CN102562794A

CN102562794A - 一种钢丝滚道轴承及其制造方法

Info

Publication number: CN102562794A
Application number: CN2012100416874A
Authority: CN
Inventors: 丁太虎
Original assignee: Weihai Lio Taijing Automation Co Ltd
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2012-07-11

Abstract

一种钢丝滚道轴承，其基本结构设有滚珠、滚子、保持架、滚珠钢丝滚道圈、滚子钢丝滚道圈、外支撑环和内支撑环，其特征在于：圆形的滚珠钢丝滚道圈和、扁平的滚子钢丝滚道圈分别安装在外支撑环和内支撑环的槽中；滚珠和圆柱形的滚子安放在同一保持架的圆柱孔和矩形孔中。滚珠可在圆钢丝滚道圈的磨削面上滚动，滚自可以在扁钢丝滚道圈的磨削面上滚动。按照本发明提供的方法制造的钢丝滚道轴承兼有滚珠和滚子两种轴承的特性，也就是可同时承受离心力和轴向力。

Description

一种钢丝滚道轴承及其制造方法

技术领域

本发明涉及到一种滚动轴承，具体的说是一种可同时承受离心力和轴向力的钢丝滚道轴承，属机械领域，可广泛的应用在各种旋转运动的机械结构当中，如工业用机器人的关节部或旋转部、机械手旋转部、精密旋转工作台、测量仪等，特别适用于大型转盘类机械设备如医疗设备的MRI、CT等检测设备中，以及航空发动机中的压气机。

背景技术

目前市场上有一种钢丝滚道轴承，是以经过研磨的环状淬硬钢丝做滚道，这种钢丝滚道被安装在使用较软材质做成的内外或上下支撑环中，这种钢丝滚道轴承可节约大量昂贵的轴承钢，同时还能达到同等滚动轴承的性能要求。

单列或多列钢丝滚道球轴承已为大家所熟悉，钢丝滚道球轴承使用钢丝作为球轴承的滚道，安装在一个外圈和一个内圈或者一个上圈和一个下圈内，每一列球所对应的外圈和内圈或上下圈都布置两根钢丝滚道。这种钢丝滚道球轴承能够承受的离心力只能是所承受的轴向力的一小部分。另外，这种钢丝滚道球轴承不适合高转速运转环境。

此外，还有一种钢丝滚子轴承也是为大家所熟悉的，这种轴承使用弹簧钢丝作为圆柱滚子的滚动面，弹簧钢丝被嵌入在支撑结构的环形槽里，圆柱滚子通过保持架保持距离，在弹簧钢丝的滚动面上滚动。这种钢丝滚子轴承能够承受很高的离心力，但不具备承受轴向力的能力。

所以发明一种可同时承受离心力和轴向力的钢丝滚道轴承很有必要。

发明内容

本发明提供了一种使用具有高硬度的环状钢丝做滚道，使用普通材质做支撑环，兼有滚珠和滚子两种轴承的特性，也就是可同时承受离心力和轴向力的钢丝滚道轴承及其制造方法。

本发明的优点是：

1.使用钢丝做滚道的方法，制造出具备标准滚动轴承性能的低成本滚动轴承；

2.内含滚珠和滚子的钢丝滚道轴承，可同时承受离心力和轴向力；

3.本发明中涉及到的各种制造方法可轻松的实现本发明中提到的各种轴承结构。

附图说明

图1是本发明中使用的一种基本结构的截面图。

图2是图1中装有滚珠1和滚子2的保持架3展开图的一部分。

图3是将外支承环8分成两部分的另一种方式。

图4是一种滚子扁钢丝滚道的安装方式，该钢丝滚道被安装在滚珠滚道的两侧。

图5是滚子扁钢丝滚道的安装在滚珠滚道的两侧的另一种形式，且该扁钢丝滚道由一列圆钢丝代替。

图6是图4和图5中使用的保持架103和滚子102与滚珠1的展开图的一部分。

图7是一种可调节滚动间隙的钢丝滚道轴承的结构截面图。

图7a是图7中楔块18的俯视图。

图7b是图7中弹性环17的部分展开图。

图7c是图7a中的侧向剖面图。

图8和图9中是两种不同的调整环结构。

图10示意了函数

中各要素的关系。

图11是另外一种能够承受双向轴向或倾斜的较高负荷的推力滚子球轴承结构示意图。

图12中所示的是一种可以承受较高的单方向的轴向力的钢丝球滚子轴承的结构截面图。

具体实施方式

一种钢丝滚道轴承及其制造方法，其基本结构如图1所示，设有滚珠1、滚子2、保持架3、滚珠钢丝滚道圈6和6’、滚子钢丝滚道圈7和7’、外支撑环8和内支撑环9。其中圆钢丝滚道圈6和6’、扁钢丝滚道圈7和7’分别安装在外支撑环8和内支撑环9的槽B2、B3和B2’和B3’中；如图2所示，滚珠1和圆柱形的滚子2安放在保持架3的球形孔B4和圆柱孔B5中，为了实现安装，保持架3被分割成上下两部分31和32，两者使用螺丝33连接在一起。被安放在保持架3的圆柱孔B4中的滚珠1可在圆钢丝滚道圈6和6’的磨削面上滚动，保持架3的矩形孔B5中的滚子2可以在扁钢丝滚道圈7和7’的磨削面上滚动。

这种基本结构的中的保持架可以是由镜像的两部分31和32装配而成，使用位于滚珠和滚子之间的螺栓33将两部分结合在一起。安装在内支撑环9中的钢丝滚道圈6’和7’可以做成具有一个分断点的开口环，因为这种钢丝圈除具有一定硬度外还有一定的弹性，可以方便的安装在内支撑环9的相应槽中。外支撑环8可以做成两个半圆环，通过螺栓10连接并使用销11定位。两个半圆形环之间的接缝处可以嵌入合适的垫片，以此达到调整轴承的灵活性。

当调整到滚子2没有运行间隙时，滚珠与圆钢丝滚道6和6’要留有少许间隙，当轴承内支撑环9受到箭头13方向的一个轴向力时，滚珠1会绕着轴62-63旋转，同理当受到相反方向的轴向力时，滚珠1则会绕着轴61-64旋转。因此这种轴承在离心力作用时滚珠几乎没有负荷。

圆钢丝滚道圈6和6’、扁钢丝滚道圈7和7’的滚动面可以使用滚压工艺增加钢丝的强度，但更好的方法是在使用前进行预磨已达到所需的圆柱面或圆弧面。

扁钢丝滚道圈7和7’可以使用比滚珠与圆钢丝滚道6和6’材料软1/3的材料制成，其滚动面还可以进行滚压操作，以确保滚动面上圆柱滚子能够精确滚动。

为了不让轴承内部的润滑剂流出，同时也为了不让外界的灰尘不进入轴承内部，需要在轴承两端的内外环之间设置密封件12，最好采用迷宫式密封结构。

图3中示例的是一种将外套分成两部分的另一种结构形式，使用螺栓14将两部分108和108’连接在一起，这种结构的外环在径向上不能调节圆柱滚子的运动间隙，这样就必须将外支撑环8和内支撑环9的槽B2、B3和B2’和B3’的直径公差规定的很小。

图4和图5中示例了另一种滚子和滚子滚道形式，图中的扁钢丝滚道107和207不是被布置在圆钢丝滚道6之间，而是被分别放置在其的两边，圆柱滚子102相应的做成能够穿过保持架而横跨在两边扁钢丝滚道107和207上，这样不管扁钢丝滚道还是圆柱滚子都可以向两侧延伸，所以能够承受更高的径向载荷。图5中的滚子滚道由一整列成型钢丝107构成，该滚子滚道的内径和外径部位都被削平和研磨，保障了滚子能够很好的运行。

这种结构中的保持架不再是轴向略长而壁厚较薄的形状，而是轴向稍扁的环形，只需径向预留出同滚珠1和滚子102相应直径的孔，如图6所示。

图7展示了另一种调节间隙的结构形式，外支撑环8的截面呈L形，其内表面设有内螺纹B6，设有外螺纹的螺纹环15和带有两侧凹槽21的弹性环17与之相配，当拧紧螺纹环15时，其锥面B7挤压弹性环17使之产生径向变形而起到对钢丝滚道圈均匀的紧固调节作用，螺纹环15有一个径向开口槽B8，该槽的一端设有带对称斜面B9的槽，槽中的楔块18可通过两个螺钉20的拧紧对已调整好的螺纹环15进行锁紧。这种结构可以在一个较宽的范围内对钢丝滚道圈进行准确的、可重复的自动定心调整，并可借助楔块18将螺纹环15随时定位在任意位置。

如果这种螺纹环的调节结构不再能承载调节轴承的应力时，可以使用如图8和图9所示的没有螺纹环的结构，通过调节固定螺丝120或220，即可起到同样的调节作用。

结构上和图1相符的图10用于说明下列问题：在一个滚动圈内布置滚珠和圆柱滚子并且交替顺序时必须避免，一个滚动体超过其他的滚动体的情况，并且还必须避免因为超前滚动体还可能产生的不必要的摩擦。

一个滚动体超过其他滚动体的情况可以通过以下的方式避免，滚子半径r2和r3要大小不同，即通过下面这个函数得出：

r_{3} = \frac{r_{2} (R + r_{1})}{R - r_{1} + 2 r_{3}}

在函数中：

R是滚动圆的半径；

r₁是圆柱滚子的半径；

r₂和r₃是两侧球滚动面中心一半的距离。

这个函数的条件可以很容易满足，因为球轴承座圈可以布置在离球中心任意的距离，并且r₂和r₃的大小差别不大。

例如，一个直径为980mm钢丝球滚子轴承-旋转连接装置，并配有一个大小为35mm滚珠和一个直径为36mm的滚子，得出的结果是r2约为12.37mm，r3约为12.65mm。

对于一开始就在滚珠和钢丝之间设置间隙的结构，有一种滚动体超前的情况只能对滚珠的一个轴向应力产生影响。

图11是另外一种推力滚子球轴承的结构示意图，这种结构特别适用于承受轴向或倾斜的较高负荷。外支承环308为每一侧的轴承都装配一个螺纹环315和315’。两个螺纹环都带有由切槽25和凸缘26构成的锁紧装置，借助螺丝320即可将螺纹环固定。

图1中不固定方向的轴向力由两根对角相对的钢丝承载，而图11中不固定方向的轴向力由四根钢丝承载，所以这种结构的轴承可以承受轴向或倾斜的负荷。

图12中所示的这种结构可以承受较高的单方向的轴向力F，在这个示例当中，滚珠钢丝滚道圈6和6’分别安放在滚珠滚动平面的两侧，这样支承角度α₁和α₂可以变小。此外，滚珠钢丝滚道圈6和6’与滚珠301之间的接触点341、342、343、344要位于设计好的带有滚动角度β的滚道圆锥面327上，这样就可以保证滚珠在滚动时不产生相对滑动的干涉。再配合使用尽可能窄的滚动面，做出来的轴承就不会发生轴承温升超限的情况，从而安全性得到提高。

上述轴承的外环308可以由两个半环构成，如图1中的外环8一样用螺栓310和销311固定和定位。如果做成整环结构则必须给用于安装钢丝环的各槽规定极微小的公差。

Claims

1.一种钢丝滚道轴承，其基本结构设有滚珠(1)、滚子(2)、保持架(3)、滚珠钢丝滚道圈(6)和(6’)、滚子钢丝滚道圈(7)和(7’)、外支撑环(8)和内支撑环(9)，其特征在于：圆形的滚珠钢丝滚道圈(6)和(6’)、扁平的滚子钢丝滚道圈(7)和(7’)分别安装在外支撑环(8)和内支撑环(9)的槽(B2)、(B3)和(B2’)和(B3’)中；滚珠(1)和圆柱形的滚子(2)安放在同一保持架(3)的圆柱孔(B4)和矩形孔(B5)中。滚珠(1)可在圆钢丝滚道圈(6)和(6’)的磨削面上滚动，滚子(2)可以在扁钢丝滚道圈(7)和(7’)的磨削面上滚动。

2.根据权利要求1所述的一种钢丝滚道轴承，其特征在于：所述滚珠(1)的钢丝滚动圈(6)和(6’)为圆形截面，圆柱滚子(2)的钢丝滚动圈(7)和(7’)为扁状截面，两者的滚动面均经过研磨。

3.根据权利要求1、2所述的一种钢丝滚道轴承，其特征在于：所述扁钢丝圈(7)和(7’)可以布置在两根圆钢丝滚动圈(6)和(6’)之间，也可以布置在两根圆钢丝滚动圈(6)和(6’)外侧。

4.根据权利要求1所述的一种钢丝滚道轴承，其特征在于：所述滚珠(1)的圆钢丝滚动圈(6)和(6’)由成型钢丝制成。

5.根据权利要求1所述的一种钢丝滚道轴承，其特征在于：当扁钢丝圈(7)和(7’)布置在两根圆钢丝滚动圈(6)和(6’)之间时，圆柱滚子(2)的长度比位于同一个保持架(3)里的滚珠(1)的直径要短；当扁钢丝圈(7)和(7’)布置在两根圆钢丝滚动圈(6)和(6’)两侧时，圆柱滚子(102)的长度比位于同一个保持架(103)里的滚珠(1)的直径长。

6.根据权利要求1所述的一种钢丝滚道轴承，其特征在于：圆钢丝滚动圈和滚珠(1)之间的间隙比位于同一个保持架里的滚子(2)与扁钢丝圈之间的间隙要更大。

7.根据权利要求1所述的一种钢丝滚道轴承，其特征在于：当受到轴向力时，滚珠(1)绕着与受力方向呈最低约45°角倾斜的轴滚动。

8.根据权利要求1、3所述的一种钢丝滚道轴承，其特征在于：扁钢丝滚动圈(7)和(7’)的材质比圆钢丝滚动圈(6)和(6’)的材质软。

9.根据权利要求1所述的一种钢丝滚道轴承，其特征在于：可以利用带有内螺纹的外支承环(8)和带有外螺纹与内圆锥面的螺纹环(15)对带有外圆锥面和两侧均匀分布且两侧相互错开的槽的楔形圈(17)进行径向挤压，以此产生对钢丝滚道与滚珠和滚子间隙的调整。

10.根据权利要求1、9所述的一种钢丝滚道轴承，其特征在于：所述螺纹环(15)的结构还可以做出没有螺纹的，利用沿圆周分布的轴向螺丝对其进行调整和固定。

11.根据权利要求1所述的一种钢丝滚道轴承，其特征在于：外支承环(8)可以用一个经过其回转轴心线的平面将其分成两个半圆环，通过螺栓(10)连接并使用销(11)定位，两个半圆形环之间的接缝处可以嵌入合适的垫片，以此达到调整轴承的灵活性。

12.根据权利要求1所述的一种钢丝滚道轴承，其特征在于：外支承环(8)还可以用一个平行于其端面且过滚珠中心的平面将其分成镜像的两部分108和108’，使用螺栓14将两部分108和108’连接在一起。

13.根据权利要求1所述的一种钢丝滚道轴承，其特征在于：位于滚珠外侧的滚动半径r₂与内侧的滚动半径r₃有所不同，它们与滚动圆半径R和滚子(2)半径r₁之间的关系可通过下列函数得出：

14.根据权利要求1所述的一种钢丝滚道轴承，其特征在于：在一个支承环对中几个钢丝球滚子轴承可以并排或重叠的嵌在一起。

15.根据权利要求1所述的一种钢丝滚道轴承，其特征在于：两个较小直径的钢丝滚动圈(306)要稍微靠拢一些，这样使滚珠(301)和钢丝滚动圈(306)之间接触点(341、342、343和344)位于设计好的滚道圆锥(327)上。

16.根据权利要求1所述的一种钢丝滚道轴承，其特征在于：在对圆钢丝滚道圈(6)和(6’)的滚动面进行研磨时，在其横断面上需要使磨削面垂直于滚珠中心与滚动钢丝中心的连线。