CN101718298B - 一种接触球式回转支承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接触球式回转支承，包括外圈滚道、内圈滚道及位于二者之间的钢球(3)；所述钢球(3)与所述外圈滚道之间具有两个第一主接触点(A1)，所述钢球(3)与所述内圈滚道之间具有两个第二主接触点(B 1)；所述钢球(3)与所述外圈滚道之间还具有第一辅接触点(A2)，所述钢球(3)与所述内圈滚道之间还具有第二辅接触点(B2)。该回转支承具有较高的承载能力和使用寿命，且成本较低。

Description

一种接触球式回转支承

技术领域

本发明涉及回转支承技术领域，特别涉及一种接触球式回转支承。 

背景技术

回转支承在现代工业中应用非常广泛，被人们称为“机械的关节”，其广泛应用于起重机械、风力发电机械等各种工程机械领域。 

请参考图1和图2，图1为现有技术中一种典型的接触球式回转支承的外圈滚道的结构示意图；图2为现有技术中一种典型的接触球式回转支承的内圈滚道的结构示意图。 

现有技术中的接触球式回转支承包括外圈1′和内圈2′，外圈1′具有外圈滚道，内圈2′具有内圈滚道，钢球处于外圈滚道和内圈滚道围成的滚道之中。 

如图1所示，钢球与外圈滚道之间具有两个第一主接触点A′，如图2所示，钢球与内圈滚道之间具有两个第二主接触点B′，各段偏心圆弧的半径均为R′。在该结构中，钢球与滚道之间理论上具有四个接触点，这种四点接触的回转支承，由于滚道与钢球的接触面积小，造成滚道的承载能力弱，因而降低了滚道的寿命。 

对于风力发电机用的回转支承，要求设计寿命20年，因而对回转支承提出了苛刻的要求，然而上述介绍的接触球式回转支承很难满足要求，或者能够满足要求但体积却很大。另外，大型、特大型履带起重机对回转支承的承载能力也提出了挑战，目前三排滚柱式回转支承虽能满足要求，但成本却很高。因此，急切需要一种新型结构的回转支承，它具有结构紧凑、承载能力大、寿命长，来满足目前风力发电机及重型、大型履带起重机及其它高要求主机的需求。 

综上所述，如何提高现有技术中接触球式回转支承的承载能力，进而提高其使用寿命，是本领域技术人员亟需解决的问题。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种接触球式回转支承，该回转支承具有较高的承载能力和使用寿命，且成本较低。 

为解决上述技术问题，本发明提供一种接触球式回转支承，包括外圈滚道、内圈滚道及位于二者之间的钢球；所述钢球与所述外圈滚道之间具有两个第一主接触点，所述钢球与所述内圈滚道之间具有两个第二主接触点；所述钢球与所述外圈滚道之间还具有第一辅接触点，所述钢球与所述内圈滚道之间还具有第二辅接触点；所述第一辅接触点和所述第二辅接触点的数目均为两个；两个所述第一主接触点对称分布于滚道中心平面的两侧，两个所述第一辅接触点对称分布于所述滚道中心平面的两侧；两个所述第二主接触点对称分布于所述滚道中心平面的两侧，两个所述第二辅接触点对称分布于所述滚道中心平面的两侧。 

优选地，所述第一辅接触点与所述滚道中心平面之间的距离大于所述第一主接触点与所述滚道中心平面之间的距离；所述第二辅接触点与所述滚道中心平面之间的距离大于所述第二主接触点与所述滚道中心平面之间的距离。 

优选地，所述第一主接触点所在的滚道偏心圆弧的半径与所述滚道中心平面形成的第一主接触角的角度范围，及所述第二主接触点所在的滚道偏心圆弧的半径与所述滚道中心平面形成的第二主接触角的角度范围均为20°～40°。 

优选地，所述第一辅接触点所在的滚道偏心圆弧的半径与所述滚道中心平面形成的第一辅接触角的角度范围，及所述第二辅接触点所在的滚道偏心圆弧的半径与所述滚道中心平面形成的第二辅接触角的角度范围均为40°～70°。 

优选地，所述第一辅接触角与所述第一主接触角的差值的范围，以及所述第二辅接触角与所述第二主接触角的差值的范围均为25°～45°。 

优选地，所述第一主接触角和所述第二主接触角的角度的数值均 为30°；所述第一辅接触角和所述第二辅接触角的角度均为55°。 

优选地，所述第一主接触点、所述第一辅接触点、所述第二主接触点和所述第二辅接触点所在的滚道偏心圆弧的半径与所述钢球的半径的比值的范围均为1.035～2。 

优选地，两个所述第一主接触点所在的滚道偏心圆弧之间设有第一主润滑油道，所述第一主接触点所在的滚道偏心圆弧，与所述第一辅接触点所在的滚道偏心圆弧之间设有第一辅润滑油道；两个所述第二主接触点所在的滚道偏心圆弧之间设有第二主润滑油道，所述第二主接触点所在的滚道偏心圆弧，与所述第二辅接触点所在的滚道偏心圆弧之间设有第二辅润滑油道。 

此外，本发明还提供另一种接触球式回转支承，包括外圈滚道、内圈滚道及位于二者之间的钢球；所述钢球与所述外圈滚道之间具有两个第一主接触点，所述钢球与所述内圈滚道之间具有两个第二主接触点；所述钢球与所述外圈滚道之间还具有第一辅接触点，所述钢球与所述内圈滚道之间还具有第二辅接触点；所述第一辅接触点和所述第二辅接触点的数目均为一个；两个所述第一主接触点对称分布于滚道中心平面的两侧，所述第一辅接触点位于所述滚道中心平面内；两个所述第二主接触点对称分布于所述滚道中心平面的两侧，所述第二辅接触点位于所述滚道中心平面内。 

在现有技术中，钢球与外圈滚道之间具有两个第一主接触点，钢球与内圈滚道之间具有两个第二主接触点；在此基础上，本发明所提供的接触球式回转支承的钢球与外圈滚道之间还具有第一辅接触点，钢球与内圈滚道之间还具有第二辅接触点。 

由于上述第一辅接触点的存在，增大了钢球与外圈滚道的接触面积，从而增强了外圈滚道的承载能力，进而提高了外圈滚道使用寿命；由于上述第二辅接触点的存在，增大了钢球与内圈滚道的接触面积，从而增强了内圈滚道的承载能力，进而提高了内圈滚道使用寿命。 

由上可知，本发明所提供的接触球式回转支承具有较高的承载能力和使用寿命，同时本发明所提供的接触球式回转支承是在现有技术中接触球式回转支承的基础上做得进一步改进，相对于三排滚柱式回转支承，具有较低的成本。 

附图说明

图1为现有技术中一种典型的接触球式回转支承的内圈滚道的结构示意图； 

图2为现有技术中一种典型的接触球式回转支承的外圈滚道的结构示意图； 

图3为本发明一种实施例中接触球式回转支承的结构示意图； 

图4为本发明一种实施例中外圈滚道与钢球之间的接触点和接触角的示意图； 

图5为本发明一种实施例中内圈滚道与钢球之间的接触点和接触角的示意图； 

图6为本发明一种实施例中外圈滚道的各段偏心圆弧的结构示意图； 

图7为本发明一种实施例中内圈滚道的各段偏心圆弧的结构示意图； 

图8为本发明一种实施例中外圈滚道的各个润滑油道的结构示意图； 

图9为本发明一种实施例中内圈滚道的各个润滑油道的结构示意图。 

具体实施方式

本发明的核心是提供一种接触球式回转支承，该回转支承具有较高的承载能力和使用寿命，且成本较低。 

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。 

请参考图3，图3为本发明一种实施例中接触球式回转支承的结构示意图。 

在第一种实施例中，如图3所示，本发明所提供的接触球式回转支承包括外圈1和内圈2，外圈1具有外圈滚道，内圈2具有内圈滚道，钢球3位于外圈滚道和内圈滚道之间；钢球3与所述外圈滚道之间具有两个第一主接触点A1，钢球3与所述内圈滚道之间具有两个第 二主接触点B1；在此基础上，钢球3与所述外圈滚道之间还具有第一辅接触点A2，钢球3与所述内圈滚道之间还具有第二辅接触点B2。 

由于上述第一辅接触点A2的存在，增大了钢球3与外圈滚道的接触面积，从而增强了外圈滚道的承载能力，进而提高了外圈滚道的使用寿命；由于上述第二辅接触点B2的存在，增大了钢球3与内圈滚道的接触面积，从而增强了内圈滚道的承载能力，进而提高了内圈滚道使用寿命。 

需要注意的是，在本实施例中，对第一辅接触点A2和第二辅接触点B2的数目并没有做出限制，因而任意数目的第一辅接触点A2和第二辅接触点B2均落入本实施例的保护范围之内。 

在上述第一种实施例中，我们可以对第一辅接触点A2和第二辅接触点B2的数目做出设置。具体地，如图3所示，所述第一辅接触点A2和所述第二辅接触点B2的数目均为两个。这种结构设计，相对于采用一个第一辅接触点A2和一个第二辅接触点B2，显然更能进一步增大钢球3与滚道的接触面积，进而更进一步提高滚道的承载能力和使用寿命。 

在此，需要说明的是，本实施例对于各接触点之间的相对位置关系并没有做出限制，因而，两个第一主接触点A1、两个第一辅接触点A2、两个第二主接触点B1或者两个第二辅接触点B2无论是否相对于滚道中心平面4(示于图4中)对称，均在本实施例的保护范围之内。 

如图3所示，在上述第一辅接触点A2和第二辅接触点B2的数目为两个的基础上，我们可以做出进一步改进。 

具体地，两个第一主接触点A1对称分布于滚道中心平面4的两侧，两个第一辅接触点A2对称分布于滚道中心平面4的两侧；两个第二主接触点B 1对称分布于滚道中心平面4的两侧，两个第二辅接触点B2对称分布于滚道中心平面4的两侧。这种结构设计能够提高回转支承结构的稳定性和可靠性。 

进一步地，如图3所示，在上述实施例的基础上，我们可以进一 步做出如下改进： 

第一辅接触点A2与滚道中心平面4之间的距离大于第一主接触点A1与滚道中心平面4之间的距离，第二辅接触点B2与滚道中心平面4之间的距离大于第二主接触点B1与滚道中心平面4之间的距离，如图3所示，即两个第一辅接触点A2位于两个第一主接触点A1之间的外圈滚道之外，两个第二辅接触点B2位于两个第二主接触点B1之间的内圈滚道之外。这种设置方式能够进一步提高支承工作的可靠性。 

当然，两个第一辅接触点A2位于两个第一主接触点A1之间的外圈滚道之中，以及两个第二辅接触点B2位于两个第二主接触点B1之间的内圈滚道之中也是可以的，也在本发明的保护范围之内。 

请参考图4和图5，图4为本发明一种实施例中外圈滚道与钢球之间的接触点和接触角的示意图；图5为本发明一种实施例中内圈滚道与钢球之间的接触点和接触角的示意图。 

在上述实施例的基础上，我们可以对第一主接触角a1和第二主接触角a3的角度范围做出具体设置，从而得到本发明的第二种实施例。 

具体地，在第二种实施例中，如图4所示，第一主接触点A1所在的滚道偏心圆弧的半径与滚道中心平面4形成的第一主接触角a1的角度范围为20°～40°；如图5所示，第二主接触点B1所在的滚道偏心圆弧的半径与滚道中心平面4形成的第二主接触角a3的角度范围也为20°～40°。 

将第一主接触角a1的角度范围和第二主接触角a3的角度范围设置在20°～40°内，可以为第一辅接触点A2和第二辅接触点B2的获取保留适当的空间，如果第一主接触角a1和第二主接触角a3的角度过大，则第一辅接触点A2和第二辅接触点B2更进一步接近竖直面，这种设置将减弱外圈滚道和内圈滚道的承载能力。 

为了更进一步提高内圈滚道和外圈滚道的承载能力，我们可以进一步对第一辅接触角a2和第二辅接触角a4做出如下设置： 

如图4所示，第一辅接触点A2所在的滚道偏心圆弧的半径与滚道中心平面4形成的第一辅接触角a2的角度范围为40°～70°，第二 辅接触点B2所在的滚道偏心圆弧的半径与滚道中心平面4形成的第二辅接触角a4的角度范围也为40°～70°。 

在上述实施例中，将第一主接触角a1和第二主接触角a3设置在20°～40°内，及将第一辅接触角a2和第二辅接触角a4设置在40°～70°内，具有如下优点： 

第一，回转支承承载能力与接触角大小成正弦函数关系，因此第一主接触角a1和第二主接触角a3不能太小，太小起不到增加承载的目的； 

第二，第一辅接触角a2和第二辅接触角a4也不能太大，太大的话，接触点会很靠近滚道边缘，从而减少接触面积，也降低承载； 

第三，主接触角和辅接触角对应的接触点也不能靠得太近，靠得太近会产生较大的应力重叠区域。因此规定主接触角和辅接触角的两个取值区域。 

当然，在上述角度范围内，为了更进一步提高回转支承的工作性能，我们还可以做出如下改进： 

第一辅接触角a2与第一主接触角a1的差值范围，以及第二辅接触角a4与第二主接触角a3的差值范围至少10°，作为一种优选实施例，所述差值范围为25°～45°。 

钢球与滚道接触时，理论上是点接触，受力后实际上是一细长的椭圆面，如果主接触角和辅接触角相差太小，则应力叠加区域太大，起不到增加承载能力的目的。因此，两接触点相差越远越好。所以规定两接触角至少大于10°，优选在相差25°～45°。当然，也不能相差太大，太大的话，辅接触角对应的接触点将非常靠近滚道边缘，也会减小接触面积。 

具体地，第一主接触角a1和第二主接触角a3的角度数值可以均为30°，第一辅接触角a2和第二辅接触角a4的角度可以均为50°或者55°，这种设置能够进一步提高滚道的承载能力和使用寿命。 

请参考图6和图7，图6为本发明一种实施例中外圈滚道的各段偏心圆弧的结构示意图；图7为本发明一种实施例中内圈滚道的各段 偏心圆弧的结构示意图。 

在上述任一种实施例的基础上，我们可以对各段偏心圆弧做出具体设置。如图6和图7所示，第一主接触点A1所在的滚道偏心圆弧的半径R1、第一辅接触点A2所在的滚道偏心圆弧的半径R2、第二主接触点B1所在的滚道偏心圆弧的半径R3和第二辅接触点B2所在的滚道偏心圆弧的半径R4分别与所述钢球半径R的比值的范围均为1.035～2。这种设置方式能够更进一步提高回转支承的工作性能。 

请参考图8和图9，图8为本发明一种实施例中外圈滚道的各个润滑油道的结构示意图；图9为本发明一种实施例中内圈滚道的各个润滑油道的结构示意图。 

在上述任一种实施例的基础上，我们还可以做出如下改进： 

具体地，如图8所示，两个第一主接触点A1所在的滚道偏心圆弧之间设有第一主润滑油道51，第一主接触点A1所在的滚道偏心圆弧，与第一辅接触点A2所在的滚道偏心圆弧之间设有第一辅润滑油道52；如图9所示，两个第二主接触点B1所在的滚道偏心圆弧之间设有第二主润滑油道61，第二主接触点B1所在的滚道偏心圆弧，与第二辅接触点B2所在的滚道偏心圆弧之间设有第二辅润滑油道62。各段偏心圆弧交接处的接触应力是最小的，在此处设置润滑油道对承载能力的影响最弱。 

上述润滑油道位于各段偏心圆弧的交接处，且相对于现有技术具有更多的润滑油道，因而本发明所提供的回转支承更有利于滚道润滑，进而更进一步提高使用寿命。 

此外，在上述任一种实施例中，两个第一主接触点A1所在的两个滚道偏心圆弧的半径R1可以不相同，所形成的两个第一主接触角a1也可以不相同；两个第一辅接触点A2所在的两个滚道偏心圆弧的半径R2可以不相同，所形成的两个第一辅接触角a2也可以不相同；两个第二主接触点B1所在的两个滚道偏心圆弧的半径R3可以不相同，所形成的两个第二主接触角a3也可以不相同；两个第二辅接触点B2所在的两个滚道偏心圆弧的半径R4可以不相同，所形成的两个第 二辅接触角a4也可以不相同。 

再者，在上述第一种实施例中，我们还可以具体设置：第一辅接触点A2和第二辅接触点B2的数目均为一个。这种设置方式在降低加工成本的基础上，也能提高回转支承的承载能力。当然，为了进一步提高滚道的承载能力和使用寿命，两个第一主接触点A1可以对称分布于滚道中心平面4的两侧，第一辅接触点A2位于所述滚道中心平面4内；两个第二主接触点B1可以对称分布于滚道中心平面4的两侧，第二辅接触点B2位于所述滚道中心平面4内。 

以上对本发明所提供的一种接触球式回转支承进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。 

Claims (9)

1.一种接触球式回转支承，包括外圈滚道、内圈滚道及位于二者之间的钢球(3)；所述钢球(3)与所述外圈滚道之间具有两个第一主接触点(A1)，所述钢球(3)与所述内圈滚道之间具有两个第二主接触点(B1)；所述钢球(3)与所述外圈滚道之间还具有第一辅接触点(A2)，所述钢球(3)与所述内圈滚道之间还具有第二辅接触点(B2)；所述第一辅接触点(A2)和所述第二辅接触点(B2)的数目均为两个；其特征在于，两个所述第一主接触点(A1)对称分布于滚道中心平面(4)的两侧，两个所述第一辅接触点(A2)对称分布于所述滚道中心平面(4)的两侧；两个所述第二主接触点(B1)对称分布于所述滚道中心平面(4)的两侧，两个所述第二辅接触点(B2)对称分布于所述滚道中心平面(4)的两侧。

2.如权利要求1所述的接触球式回转支承，其特征在于，所述第一辅接触点(A2)与所述滚道中心平面(4)之间的距离大于所述第一主接触点(A1)与所述滚道中心平面(4)之间的距离；所述第二辅接触点(B2)与所述滚道中心平面(4)之间的距离大于所述第二主接触点(B1)与所述滚道中心平面(4)之间的距离。

3.如权利要求2所述的接触球式回转支承，其特征在于，所述第一主接触点(A1)所在的滚道偏心圆弧的半径与所述滚道中心平面(4)形成的第一主接触角(a1)的角度范围，及所述第二主接触点(B1)所在的滚道偏心圆弧的半径与所述滚道中心平面(4)形成的第二主接触角(a3)的角度范围均为20°～40°。

4.如权利要求3所述的接触球式回转支承，其特征在于，所述第一辅接触点(A2)所在的滚道偏心圆弧的半径与所述滚道中心平面(4)形成的第一辅接触角(a2)的角度范围，及所述第二辅接触点(B2)所在的滚道偏心圆弧的半径与所述滚道中心平面(4)形成的第二辅接触角(a4)的角度范围均为40°～70°。

5.如权利要求4所述的接触球式回转支承，其特征在于，所述第一辅接触角(a2)与所述第一主接触角(a1)的差值的范围，以及所述第二辅接触角(a4)与所述第二主接触角(a3)的差值的范围均为25°～45°。

6.如权利要求5所述的接触球式回转支承，其特征在于，所述第一主接触角(a1)和所述第二主接触角(a3)的角度均为30°；所述第一辅接触角(a2)和所述第二辅接触角(a4)的角度均为55°。

7.如权利要求1至6任一项所述的接触球式回转支承，其特征在于，所述第一主接触点(A1)、所述第一辅接触点(A2)、所述第二主接触点(B1)和所述第二辅接触点(B2)所在的滚道偏心圆弧的半径与所述钢球半径的比值的范围均为1.035～2。

8.如权利要求2至6任一项所述的接触球式回转支承，其特征在于，两个所述第一主接触点(A1)所在的滚道偏心圆弧之间设有第一主润滑油道(51)，所述第一主接触点(A1)所在的滚道偏心圆弧，与所述第一辅接触点(A2)所在的滚道偏心圆弧之间设有第一辅润滑油道(52)；两个所述第二主接触点(B1)所在的滚道偏心圆弧之间设有第二主润滑油道(61)，所述第二主接触点(B1)所在的滚道偏心圆弧，与所述第二辅接触点(B2)所在的滚道偏心圆弧之间设有第二辅润滑油道(62)。

9.一种接触球式回转支承，包括外圈滚道、内圈滚道及位于二者之间的钢球(3)；所述钢球(3)与所述外圈滚道之间具有两个第一主接触点(A1)，所述钢球(3)与所述内圈滚道之间具有两个第二主接触点(B1)；所述钢球(3)与所述外圈滚道之间还具有第一辅接触点(A2)，所述钢球(3)与所述内圈滚道之间还具有第二辅接触点(B2)；所述第一辅接触点(A2)和所述第二辅接触点(B2)的数目均为一个；其特征在于，两个所述第一主接触点(A1)对称分布于滚道中心平面(4)的两侧，所述第一辅接触点(A2)位于所述滚道中心平面(4)内；两个所述第二主接触点(B1)对称分布于所述滚道中心平面(4)的两侧，所述第二辅接触点(B2)位于所述滚道中心平面(4)内。

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