CN101509514A - 大型滚筒轴承及其保持器 - Google Patents

Abstract

大型滚筒轴承及其保持器，轴承固定侧为环状且内圈设有矩形沟槽；转动侧外周设有凸形圈与之配合；固定侧和转动侧之间分别设有承担轴向负载的和承担径向负载的多个滚动体；特征是所述滚动体不是实心的滚柱，而是由钢滚筒构成。保持器是：设有若干匡格子并装有若干圆筒形的滚子的金属环状体；每个钢滚筒中分别设有引导棒，其直径略小于钢滚筒的最小内径，并贯通于钢滚筒；每个引导棒向外周侧伸出钢滚筒的一端固定有金属圈座；其端头分别固定在金属环状体上。本发明钢滚筒直径的最大容许值差即使为“亚级”，也可发挥“精密级”的同等性能；其保持器不必使用昂贵的铜合金，加工容易，可降低成本50％，并可增加钢滚筒的排列数量，提高承载力。

Description

大型滚筒轴承及其保持器

技术领域

本发明涉及一种大型滚筒轴承、及其这种大型滚筒轴承的保持器。

背景技术

钢滚柱轴承，也称为圆柱滚子轴承，或滚柱轴承，是一种使用广泛的运动高副。其滚动体是圆柱形的刚性体。其结构是，在固定侧和转动侧(也称为固定构件和旋转构件，或内座圈与外座圈)之间，设有若干个圆柱形的滚子；各圆柱形的滚子利用保持器(俗称花篮)安装在滚道内。

钢滚柱轴承的圆柱形滚子与滚道为线接触，负荷能力大，主要承受径向负荷。滚动体与内座圈、外座圈的摩擦小，适于高速旋转。

对于用来支撑具有2m以上内径的大口径的外周传动型顶管掘进机的机头的大型钢滚柱轴承、以及用于造船厂等处的大型起重机的旋转台上的大型钢滚柱轴承而言，其结构是：轴承的固定侧是由特殊钢的调质材料构成的环状且内圈设有矩形沟槽的固定部件；转动侧的外周设有凸形圈；该凸形圈与固定侧内圈的矩形沟槽配合；在固定侧和转动侧的凸形圈之间设有承担轴向负载的多个钢滚柱，利用保持器等间隔地排列在圆周上；同时还设有承担径向负载的多个钢滚柱，也利用保持器等间隔地排列在圆周上。转动侧的内侧设有内齿轮。

现有技术中大口径滚柱轴承的具体结构请参照图1、图2。图1是传统滚柱轴承在轴方向切成直角的部分剖面图，是图2的A-A方向的截面。图2是图1的B-B截面的展开图。

图中的1是多个钢圆柱1，受保持器3限制，排列成环状。如果没有保持器，则钢圆柱会向接线方向转动，所以保持器会强制地使钢圆柱成环状地滚动，并且使多个钢圆柱等间隔地保持。因为被邻接的钢圆柱夹住的保持器的构件的强度能够强制地使钢圆柱保持环状，并且其硬度能够从材料加工成保持器，所以无法将其做的细小。因此，无法使钢圆柱靠近排列。

现有技术中的大型滚柱轴承里要使用的多个实心钢滚柱，这些钢滚柱被夹在固定侧和转动侧的轨道面之间进行滚动，所以多个钢滚柱中若有一个直径稍大即使为数μ(微米)的话，则负载会集中到该钢滚柱上。因此，轴承的承载力会降低。例如，图1、图2中的多个钢滚柱1是公差4μ以下的钢圆柱，仅其中一个钢滚柱2的直径公差为8μ，排列时受到保持器3的限制。钢圆柱1、2滚动时被共通的固定侧轨道4和旋转侧轨道5夹住。

当将容许轴方向负载施加给轴方向钢滚柱轴承时，钢滚柱1在固定侧的轨道面和旋转侧的轨道面施加最大容许负载时，会分别凹陷3μ；轨道面不会产生弹性疲劳的最大凹陷为6μ；所以，轨道面不会产生弹性疲劳。但是，当混有最大公差为8μ的钢滚柱2时，钢滚柱2必须在两轨道面上分别产生因不同公差造成的最大4μ的凹陷。因为施加最大容许负载时各轨道面的凹陷量为3μ，所以轨道面会产生合计7μ的凹陷(变形)，超过弹性疲劳的变形极限6μ，所以即使以容许负载运行，仍会产生弹性疲劳，引起表面剥离。

而且，如果存在直径大的钢滚柱，则该钢滚柱沿轨道面运动时，则在旋转的同时使轨道面产生相应其大小的凹陷，所以会增加其弹性疲劳，在轨道面上产生表面剥离。当产生表面剥离时，该剥离的碎片会夹在钢滚柱和轨道面之间，迅速地使轨道面变得粗糙，使其失去作为轴承的功能。

为了避免出现这种情况，滚柱设有严格的公差级别。但是，仅仅是从亚级上升为上级，则价格就要多出一倍以上，如果是上升到精密级或者超精密级，则价格不仅还要多出几倍，交货期也会变得很长。如果是大型轴承，则钢滚柱的数量会增多，所以价格负担会变大，制造成本会很高。

现有技术中大口径钢滚柱轴承的保持器，是强制地使钢滚柱成环状地滚动，并且使多个钢滚柱等间隔地保持距离。如果没有保持器，则钢滚柱会向接线方向滚动，因为被邻接的钢滚柱夹住的保持器的强度能够强制地使钢滚柱保持环状，并且为了保证加工成保持器的所需强度，需要使用必要的硬度材料，所以无法将其做的细小。因此，无法使钢滚柱靠近排列。

现有技术中大口径钢滚柱轴承的保持器，必须将铜合金铸造后并加以切削，加工难度很大，所以价格非常昂贵。

发明内容

为了克服现有技术中大型钢滚柱轴承的上述不足，本发明的目的是提供一种大型滚筒轴承、以及这种大型滚筒轴承的保持器，以及这种大型滚筒轴承及其保持器的制造方法。本发明的大型钢滚筒轴承及其制造方法，能够克服传统技术的大型钢滚柱轴承必须设有严格的公差级别、负载会集中到稍大的钢滚柱上造成轴承弹性疲劳和承载力降低、必须采用高价的特殊钢进行旋转锻造，以及价格高、交货周期长等等不足；本发明的保持器可以将轴承中的各钢滚筒靠近排列，能够增加所排列的钢滚筒的数量，从而增加轴承的承载力。同时新结构的保持器可以使用市售的材料制作，加工容易，可以廉价地制作。

完成上述发明任务的方案是，一种大型钢滚筒轴承(也可称为滚筒轴承)，其结构是，固定侧(外圈侧)是环状且内圈设有矩形沟槽的固定部件；转动侧的外周设有凸形圈；该凸形圈与固定侧内圈的矩形沟槽配合；在固定侧和转动侧之间设有承担轴向负载的多个滚动体，该多个滚动体利用保持器等间隔地排列在圆周上；同时还设有承担径向负载的多个滚动体，也利用保持器等间隔地排列在圆周上；转动侧的内侧设有内齿轮；其特征在于，所述的承担轴向负载的多个滚动体与承担径向负载的多个滚动体，均由钢滚筒构成。

即，本发明是采用钢滚筒替代传统大型钢滚柱轴承中的实心的滚柱；所述的承担轴向负载的多个滚动体与承担径向负载的多个滚动体，不是实心的滚柱而是空心的钢滚筒。

所述钢滚筒的长度、直径等参数均要求与传统大型钢滚柱轴承中的钢滚柱相同。但是，由于本发明的大型滚筒轴承使用的是采用钢滚筒作为滚动体，当被施加负载时，钢滚筒会略微变形为椭圆形，公差大的钢滚筒会吸收部分公差。因此，等级低的钢滚筒可以等同于高出1级或2级的钢滚筒来使用。

本发明的大型滚筒轴承，所述钢滚筒壁的厚度，为该钢滚筒直径的1/8～1/4。本发明推荐：钢滚筒壁的厚度，为该钢滚筒直径的1/6～1/5。

完成本申请第2个发明任务的方案是：一种上述大型滚筒轴承的保持器，其特征在于，结构如下，

在所述大型滚筒轴承固定侧(外圈侧)内，设有金属环状体；

在每个作为滚动体的钢滚筒中，均分别设有金属棒(也可称为“引导棒”)，所述金属棒的直径略小于其所插入的钢滚筒因负载而变形时的最小内径，并贯通于其所插入的钢滚筒；

在每个金属棒向外侧伸出钢滚筒一端的钢滚筒口沿处，固定有一个金属圈座，该圈座的直径大于所述钢滚筒的内径；小于或等于所述钢滚筒的外径；

每个金属棒设有金属圈座的一端(伸向外圈侧)的端头，分别固定在所述的金属环状体上。

本发明的大型滚筒轴承的保持器的优化方案有：

1、所述的金属棒采用铜合金的棒材或在钢圆棒的表面熔接铜合金；

2、所述的金属圈座采用铜合金；

3、所述金属棒的一端(伸向外圈侧)与所述的金属环状体的固定方式，采用铆钉固定。

因此，本发明中通过使用钢滚筒，开发出加工简单的具有全新结构的保持器。如图3、图4所示，根据负载的不同，将直径略小于钢圆滚筒内径因负载而变形时的最小内径的引导棒贯通于各钢滚筒，将其伸向外圈侧的前端固定在环状体上，作为保持器。

环状体的内圈侧与钢滚筒的端面上受到钢滚筒向外圈侧按压的力，因此会夹住铜合金的圈座。棒会引导钢滚筒旋转，所以可以使用市售的铜合金的棒材或在钢圆棒的表面熔接铜合金。为了防止金属引导棒的前端从环状体中脱出，可以用铆钉将金属引导棒的前端联结在环状体上。

本发明的保持器可以使用市售的材料制作，加工也很容易，所以可以廉价地制作。而且起引导作用的金属棒位于钢滚筒内，可以将各钢滚筒靠近排列，因此又可以增加钢滚筒的排列数量，作为轴承的承载力也会大大增加。

本发明具有以下积极效果：

当被施加负载时，由于本发明大型轴承的钢滚筒会略微变形为椭圆形，公差大的钢滚筒会吸收部分公差。因此，等级低的钢滚筒可以等同于高出1级或2级的钢滚筒来使用。相对与现有技术的大型滚柱轴承来说，用于钢滚筒轴承的钢滚筒直径的相差最大容许值即使为“亚级”，也可以发挥和“精密级”大型滚柱轴承同等的性能，因此可以使钢滚筒的购入价格降低到50％以下。

即使在用于钢滚筒轴承的多个钢滚筒中，混有钢滚筒直径的相差最大容许值超过容许的范围，轨道也不会发生表面剥离。

因为用于钢滚筒轴承的多个钢滚筒能够通过弹性变形来承担负载，所以最终能够增加钢滚筒轴承的承载力。

用于钢滚筒轴承的保持器的材料费和加工费低于50％。而且也能够大大缩短制作保持器的时间。

因为能够缩小用于钢滚筒轴承的钢滚筒的排列间隔，所以可以增加钢滚筒的排列数量，最终能够提高钢滚筒轴承的承载力。

附图说明

图1为现有技术大型滚柱轴承结构示意图；

图2为图1B-B截面的展开图；

图3本发明结构示意图(与轴方向承受负载的钢圆筒轴承的轴方向成直角的部分截面图)；

图4是图3的D-D截面的展开图。

具体实施方式

实施例1，大型滚筒轴承、及该大型滚筒轴承的保持器。图3是与轴方向承受负载的钢滚筒轴承的轴方向成直角的部分截面图。即表示图4的截面C-C。图4是图3的箭头D-D的展开图。

参照图3、图4：大型钢滚筒轴承(也可称为滚筒轴承)，其结构是，固定侧(外圈侧)是环状且内圈设有矩形沟槽的固定构件；转动侧的外周设有凸形圈；该凸形圈与固定侧内圈的矩形沟槽配合；在固定侧和转动侧的凸形圈之间设有承担轴向负载的多个滚动体，多个滚动体利用保持器等间隔地排列在圆周上；同时还设有承担径向负载的多个滚动体，也利用保持器等间隔地排列在圆周上；转动侧的内侧设有内齿轮；所述的承担轴向负载的多个滚动体与径向负载的多个滚动体，均由钢滚筒构成。

多个钢滚筒11是直径的公差小的钢滚筒，如果在其中混有直径的公差大的钢滚筒12。如果钢滚筒12并非是滚筒形而是滚柱形，则即使钢滚柱受到负载，也基本不会变形，所以负载会集中到直径大的钢滚柱上。因此与钢滚柱的轨道13、14连接的部分会在轨道上形成大的凹陷，并且使轨道面产生弹性疲劳。在本发明中，如图4所示，当直径的公差大的钢滚筒12受到大负载时，钢滚筒会弹性变形成椭圆形，所以轨道面13、14不会出现大的凹陷。因此，轨道面不会产生弹性疲劳。图4的钢滚筒12显示的是夸张化的椭圆形。

钢滚筒使用厚度大的滚筒，在承受来自轨道面的负载时，会弹性地变形成椭圆形，吸收过大的直径的公差。变形为椭圆形时，在钢滚筒上产生的应力必须在不会使钢滚筒产生弹性疲劳的范围内。

钢滚筒的直径的公差即使大到数μ，变形为椭圆形的直径也只有数μ以下。因此，如果正确选择厚度大的硬滚筒，则钢滚筒不会产生弹性疲劳。

本发明轴承保持器的结构是：根据负载的不同，将直径略小于钢滚筒的内径因负载而变形时的最小内径的棒16贯通于各钢滚筒将其伸向外圈侧的前端固定在环状体15上，作为保持器。

环状体15的内圈侧与钢滚筒的端面上受到钢滚筒向外圈侧按压的力，因此会夹住铜合金的圈座17。棒16会引导钢滚筒旋转，所以可以使用市售的铜合金的棒材或在钢圆棒的表面熔接铜合金。18是用来防止棒16的前端从环状体15中脱出的铆钉。

本发明的保持器可以使用市售的材料制作，加工也很容易，所以可以廉价地制作。而且起引导作用的棒16位于钢滚筒11、12内，所以可以将各钢滚筒靠近排列，因此可以增加能够排列的钢滚筒的数量，作为轴承的承载力也会大大增加。

Claims (7)

1、一种大型钢滚筒轴承，其结构是，固定侧是环状且内圈设有矩形沟槽的固定部件；转动侧的外周设有凸形圈；该凸形圈与固定侧内圈的矩形沟槽配合；在固定侧和转动侧之间设有承担轴向负载的多个滚动体，该多个滚动体利用保持器等间隔地排列在圆周上；同时还设有承担径向负载的多个滚动体，也利用保持器等间隔地排列在圆周上；其特征在于，所述的承担轴向负载的多个滚动体与承担径向负载的多个滚动体，均由钢滚筒构成。

2、根据权利要求1所述的大型钢滚筒轴承，其特征在于，所述钢滚筒壁的厚度，为该钢滚筒直径的1/8～1/4。

3、根据权利要求2所述的大型钢滚筒轴承，其特征在于，所述钢滚筒壁的厚度，为该钢滚筒直径的1/6～1/5。

4、根据权利要求1或2或3所述的大型钢滚筒轴承，其特征在于，所述轴承转动侧的内侧设有内齿轮。

5、一种权利要求1所述大型滚筒轴承的保持器，其特征在于，结构如下，：在所述大型滚筒轴承固定侧内，设有若干个匡格子的金属环状体；

在每个作为滚动体的钢滚筒中，均分别设有金属引导棒，所述金属引导棒的直径略小于其所插入的钢滚筒因负载而变形时的最小内径，并贯通于其所插入的钢滚筒；

在每个金属引导棒向外周侧伸出钢滚筒一端的钢滚筒口沿处，固定有一个金属圈座，该圈座的直径大于所述钢滚筒的内径；小于或等于所述钢滚筒的外径；

每个金属引导棒设有金属圈座的一端的端头，分别固定在所述的金属环状体上。

6、根据权利要求5所述的大型钢滚筒轴承的保持器，其特征在于，所述的金属引导棒采用铜合金的棒材或在钢圆棒的表面熔接铜合金；所述的金属圈座采用铜合金材料。

7、根据权利要求5或6所述的大型钢滚筒轴承的保持器，其特征在于，所述金属棒的一端与所述的金属环状体的固定方式，采用铆钉固定。

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