CN102588449A - 轴承的轴向均载装置及其选配方法 - Google Patents

轴承的轴向均载装置及其选配方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种轴承的轴向均载装置及其选配方法，包括轴、套装在轴上的两个轴承及抵挡在任意一个轴承的外环的挡块；每一个轴承包括外环，轴承的轴向均载装置包括弹性元件，弹性元件安装在两个轴承的外环端面之间。通过计算装配状态下轴承的预紧力F0，结合与挡块配合的轴承的轴向游隙δ，确定弹性元件，再获得挡圈的长度；将本发明安装完成后，本发明的两个轴承能够承担相同大小的轴向载荷，实现均载。本发明的制造难度和制造成本都比较低，且两个轴承的均载能力和使用寿命都得到了提高。

Description

轴承的轴向均载装置及其选配方法
技术领域
本发明涉及轴承领域，特别地，涉及一种轴承的轴向均载装置。此外，本发明还涉及一种包括上述轴承的轴向均载装置的选配方法。
背景技术
航空发动机主轴上安装双半内环轴承，由于航空发动机的功重比要求，轴承的径向尺寸受到限制，因此，当轴向载荷较大时，需用一对双半内环轴承来承担。
现有技术是通过匹配轴承内、外径和轴向游隙值，并磨配外环和内环的高度差，然后成对供应。这种技术对轴承的制造精度，特别是磨配外环和内环的高度差有很高的要求。一般的，消除轴向游隙值后，两轴承内、外环高度差的差值应不大于0.0015mm，因此其制造成本很高，制造难度很大。
即使两轴承各方面均满足要求，在精度要求范围内也还是有一定的制造误差，从而造成两轴承轴向载荷不可能实现基本均载。这杆，承担重载荷的轴承的寿命将降低。
发明内容
本发明目的在于提供一种轴承的轴向均载装置及其选配方法，以解决两个轴承配合工作时，承担载荷不均衡的技术问题。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种轴承的轴向均载装置，包括轴、套装在轴上的两个轴承及抵挡在任意一个轴承的外环端面的挡块；每一个轴承包括外环，轴承的轴向均载装置包括弹性元件，弹性元件安装在轴承的外环端面和轴承的外环端面之间。
进一步地，轴承的轴向均载装置还包括套装在轴上的挡圈，挡圈的相对两端面分别抵顶在两个轴承的内环的端面之间。
进一步地，弹性元件的弹性力等于与轴承的预紧力F0。
进一步地，弹性元件为弹簧。
进一步地，每一个轴承的内环分别包括两个相同结构的半内环。
根据本发明的另一方面，还提供了一种轴承的轴向均载装置的选配方法，其包括对上述轴承的轴向均载装置进行选配，包括以下步骤：
步骤S1：计算轴承的预紧力F0，其中，预紧力F0＝(F-2kδ)/2，其中，F表示轴在稳定工作状态下的轴向工作载荷，k表示弹性元件的弹性系数，δ表示与挡块相互抵挡的轴承的轴向游隙值；
步骤S2：根据预紧力F0和轴向游隙值δ，确定弹性元件；
步骤S3：根据弹性元件的刚度以及预紧力F0，获得长度确定的挡圈。
进一步地，挡圈的长度与弹性元件弹力等于预紧力F0时的长度相匹配。
本发明具有以下有益效果：本发明的轴承的轴向均载装置及其选配方法，在两个轴承之间安装有弹性元件；通过计算装配状态下轴承的预紧力F0，结合该轴承的游隙轴δ，确定弹性元件，再获得挡圈的长度；将本发明安装完成后，本发明的两个轴承能够承担相同大小的载荷，实现均载。本发明的制造难度和制造成本都比较低，且两个轴承的均载能力和使用寿命都得到了提高。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的轴承的轴向均载装置的结构示意图；以及
图2是本发明优选实施例的轴承的轴向均载装置的工作状态示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1，本发明的优选实施例提供了一种轴承的轴向均载装置，包括轴1、套装在轴1上的两个轴承2、3、安装在两个轴承2、3之间的弹性元件4、挡圈5和挡块6。
在本实施方式中，轴承2、3均为角接触球轴承，且轴承2、3的内环分别包括两个相同结构的半内环。
具体地，弹性元件4的两端分别安装在轴承2的外环的端面和轴承3的外环的端面上。优选地，弹性元件4为弹簧。挡圈5套装在轴1上，且挡圈5的相对两端面分别抵顶在轴承2的内环的端面和轴承3的内环的端面之间。
在本实施方式中，挡块6安装在轴承2的外环上，以阻挡轴承2的外环向左运动。在其他的实施方式中，挡块6也可装在轴承3的外环，以阻挡轴承3的外环向右运动。
选配上述轴承的轴向均载装置的弹性元件4和挡圈5，具体包括以下几个步骤：
步骤S1：计算轴承的预紧力F0；
F0＝(F-2kδ)/2，
其中，F表示轴1在稳定工作状态下的轴向工作载荷；
k表示弹性元件4的弹性系数；
δ表示与挡块6相连接的轴承的轴向游隙值。
在本实施方式中，δ表示轴承2的轴向游隙值。
步骤S2：根据上述步骤S1计算的预紧力F0和轴承的游隙值δ，确定弹性元件4；
优选地，在实际应用中，根据得到的预紧力F0和轴承的游隙值δ，从而制作符合条件的弹性元件4。
步骤S3：根据上述步骤S2确定的弹性元件4的刚度以及上述步骤S1计算的预载荷F0，获得长度确定的挡圈5；
具体地，压缩弹性元件4，使弹性元件4的弹力等于预紧力F0时，挡圈5的长度与弹性元件4的长度相匹配。
选配好上述的弹性元件4和挡圈5后，即可对本发明的轴承的轴向均载装置进行安装，具体安装过程如下：
将轴承2安装在轴1上，使轴承2的外环抵靠挡块6，然后将上述步骤S3确定的挡圈5和轴承3顺次套装在轴1上，然后将弹性元件4的两端固定安装在两个轴承2、3的外环上，调节弹性元件4，使得两个轴承2、3的内环分别顶抵挡圈5。
将轴承的轴向均载装置按上述安装过程安装好，此时的轴承2、3都受到了弹性元件4的压力，轴承2受到弹性元件4方向向左的压力，而轴承2外环的第一端安装有挡块6，挡块6阻挡轴承2的外环向左运动，轴承2的内环的位移相对于轴承2的外环的位移向右，所以轴承2受到的预紧力F01方向向右；而整个轴承的轴向均载装置的预紧力应该为0，所以轴承3受到的预紧力F02应向左，轴承3的内环的位移相对于外环的位移向左。预紧力F01、F02的大小相等，方向相反，且都与上述的预紧力F0的大小相等。
请结合参见图2，使用本发明轴承的轴向均载装置，即是：
当轴1开始转动，轴1作用于轴承3的内环和轴承2的内环，方向向左。随着轴向力F的增大，作用在轴承2内环的轴向力会逐渐将轴承2的预紧力F01卸载到0。此过程中，轴承内环无移动，弹性元件压缩量也不变，因此虽然轴承2的预紧力F01逐渐卸载到0，但轴承3的预紧力F02不变。
轴向力F继续增大，轴承2受到的轴向力F1的方向就会发生改变，向左方向的轴向力F就会使轴承2的内环随轴1一同向左运动，当轴1带动轴承2的内环移动的瞬间，轴1也带动轴承3克服弹性元件4的压力随着轴承2的移动而移动，此时弹性元件4的压缩量逐渐增大。
当轴承2的内环运动的距离等于轴承2的轴向游隙值δ，轴承2将不能再移动。由于挡圈5的作用，轴承3也会停止移动，此时轴承3受到的轴向载荷F2等于弹性元件4的弹力，即为原有的预紧力F01与弹性元件4的增力Fδ之和，即F2＝F02+Fδ，Fδ＝kδ，F02＝F0，所以F2＝F0+Fδ。
由于弹性元件4的刚度小于挡圈5的刚度，轴向力F继续增大，此后的轴向力F的增量将全部加载到轴承2，直至轴向力F达到稳定的工作点。此时的轴承2受到的轴向载荷F3为F3＝F-F2，而F2＝F0+Fδ，F0＝(F-2kδ)/2，Fδ＝kδ，由此得到F3＝F/2，因此，轴承2和轴承3各承担一半的轴向载荷，能够实现均载。
需要说明的是，在轴向力F未达到稳定的工作载荷前，轴向力F为一个逐渐增大的变量。
在其他的实施方式中，当轴向力F的方向向右时，将挡块6安装在轴承3的外环，两轴承2、3也可实现对轴向力F的均载。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种轴承的轴向均载装置，包括：轴(1)、套装在所述轴(1)上的两个轴承(2、3)及抵挡在任意一个所述轴承外环端面的挡块(6)；每一个所述轴承(2、3)包括外环，其特征在于，所述轴承的轴向均载装置包括弹性元件(4)，所述弹性元件(4)安装在所述轴承(2)的外环端面和所述轴承(3)的外环端面之间。
2.根据权利要求1所述的轴承的轴向均载装置，其特征在于，所述轴承的轴向均载装置还包括套装在所述轴(1)上的挡圈(5)，所述挡圈(5)的相对两端面分别抵顶在两个所述轴承(2、3)的内环端面之间。
3.根据权利要求1所述的轴承的轴向均载装置，其特征在于，所述弹性元件(4)的弹性力等于与所述轴承(2、3)的预紧力F0。
4.根据权利要求1所述的轴承的轴向均载装置，其特征在于，所述弹性元件(4)为弹簧。
5.根据权利要求1所述的轴承的轴向均载装置，其特征在于，每一个所述轴承的内环分别包括两个相同结构的半内环。
6.一种轴承的轴向均载装置的选配方法，其特征在于，对所述权利要求1至5的任意一种轴承的轴向均载装置进行选配，包括以下步骤：
步骤S1：计算所述轴承的预紧力F0，其中，所述预紧力F0＝(F-2kδ)/2，其中，F表示所述轴(1)在稳定工作状态下的轴向工作载荷，k表示所述弹性元件(4)的弹性系数，δ表示与所述挡块(6)相互抵挡的所述轴承的轴向游隙值；
步骤S2：根据所述预紧力F0和所述轴向游隙值δ，确定所述弹性元件(4)；
步骤S3：根据所述弹性元件(4)的刚度以及所述预紧力F0，获得长度确定的所述挡圈(5)。
7.根据权利要求6所述的轴承的轴向均载装置的选配方法，其特征在于，所述挡圈(5)的长度与所述弹性元件(4)弹力等于所述预紧力F0时的长度相匹配。
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