CN1024584C - 新型推力向心滚动轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明新型推力向心滚动轴承，特别适用于高速铁路运输车及相应载荷的装置，包括圆柱轴承和球轴承，其特征在于：
圆柱轴承是用于径向载荷的径向轴承部分，球轴承是用于轴向载荷的轴向球轴承部分，轴承外圈包括径向轴承外圈部分和球轴承外端圈部分，轴承内圈包括径向轴承内圈部分和球轴承内端圈部分；在高速运转时球的离心力由外端圈部分的内圆周壁承受。本发明适于承受径向和轴向同时存在的重载荷，阻力小，效率高，磨损轻，寿命长，可靠性高是大有经济开发价值的新技术。

Description

本发明涉及一种滚动轴承，包括圆柱轴承和球轴承。
在美国专利文献US4422697中已经公开了一种组合轴承，包括圆柱轴承和球轴承。其中球轴承是一种止推径向轴承，它既能承受径向载荷也能承受一定的轴向载荷。很明显，这种轴承只能用于一般小载荷低转速的工况下，如本文是一个变速箱用轴承。其中径向止推轴承要承受两个相互垂直方向的载荷，所以其受力关系是不可能完全合理的，因而它不能用于重载荷，高转速的情况，例如，现在的铁路运输用轴承，特别是高速列车上的轴承，成为发展高速列车的重要前提。现有的铁路用轴承多为锥柱轴承和圆柱轴承。但是这些锥体轴承或组合轴承，远远不能满足强度要求，也就是说，实际上在铁路运输中因为轴承损坏而导致重大事故的情况是经常发生的，但是在目前技术上却是难以避免的。
为此，本发明目的在于提供一种新型推力向心滚动轴承，它能克服现有技术中存在的缺陷，合理设置受力关系，从而最佳利用构件能力，进而使结构紧凑，同时减少磨擦和磨损，所以延长了轴承工作寿命并特别适于具有径向和轴向重载荷的高速运转工况。
这一任务本发明是如此解决的，一种新型推力向心滚动轴承，包括圆柱轴承和球轴承，其特征在于：
圆柱轴承设置成用于径向载荷的径向轴承部分，球轴承设置成用于轴向载荷的轴向球轴承部分;轴承外圈包括径向轴承外圈部分和球轴承外端圈部分;轴承内圈包括径向轴承内圈部分和球轴承内端圈部分;在高速运转时球的离心力由球轴承外端圈部分的内周壁承受。
本发明的一个优选方案是，设置一个径向圆柱轴承和一个轴向球轴承，轴承外、内圈都为一体式 结构并截面成阶梯形，其中，球轴承的滚动轨迹圆小于圆柱轴承的滚动轨迹圆;滚球与球轴承内端圈的外圆周壁有一小间隙。
本发明又一个优选方案是，设置两列径向圆柱轴承和一个轴向球轴承，轴承外、内圈是一体式结构并截面为阶梯形式，其中，球轴承的滚动轨迹圆小于圆柱轴承的滚动轨迹圆，球与球轴承内端圈外圆周壁有一小间隙。
本发明又一优选方案是，设置两套球轴承并分别置于圆柱轴承的两端部，而圆柱轴承为一列或两列;轴承内圈为一体式结构并截面成“”形和内圆相等;球的滚动轨迹圆小于圆柱轴承的滚动轨迹圆;轴承外圈包括径向圆柱轴承的外圈和分开的球轴承外端圈，但外圆相等;外端圈设有两个一体式轴向圆环，较小直径圆环内圆用于容置滚球和承受其运动时的离心力;较大的直径圆环与圆柱轴承外圈配合，滚球与内端圈外圆周壁有一小间隙。
本发明再一个优选方案是，球轴承为两套并分别置于圆柱轴承的两端部，圆柱轴承为一列或两列，轴承内圈为一体式结构并且内圆孔相同;球的滚动轨迹圆小于圆柱的滚动轨迹圆;轴承外圈包括分开的圆柱轴承外圈和球轴承外端圈，外端圈截面为“”形状，端圈内圆周面用于容置球和承受其运动时的离心力，球和轴承内承外圆壁有一小间隙。
本发明又一个优选方案是，球轴承内端圈和外端圈的垂直环壁上分别置有比球曲率半径稍大的圆形轨迹凹槽，还设置有润滑油孔和密封装置。
本发明是一种新型滚动轴承结构，其根本和独特的特点是：同一轴承内装有圆柱轴承部分和球轴承部分，圆柱轴承用于承受径向载荷而球轴承担负轴向载荷，所以当轴承既承受径向载荷又承受轴向载荷时，由两种滚动体分别来承担，从而不增加滚动体与滚道接触处的正压力，而且径向载荷沿滚子长度方向分布均匀;在轴向负荷作用下，球与滚道间是滚动摩擦，高速运转时球产生的离心力由外端圈内圆壁来承担，保持架不承受离心力，只起使滚动体沿圆周方向分布均匀的作用，因此本发明新型推力向心滚动轴承完全克服了现有各类滚动轴承在承受两种载荷（径向和轴向）时所产生的一切缺点。
下面，借助附图中的几个实施例，详细描述本发明。
图1是本发明轴承一个实施例纵剖简图
图2是本发明轴承另一方案纵剖简图
图3是本发明轴承又一方案纵剖简图
图4是本发明轴承再一方案纵剖简图
图5是本发明轴承又一方案纵剖简图
图6是本发明轴承再一方案纵剖简图。
参见图1-6，其中，编号1为轴承内圈，2为滚柱保持架，3为圆柱滚子，4为轴承外圈，4-1为球轴承的外端圈部分，5为球体，6为球保持架，7为密封装置。
图1中的推力向心滚动轴承是本发明的一个实施例，其中，轴承外圈和内圈都是一体式结构并且截面成阶梯形式，从而使结构紧凑且合理，同时，球轴承的球滚动轨迹圆小于圆柱轴承的滚动轨迹圆。还有，球轴承的球和轴承内端圈的外圆周壁间有一小间隙（图中都可明显看出），这样的结构利于加工制造和润滑。这样，当轴承被施加径向和轴向两种作用力时，圆柱滚子承受径向力，球轴承担负轴向力，因而受力分配科学，导致的优点是：（1）在轴向载荷下，球与滚道间纯是滚动摩擦。（2）在径向载荷下沿圆柱滚子长度方向分布均匀，因为滚子不受轴向力作用，没有力矩产生。（3）球承受轴向载荷时，不增加滚动体与滚道接触处的正压力;（4）运转时球产生的离心力由外端圈内周壁来承受，保持架不承受离心力，只起使滚球沿圆周方向分布均匀的作用，由于外端圈比保持架的刚性好，在离心力作用下外端圈变形小，所以球能在正确的滚道中运行，这样就完全克服了现有滚动轴承承受双向（径向和轴向）载荷时所产生的一切缺点。
图2的实施例与图1方案的不同仅在于，设置两列圆柱滚动轴承。关于这个两个实施例，显然，对于轴向力的承受能力主要表现在一个纵方向上。故称为单向推力向心滚动轴承。
为此，下面图3、4、5、6中的实施例是双向推力向心滚动轴承，其能承受两个纵方向的轴向作用载荷。
参见图3、4，这两个实施例间的主要不同在于，图3为单列圆柱滚动轴承，图4为双列圆柱滚动轴承，它们与图1、2中实施方案的不同点在于：设置两个轴向球轴承并分别置于圆柱轴承的两个端部，轴承内圈的内圆是相同直径的，外圆壁仍 为阶梯形即球的滚动轨道圆仍小于圆柱的滚动轨迹圆，轴承外圈包括分开的径向圆柱轴承外圈和球轴承的外端圈4-1，并外圆周相同;外端圈设有两个一体的轴向圆环，较小直径的圆环用于容置球体和承受其运动时的离心力，较大直径的圆环用于和径向轴承外圈4配装，还可以设有密封装置7。设计这两种双向推力向心滚动轴承是专门用于现在的铁路客货列车上，而不需改变轴箱上其它零件的形状尺寸，换两个垫圈即可，除具有图1、2中轴承的优点外，还设置了密封装置，采用脂润滑;也可以制有油孔而用油润滑（图中未示出）。
图5、6是又一类型的两个实施例，其和图3图4中轴承的主要不同在于：轴承外圈虽然也分为径向圆柱轴承外圈和球轴承外端圈，但外端圈截面成“ ”形（或称阶梯形），并制有润滑油孔，是为新型客货列车及高速火车设计的，安装它需要改变轴箱上轴承盖的形状及尺寸。其与图3、4的轴承方案比还有下列优点：（1）外圈宽度小、轴承总重轻，节省材料（2）轴承盖支承在轴承球所在圆周上，使轴各载荷传递合理，端圈变形小，提高了抗疲劳强度（3）端圈加工容易（4）可采用压力油循环润滑，除减少内摩擦阻力外，还有冷却轴承及冲洗轴承内杂质的作用，使轴承长期处于良好的工作状态。所以此类轴承适于高速火车、列车，最大速度可超过500公里/小时。
图1和2的轴承是为了那些除径向外只承受单向轴向载荷的中型或重型机械设计的如装有斜齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆的装置上。
总之本发明理想地实现了本发明任务和产生了积极的效果。虽然本申请只描述了六个具体实施方案，但本发明的保护范围绝不局限于此。

Claims (6)

1、一种特别适用于高速铁路运输及相应载荷的新型推力向心滚动轴承，包括圆柱轴承和球轴承，其特征在于：
圆柱轴承设置成用于径向载荷的径向轴承部份，球轴承设置成用于轴向载荷的轴向球轴承部分，轴承外圈包括径向轴承外圈部分和球轴承外端圈部分，轴承内圈包括径向轴承内圈部分和球轴承内端圈部分，在高速运转时滚球的离心力由球轴承外端圈部分的内圆周壁承受。
2、按权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于：设置一个径向圆柱轴承和一个轴向球轴承;轴承外圈和轴承内圈都是一体式结构并且截面成阶梯形结构，其中，球轴承的滚动轨迹圆小于圆柱轴承的滚动轨迹圆，滚球与轴承内端圈的外圆周壁有一小间隙。
3、按权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于：
设置两列径向圆柱轴承和一个轴向球轴承，轴承外圈和内圈是一体式结构并截面为阶梯形式，其中球轴承的滚动轨迹圆小于圆柱轴承的滚动轨迹圆，球轨承的球与内端圈的外圆周壁有一小间隙。
4、按权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于：
球轴承为两套，分别置于圆柱轴承的两端，圆柱轴承为一列或两列;轴承内圈为一体式结构并截面成
Figure 901013617_IMG2
”形且内圆相同;球的滚动轨迹圆小于圆柱的滚动轨迹圆;轴承外圈包括径向圆柱轴承的外圈和球轴承的外端圈并为分开式，但外圆相同，外端圈设有两个一体式轴向圆环，较小直径圆环用于容置滚球和承受其运动时的离心力;较大直径圆环和径向圆柱轴承的外圈配合，球与内端圈外周壁有一小间隙。
5、按权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于：
球轴承为两套并分别置于圆柱轴承的两端，而圆柱轴承为一列或两列;轴承内圈为一体式结构并且内圆相同;球的滚动轨迹圆小于圆柱的滚动轨迹圆;轴承外圈包括分开的圆柱轴承外圈和球轴承外端圈;外端圈截面为“
Figure 901013617_IMG3
”形结构，外端圈内圆周壁用于容置球和承受其运动的离心力，球和轴承内端圈外壁有一小间隙。
6、按权利要求2-5之一所述的滚动轴承，其特征在于：
还设有润滑油孔和密封装置，球轴承内端圈和外端圈的垂直环壁上分别置有比球曲率半径稍大的圆形轨迹凹槽。
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