CN101713434B - 大型精密转台用径向自定位双排异径球转盘轴承 - Google Patents
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Abstract
大型精密转台用径向自定位双排异径球转盘轴承，属于轴承技术领域中涉及的一种大型精密转台用机械式滚动轴承。要解决的技术问题是：提供一种大型精密转台用径向自定位双排异径球转盘轴承。解决的技术方案包括：轴向钢球挡环、密封垫、保持架、轴向钢球、上轴承环、轴承盖板、径向钢球、径向钢球挡环、下轴承环；通过保持架安装在下轴承环的弧面滚道内的轴向钢球，其上部与上轴承环的弧面滚道相接触；安装在下轴承环上部外圆柱面的台阶上的径向钢球，与上轴承环的内圆柱滚道相接触；上轴承环通过上压环与轴承上方的转台相固定，下轴承环通过下压环与轴承下方的基座相固定；下部的轴向钢球承受轴向载荷，上部的径向钢球承受径向载荷。
Description
技术领域
本发明属于轴承技术领域中涉及的一种大型精密转台用机械式滚动轴承。
背景技术
大型精密转台不仅要承受数十吨以上的轴向载荷，还要求承受较大的径向载荷以及高的运动精度和稳定性，从而满足转台工作的平稳性、精确性等要求。通用的推力球轴承、推力滚子轴承的轴向承载能力虽也可以满足要求，但自身无径向承载能力，而且回转精度也无法达到要求。液体静压轴承虽然摩擦力矩低，功耗小，回转精度好，寿命长，但其性能受温度影响较大，须严格控制工作环境的温度变化，同时还需要一套复杂可靠的供油系统以及独立供电系统，进而增加设备、空间和重量。因此，需要设计一种新结构型式的轴承来满足大型精密转台的各项指标要求。
大型精密转台用转盘轴承并不多见，报导也不多，与本发明最为接近的已有技术是美国Rotek公司为4.2米口径SOAR望远镜的方位轴系专门设计了大型特种轴承，Kerstan G.H.，David F.，Al G..High-performance mount for the SOAR telescope project[J].Proc.SPIE，2000，4004：127-134，如附图1所示。它是由大接触角的推力球轴承 和径向密珠轴承共同构成的一体化结构，包括下轴承环1、轴向钢球2、保持架3、上轴承环4、径向钢球5、径向钢球挡环6、密封圈7。轴向钢球2通过保持架3安装在下轴承环1的弧面滚道内，同时轴向钢球2的上部与上轴承环4的弧面滚道相接触。径向钢球5安装在下轴承环1上部外圆柱面的台阶上，同时径向钢球5与上轴承环4的内圆柱滚道相接触。挡环6通过螺钉与下轴承环1的上端面相连接，并与径向钢球5在轴向上保持2mm距离。在挡环6上方的密封圈7镶嵌在上轴承环4的内环面凹槽内，下部与挡环6相接触。上轴承环4和下轴承环1分别通过螺钉与相应配合件相连接。下部的轴向钢球2承受轴向载荷，上部在预载荷作用下沿径向分布的径向钢球5承受径向载荷，这种设计在12inchs(3.66m)的直径范围提供了足够的刚度，而且由于钢球良好的滚动特性减小了摩擦阻力，而且径向轴承弥补了推力轴承径向刚度较低的不足。
该轴承存在的主要问题是：由于该轴承采用了循环油润滑方式，在轴承内部需要留出充分的空间用于安装输油管及分油器等装置。而对于使用2m外径轴承的大型精密转台而言，其内部空间较小，轴承的结构尺寸和润滑方式等都无法满足输油管及分油器等装置的安装要求。
发明内容
为了克服已有技术存在的缺陷，本发明的目的在于，针对大型精密转台大承载、高精度和低摩擦的设计要求，特设计一种大型精密转台用径向自定位双排异径球转盘轴承。
本发明要解决的技术问题是：提供一种大型精密转台用径向自定位双排异径球转盘轴承。解决技术问题的技术方案如附图2所示。包括轴向钢球挡环8、密封垫9、保持架10、轴向钢球11、上轴承环12、轴承盖板13、径向钢球14、径向钢球挡环15、下轴承环16；轴向钢球11通过保持架10安装在下轴承环16的弧面滚道内，同时轴向钢球11的上部与上轴承环12的弧面滚道相接触；径向钢球14安装在下轴承环16上部外圆柱面的台阶上，同时径向钢球14与上轴承环12的内圆柱滚道相接触；径向钢球挡环15通过螺钉与下轴承环16的上端面相连接，并与径向钢球14在轴向上保持3mm距离；上轴承环12通过外部的装配连接件上压环18与轴承上方的转台相固定，下轴承环16通过外部的装配连接件下压环17与轴承下方的基座相固定；下部的轴向钢球11承受轴向载荷，上部在预载荷作用下沿径向分布的径向钢球14承受径向载荷；轴承盖板13通过螺钉与上轴承环12上部内圆柱面的台阶相连接；轴向钢球挡环8通过螺钉安装在下轴承环16下部外圆柱面的台阶上，两者之间装有密封垫9。
工作原理说明：下压环17通过螺钉与轴承下方的基座相固定，同时将下轴承环16与基座之间压紧，成为固定部分。上压环18通过螺钉与轴承上方的转台相固定，同时将上轴承环12与转台之间压紧，成为转动部分。转动部分借助轴向轴承11和径向轴承14的滚动实现与固定部分之间的相对转动。轴承的轴向钢球11分别镶嵌在沿保持架10圆周均匀分布的径向小孔内，主要承担轴向载荷，而径向钢球14密集排列在轴承的直径方向上，承担径向载荷。
本发明的积极效果：该转盘轴承具有良好的滚动特性和低间隔阻力有效的减小了摩擦阻力。摩擦力矩变化仅为10％；相对于传统的角接触推力球轴承具有较小的接触应力和弹性趋近量，较大的基本额定静载荷和静载荷安全系数，特别是增大了接触角(α＞80°)的情况下，能够在不改变钢球和滚道材料的前提下大幅度提高承载能力和刚度，更适合大载荷高刚度要求；相对于液体静压轴承具有结构简单、工作稳定和成本低等优点；根据的需求可设计成适应不同载荷的系列产品。
附图说明
图1是已有技术的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式
轴向钢球11的材料采用GCr15SiMn，径向钢球14的材料采用GCr15，并且均经过衍射法精测挑选，保证在转台运行中轴承保持高回转精度。上轴承环12和下轴承环16的材质采用42CrMo4V，抗拉强度800-950MPa，屈服极限高于550MPa，滚道淬火后硬度HRC58-63。径向钢球14和上轴承环12、下轴承环16三者之间配合为微量过盈配合。保持架10材质采用尼龙PA66。轴向钢球挡环8、径向钢球挡环15以及轴承上盖13材质采用30号钢。密封圈9材质采用橡胶。上轴承环12、下轴承环16的滚道面形误差均为0.003mm，轴向钢球11和径向钢球14的等径差均为0.001～0.002mm。对于使用2m外径轴承的转台精度小于5″，端跳小于0.02mm，径跳小于 0.025mm。轴承的润滑方式采用脂润滑方式，润滑剂采用7008航空润滑脂。
Claims (1)
1.大型精密转台用径向自定位双排异径球转盘轴承，包括保持架(10)、轴向钢球(11)、上轴承环(12)、径向钢球(14)、径向钢球挡环(15)、下轴承环(16)；其特征在于还包括轴向钢球挡环(8)、密封垫(9)、轴承盖板(13)；轴向钢球(11)通过保持架(10)安装在下轴承环(16)的弧面滚道内，同时轴向钢球(11)的上部与上轴承环(12)的弧面滚道相接触；径向钢球(14)安装在下轴承环(16)上部外圆柱面的台阶上，同时径向钢球(14)与上轴承环(12)的内圆柱滚道相接触；径向钢球挡环(15)通过螺钉与下轴承环(16)的上端面相连接，并与径向钢球(14)在轴向上保持3mm距离；上轴承环(12)通过外部的装配连接件上压环(18)与轴承上方的转台相固定，下轴承环(16)通过外部的装配连接件下压环(17)与轴承下方的基座相固定；轴承盖板(13)通过螺钉与上轴承环(12)上部内圆柱面的台阶相连接；轴向钢球挡环(8)通过螺钉安装在下轴承环(16)下部外圆柱面的台阶上，两者之间装有密封垫(9)。
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