговечность вследствие неблагоприятного распределения давления на дорожке качения.

Работать без перекоса такой ролик просто не может потому, что ремень никогда не будет давить строго по середине ролика.

Я решил проанализировать подобные конструкции. Для натяжного ролика ремня газо-распределительного механизма конструкция аналогична.

image005

Закономерно, что такая конструкция не зарекомендовала себя как надежная и долговечная.

Так же эта конструкция склонна к повышенному износу беговых дорожек колец подшипника при пуске двигателя в сильный мороз, когда смазка застывает и происходит проскальзывание шариков по беговым дорожкам.

Более грамотные инженерные решения.

Что касается натяжного ролика ремня ГРМ, то была раньше альтернативная конструкция, судя по всему четырехточечная.

image007

Так же подобные конструкции есть и в грузоподъемных механизмах. Это всевозможные блоки для канатов.

Приведу лишь 2 иллюстрации из справочника по кранам под редакцией М.М.Гохберга.

image009

 

image011

 

Для блоков рекомендуется применение схемы с опорой на два подшипника, она является более устойчивой. Конечно, при работе ремней на ролике может и не быть таких нагрузок, вызывающих взаимный перекос колец подшипника, но я думаю, что нормально однорядный подшипник в таких условиях работать не будет.

На мой взгляд, есть более изящное решение с однорядным подшипником. Давно разработана конструкция четырехточечных подшипников.

image013

Шарик касается наружного кольца в 2х точках и внутреннее разрезное кольцо, касается шарика то же в 2х точках. Такой подшипник способен нормально работать, у него нет взаимной игры колец, которая есть у простого однорядного подшипника.

Причины, по которым автомобилестроители применяют эту конструкцию, на мой взгляд, следующие:

Ролик у автомобиля меняется вместе с ремнем по правилам здравого смысла (особенно тщательно это требование выполняется для приводов газораспределительного механизма), а ресурс даже такого ролика обычно превосходит ресурс ремня. На практике любой производитель массовых автомобилей уделяет внимание себестоимости конструкции не меньше, чем  авиастроители массе своих конструкций. Поэтому я думаю, что они идут осознанно на конструкцию, не верную с точки зрения работы подшипника, но тем не менее она имеющую минимально возможную стоимость и обеспечивающую требуемый ресурс.

 

Виктор Русин