CN102974972A - 轴承定压预紧装置及其选配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴承定压预紧装置及其选配方法，包括固定设置的第一轴承、可轴向调节活动的第二轴承及抵靠于第二轴承自由端的预载组件；预载组件为可压缩的弹性组件；第一轴承和第二轴承均为角接触球轴承。本发明的轴承定压预紧装置，第二轴承外环的自由端抵靠于可压缩的预载组件，预载组件使得第一轴承和第二轴承在受工作载荷F加载的过程中，始终保持两轴承不会出现载荷换向，从而避免了在载荷换向的卸载过程中，轴承易发生轻载打滑或严重磨损等现象；此外，预载组件通过设置不同数目的调整垫圈可方便快捷的调整弹性垫圈的压缩量，获得所需的轴承预紧；第二轴承自由端沿轴向可调，能自动消除温度对轴承预载的影响。

Description

轴承定压预紧装置及其选配方法

技术领域

本发明涉及轴承领域，特别地，涉及一种轴承定压预紧装置。此外，本发明还涉及一种包括上述轴承定压预紧装置的选配方法。

背景技术

现有的角接触球轴承的轴向预载方案主要是轴向均载，参见图3，轴向均载利用弹性元件73的压缩性、双半内环角接触球轴承71、72的双向承载特性制备，轴承71的外环的第一端固定，其第二端通过弹性元件73与轴承72的外环的第一端连接，轴承72的外环的第二端为自由端。装配时按计算的预紧力F₀对两轴承71、72进行预紧；参见图4，工作时对两轴承71、72施加工作载荷F，随着工作载荷F的增加，轴承71的轴向承载方向会改变，并在工作点上实现一对角接触球轴承的轴向均载。轴承71在此过程中会出现卸载、载荷换向等变化，从而较易出现轴承71的轻载打滑或严重磨损等情况。

发明内容

本发明目的在于提供一种轴承定压预紧装置及其选配方法，以解决轴向预紧的轴向均载轴承在加载过程中出现卸载、载荷换向带来的轻载打滑或严重磨损等技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种轴承定压预紧装置，包括固定设置的第一轴承、可轴向调节活动的第二轴承及抵靠于第二轴承自由端的预载组件；预载组件为可压缩的弹性组件；第一轴承和第二轴承均为角接触球轴承。

进一步地，预载组件包括弹性垫圈和多个调整垫圈，多个调整垫圈均设置于弹性垫圈和第二轴承的外环之间。

进一步地，第一轴承和第二轴承均设置于转轴和静子之间，轴承定压预紧装置还包括轴套，轴套套设于转轴，并设置于第一轴承和第二轴承之间。

进一步地，还包括锁紧螺母，第一轴承的内环的第一端抵靠于轴套的第一端，第一轴承的内环的第二端由锁紧螺母固定；第一轴承的外环的第一端抵靠于静子的轴肩，第一轴承的外环的第二端由锁紧螺母固定。

进一步地，第二轴承的内环的第一端抵靠于轴套的第二端，第二轴承的内环的第二端抵靠于外部组件固定；第二轴承的外环的第一端抵靠于预载组件，第二轴承的外环的第二端为自由端，自由端沿轴向可调。

根据本发明的另一方面，还提供了一种轴承定压预紧装置的选配方法，其包括以下步骤：

步骤S1：计算轴承的预紧力F₀；预紧力F₀≥1.58tgaF_R±0.5F，对第一轴承1、第二轴承2分别计算预紧力，取其中的最大值作为整个装置的预紧力，其中，F表示轴在稳定工作状态下的轴向工作载荷，a表示轴承的接触角，F_R表示作用于轴承的径向载荷；步骤S2：根据上述步骤S1计算的预紧力F₀，确定预载组件中的弹性垫圈的厚度t₀；步骤S3：根据上述步骤S2确定的预载组件的刚度以及弹性垫圈的厚度t₀，计算在预紧力F₀的作用下弹性垫圈的剩余厚度A；步骤S4：确定调整垫圈的厚度；

进一步地，步骤S4还包括：步骤S41：先确定调整垫圈的理论厚度R，R＝L₀-L₁-L₂-A；其中，L₀——第一轴承外环的右端面和弹性垫圈的右端面之间的距离；L1——轴套的长度；L₂——第二轴承的宽度；A——弹性垫圈被压缩后的剩余厚度；步骤S42：由理论厚度R获得调整垫圈的实际装配厚度R₁，R₁=R×0.7+0.5。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的轴承定压预紧装置，第二轴承外环的自由端抵靠于可压缩的预载组件上，预载组件使得第一轴承和第二轴承在受工作载荷F加载的过程中，始终保持两轴承不会出现载荷换向，从而避免了在载荷换向的卸载过程中，轴承易发生轻载打滑或严重磨损等现象；此外，预载组件通过设置不同数目的调整垫圈可方便快捷的调整弹性垫圈的压缩量，获得所需的轴承预紧；第二轴承自由端沿轴向可调，能自动消除温度对轴承预载的影响；

2、本发明的轴承定压预紧装置的选配方法，通过计算装配状态下轴承的预紧力F₀，确定预载组件中的弹性垫圈的厚度t₀，再获得轴套的长度和调整垫圈的厚度；将本发明选配安装完成后，本发明的第一轴承能够实现承载，第二轴承能够沿轴向可调。

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定压预紧装置的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的轴承定压预紧装置的受力结构示意图；

图3是本发明优选实施例的现有技术的轴向预紧方案的结构示意图；以及

图4是本发明优选实施例的现有技术的轴向预紧方案的受轴向力的示意图。

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，本发明提供了一种轴承定压预紧装置，其包括固定设置的第一轴承1、可轴向调节活动的第二轴承2及抵靠于第二轴承2自由端的预载组件3。其中，第一轴承1固定设置于转轴和静子4之间，承受载荷；第二轴承2设置于转轴和静子4之间，沿轴向可调；预载组件3为可压缩和伸长的弹性组件，用于轴承预紧，并将预紧力F₀以变形量的形式传递给第二轴承2和第一轴承1。第一轴承1和第二轴承2均为角接触球轴承。优选地，第一轴承1和第二轴承2的外环和内环宽度相等。

本发明的优选实施例中，预载组件3包括弹性垫圈32和多个调整垫圈31，多个调整垫圈31均设置于弹性垫圈32和第二轴承2外环之间，用于调整两者之间的间距。装配时，通过设置不同数目的调整垫圈31来方便快捷的调整弹性垫圈32的压缩量，获得所需的轴承预紧。当然，在其他实施例中，预载组件3也可为其他结构形式的弹性组件。

本发明提供了一种轴承定压预紧装置还包括轴套5和锁紧螺母6，轴套5套设于转轴，并设置于第一轴承1和第二轴承2之间。第一轴承1的内环的第一端抵靠于轴套5的第一端，其内环的第二端由锁紧螺母6固定；第一轴承1的外环的第一端抵靠于静子4的轴肩，第一轴承1的外环的第二端由锁紧螺母6固定。第二轴承2的内环的第一端抵靠于轴套5的第二端，其内环的第二端抵靠于外部组件（图未示出）固定；第二轴承2的外环的第一端抵靠于预载组件3，其第二端为自由端，此自由端可随预载组件3的压缩预紧而轴向可调，此结构能自动消除温度对本装置的轴承预载的影响。

结合图2，方向向左的预紧力F₀依次作用在预载组件3的弹性垫圈32和调整垫圈31上，弹性垫圈32和调整垫圈31产生压缩的弹性变形，并将预紧力F₀依次传递给第二轴承2的外环、内环，至轴套5后传给第一轴承1的内环、外环。此时，第一轴承1和第二轴承2的游隙均消除，由于力的传递作用，第一轴承1和第二轴承2分别加载了大小相同的预紧力F₀，此时，预载组件3在预紧的过程中被压缩，为了保持第二轴承2的力的平衡，其预紧力F₀和预载组件3所释放的弹性力为一对平衡作用力，而第一轴承1的预紧力F₀和预载组件3所释放的弹性力方向相同，因此，第一轴承1和第二轴承2所承受的预紧力F₀大小相等、方向相反，第一轴承1受力向左，第二轴承2受力向右，且其力的作用点分别为第一轴承1的滚子与其内环的接触点a和第二轴承2的滚子与其内环的接触点b，第一轴承1起到轴向定位作用。

工作时，转轴施加方向向左的工作载荷F并作用于第一轴承1和第二轴承2，此时，第一轴承1的外环固定，具有轴向定位的作用，能约束轴的向左移动，第一轴承1受到的轴向力为F₀+F；而第二轴承2由于受预载组件3的弹性调节作用，不会受到轴向工作载荷F的作用，而是始终保持预紧力F₀不变，具体地，工作载荷F方向向左，第二轴承2的外环未受约束，可受预载组件3的弹性调节，沿轴向自由活动抵消工作载荷F的作用；另一方面，从轴承的受力分析（图未示出）可知，工作载荷F使第一轴承1的滚子与其内环在接触点a处具有进一步地加压作用，而工作载荷F使第二轴承2的滚子与其内环在接触点b具有脱开趋势，因而工作载荷F只作用在第一轴承1上，而不作用在第二轴承2上。在工作载荷F加载的过程中，第一轴承1和第二轴承2不会出现载荷换向所导致的卸载现象。另外，当工作温度变化时，由于预载组件3的作用使得第二轴承2能沿轴向可调，因此，轴承预载不受影响。

本发明还提供一种包括上述轴承定压预紧装置的选配方法，尤其是预载组件3的选配方法，本发明的优选实施例中，预载组件3为弹性垫圈32和调整垫圈31，结合图1和图2，其具体包括以下步骤：

步骤S1：计算轴承的预紧力F₀，所述预紧力F₀≥1.58tgaF_R±0.5F，对第一轴承1、第二轴承2分别计算预紧力，取其中的最大值作为整个装置的预紧力，其中，F表示轴在稳定工作状态下的轴向工作载荷，a表示轴承的接触角，F_R表示作用于轴承的径向载荷；

步骤S2：根据上述步骤S1计算的预紧力F₀，确定预载组件3中的弹性垫圈32的厚度t0；

优选地，在实际应用中，根据得到的预紧力F₀，从而选配符合条件的预载组件3，尤其是选配弹性垫圈32的厚度t₀。

步骤S3：根据上述步骤S2确定的预载组件3的刚度以及弹性垫圈32的厚度t₀，计算在预紧力F₀的作用下弹性垫圈32的剩余厚度A；

步骤S4：确定调整垫圈31的厚度；

步骤S41：先确定调整垫圈31的理论厚度R，R＝L₀-L₁-L₂-A；

装配前，在零件状态下分别测量静子4尺寸L₀、轴套5尺寸L₁、第二轴承2尺寸L₂；在专用弹力测量仪器上测量弹性垫圈32在预紧力F₀作用下产生的弹性变形量δ1，然后用弹性垫圈32的设计厚度t₀减去δ1，即可获得弹性垫圈32的剩余厚度A。

其中，L₀——第一轴承1外环的右端面和弹性垫圈32的右端面之间的距离；

L₁——轴套5的长度；

L₂——第二轴承2的宽度；

A——弹簧垫圈32被压缩后的剩余厚度。

步骤S42：由理论厚度R获得调整垫圈31的实际装配厚度R₁，R₁=R×0.7+0.5。

本发明的轴承定压预紧装置及其选配方法，第二轴承2外环的自由端抵靠于可压缩的预载组件3上，预载组件3使得第一轴承1和第二轴承2在受工作载荷F加载的过程中，始终保持两轴承不会出现载荷换向，从而避免了在载荷换向的卸载过程中，轴承易发生轻载打滑或严重磨损等现象；此外，预载组件3通过设置不同数目的调整垫圈31可方便快捷的调整弹性垫圈32的压缩量，获得所需的轴承预紧；第二轴承2自由端沿轴向可调，能自动消除温度对轴承预载的影响。通过计算装配状态下轴承的预紧力F₀，确定预载组件3中的弹性垫圈32的厚度t₀，再获得轴套5的长度和调整垫圈31的厚度；将本发明选配安装完成后，本发明的第一轴承1能够实现承载，第二轴承2能够沿轴向可调。

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)

1.一种轴承定压预紧装置，其特征在于，包括：固定设置的第一轴承（1）、可轴向调节活动的第二轴承（2）及抵靠于所述第二轴承（2）自由端的预载组件（3）；

所述预载组件（3）为可压缩的弹性组件；

所述第一轴承（1）和所述第二轴承（2）均为角接触球轴承。

2.根据权利要求1所述的轴承定压预紧装置，其特征在于，所述预载组件（3）包括弹性垫圈（32）和多个调整垫圈（31），多个所述调整垫圈（31）均设置于所述弹性垫圈（32）和所述第二轴承（2）的外环之间。

3.根据权利要求2所述的轴承定压预紧装置，其特征在于，所述第一轴承（1）和所述第二轴承（2）均设置于转轴和静子（4）之间，所述轴承定压预紧装置还包括轴套（5），所述轴套（5）套设于所述转轴，并设置于所述第一轴承（1）和所述第二轴承（2）之间。

4.根据权利要求3所述的轴承定压预紧装置，其特征在于，还包括锁紧螺母（6），所述第一轴承（1）的内环的第一端抵靠于所述轴套（5）的第一端，所述第一轴承（1）的内环的第二端由锁紧螺母（6）固定；所述第一轴承（1）的外环的第一端抵靠于所述静子（4）的轴肩，所述第一轴承（1）的外环的第二端由所述锁紧螺母（6）固定。

5.根据权利要求3所述的轴承定压预紧装置，其特征在于，所述第二轴承（2）的内环的第一端抵靠于所述轴套（5）的第二端，所述第二轴承（2）的内环的第二端抵靠于外部组件固定；所述第二轴承（2）的外环的第一端抵靠于所述预载组件（3），所述第二轴承（2）的外环的第二端为自由端，所述自由端沿轴向可调。

6.一种轴承定压预紧装置的选配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：计算轴承的预紧力F₀；

所述预紧力F₀≥1.58tgaF_R±0.5F，对第一轴承1、第二轴承2分别计算预紧力，取其中的最大值作为整个装置的预紧力，其中，F表示轴在稳定工作状态下的轴向工作载荷，a表示轴承的接触角，F_R表示作用于轴承的径向载荷；

步骤S2：根据上述步骤S1计算的预紧力F₀，确定所述预载组件（3）中的弹性垫圈（32）的厚度t₀；

步骤S3：根据上述步骤S2确定的所述预载组件（3）的刚度以及弹性垫圈（32）的厚度t₀，计算在所述预紧力F₀的作用下弹性垫圈（32）的剩余厚度A；

步骤S4：确定调整垫圈（31）的厚度。

7.根据权利要求6所述的轴承定压预紧装置的选配方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：

步骤S41：先确定所述调整垫圈（31）的理论厚度R，所述R＝L₀-L₁-L₂-A；

其中，L₀——所述第一轴承（1）外环的右端面和所述弹性垫圈（32）的右端面之间的距离；

L₁——所述轴套（5）的长度；

L₂——所述第二轴承（2）的宽度；

A——所述弹性垫圈（32）被压缩后的剩余厚度；

步骤S42：由理论所述厚度R获得所述调整垫圈（31）的实际装配厚度R₁，所述R₁=R×0.7+0.5。

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