CN103998799B - 滚子轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于支承诸如轴的可转动部件的滚子轴承(10)。描述一种用于支承可转动圆形截面部件的双列式滚子轴承(10)，所述滚子轴承(10)包括：内圈(11)，所述内圈包括一对内座圈(12,13)；外圈(17)，所述外圈包括一对外座圈(18,19)；两列滚子(22,23)，所述两列滚子安装在所述内座圈与外座圈之间，每列滚子与所述内圈和外圈内的相应座圈滚动配合，夹持圈装置(26)，其围绕并夹持所述内圈(11)；至少所述内圈(11)和所述夹持圈装置(26)各包括两个大致半圆部分，相关的半圆部分安装在一起以提供用于围绕所述可转动部件的圆形部件；以及所述夹持圈装置(26)在所述内圈(11)的所述轴向相对两侧之间的大致中间位置处围绕并夹持所述内圈(11)。

Description

滚子轴承
技术领域
本发明涉及一种用于支承诸如轴的可转动部件的滚子轴承。
发明背景
双列式滚子轴承通常包括内圈、外圈和安装在其间的两列滚子，内圈包括一对面向外的滚道或支承表面，外圈包括一对面向内的滚道，两列滚子与外圈和内圈上的相应滚道配合，滚子通常安装在保持架内。在分体式轴承中，各部件(内圈和外圈以及保持架)沿轴向平面(或大致轴向，它们可能如图4所示处于小角度)分开，从而从可转动部件简单地可移除而无需复杂且耗时地将轴承和可转动部件轴向脱开。为了使内圈随着可转动部件转动，内圈的两个半圆部分借助于两个夹持圈夹持在可转动部件周围，这两个夹持圈轴向围绕内圈的相对两端。
在具有单列滚子的圆柱滚子轴承中，在滚子的端部与滚子引导唇的相邻面之间承载推力载荷。这是难以润滑的滑动接触，且因此推力载荷承载能力相比其它轴承类型相对低，尤其是在高轴速时。
双列轴承能够支承较高推力载荷。双列式轴承包括双列球形承载件(其中设有两列或两圈滚子，内座圈呈凸球形，而外座圈呈凹球形)以及双列锥形轴承(其中每排滚子具有反向倾斜的锥形滚子和相应形状的内和外座圈)。在这些布置中的每种布置中，滚子的轴线(以及实际上是滚子与座圈之间的接触线)并不与轴承轴线平行，这使得能够更好地吸收轴向推力(其通过滚子与滚道之间的接触而吸收)。滚子轴线与轴承轴线之间的角度越大，吸收轴向推力的能力越大，且因此允许该角度增加的构造在技术上是有利的。
在夹持圈的通常构造中，内圈的两个半圆部分借助于围绕内圈的轴向上相对两侧的两个夹持圈而夹持在可转动部件周围，两个夹持圈在两个半圆部分的最薄处作用在两个半圆部分上。在夹持圈作用的位置增加厚度会是有用的。
发明内容
根据第一方面，本发明提供一种用于支承可转动圆形截面部件的双列式滚子轴承，所述滚子轴承包括：
内圈，该内圈包括一对内座圈；
外圈，该外圈包括一对外座圈；
两列滚子，该两列滚子安装在内座圈与外座圈之间，每列滚子与内圈和外圈内的相应座圈滚动配合，
夹持圈装置，该夹持圈装置围绕并夹持所述内圈；
至少所述内圈和所述夹持圈装置分别包括两个大致半圆部分，相关的半圆部分安装在一起，以提供用于围绕可转动部件的圆形部件；以及
所述夹持圈装置在内圈的轴向相对两侧之间的大致中间位置处围绕并夹持所述内圈。
较佳地，所述夹持圈装置包括单个圈。较佳地，所述内圈包括用于安装夹持圈的座架。
所述轴承较佳地是锥形轴承或球面轴承。在锥形轴承的情况下，内圈的其内设有所述座架的部分一般比内圈的轴向相对两侧厚。
此外，在所述轴承是锥形轴承或球面轴承的情况下，滚子轴线与轴承轴线不平行。在球面轴承的情况下，当两列轴承之间的距离增加时，轴承轴线与滚子轴线之间的角度增加，从而允许吸收更多轴向推力。在两列滚子之间使用夹持圈增加该距离，且因此增加滚子轴线与轴承轴线之间的角度。
对于双列式锥形或某些球面轴承，有必要提供引导表面以保持锥形轴承并吸收推力，锥形滚子由于其形状而在它们滚动时被推压而轴向运动。该引导表面通常由内圈上的侧表面形式的唇部所提供。
但在本发明的优选布置中，在夹持圈上设置引导表面以与滚子的相关端部配合，从而防止滚子的不适当轴向运动。
在本发明的又一较佳实施例中，在双列式滚子轴承中提供锥形滚子，其中两组滚子的较大直径端彼此相邻。
在又一较佳实施例中，内圈包括大致圆柱形内表面以与轴的外周表面配合，从而将内圈夹持到轴，在将内圈夹持到轴之前，所述大致圆柱形内表面在内圈的轴向相对两侧之间的大致中间比远离中间处具有更大直径。
这样，通过预先确定从内圈的中间点到相对两侧的直径变化(即，改变圆柱形表面的轮廓)，可以在内圈夹紧到轴上时减少或消除内圈与轴之间沿轴的长度的压力差，或提供所需的压力分布。
附图说明
现将参照附图描述构成本发明较佳实施例的双列式滚子轴承的各种布置，附图中：
图1是根据本发明第一较佳实施例的第一锥形滚子轴承的轴向剖视图，
图2是根据本发明第二较佳实施例的第二锥形滚子轴承的轴向剖视图，
图3是根据本发明第三较佳实施例的第一球形滚子轴承的轴向剖视图，
图4是根据本发明第四较佳实施例的第二锥形滚子轴承的轴向剖视图，
图5是图4的轴承的剖切立体图；
图6是根据本发明第五较佳实施例的第三锥形滚子轴承的轴向剖视图，
图7是图6的轴承的剖切立体图；
图8是滚子轴承的第二布置(球形滚子轴承，但该原理适用于锥形轴承)的示意图，该图示出轴和内圈和夹持圈在紧固之前的部分轴向剖视图，并具体以放大形式示出内圈的大致圆柱形内表面的形状；以及
图9是图8的布置的示意图，其中夹持圈紧固并组装了轴承的其余部分。
本发明的优选实施例的描述
参照图1，示出根据本发明的锥形滚子轴承10。内圈11包括各包括支承表面16的两个座圈或滚道12、13。两个滚道12、13相对于轴承10的轴线14以相反角度设置，即它们具有相反的锥度。
还设有外圈17，外圈17具有相对于轴线14呈与滚道12、13类似(但不相同)的相反角度的两个座圈或滚道18、19。在内圈11与外圈17之间安装有一对圆形保持架24，每个保持架24安装并排两列20、21滚子22、23中相应的一列，滚子22安装在滚道12与18之间，而滚子23安装在滚道13与19之间。各滚子成略圆锥形。滚道12和18以及滚子23的锥顶点相同，并位于轴承轴线上，且滚道12和18以及滚子23的锥顶点相同且也位于轴承轴线上，两个顶点在轴承10的相对两侧位于轴线上。
座架15大致设置在内圈11的轴向相对两侧的中间，其中安置有夹持圈26，夹持圈26用于将内圈夹持到由轴承10支承的可转动部件。可转动部件通常是轴25，且内圈11夹持成随着轴25转动。
夹持圈26由两个半圆部分37、38形成，两个半圆部分37、38通过切向穿过两个半圆部分(参见图5和7)的诸如螺钉或螺母和螺栓51、52的连接装置连接在一起。
内圈11呈两个半圆形圈部31、32的形式，在内圈11的直径相对两侧上设有切口或裂口33、34，且切口或裂口33的线与轴线14成角度。类似地，由具有类似切口33、34的直径相对切口的两个半圆形圈部提供外圈17。成角度的切口33、34相对于轴承10的轴线的角度较佳地在6°至30°之间或6°至20°之间。切口或切口33、34形成半圆形圈部31、32的端表面33、34。虽然内圈和外圈通常制成一体件，且然后切割成两个半圆部分，但也能分开制造半圆件。在附图中，切口33、34是相对于轴线14成角度的直切口，但它们可呈“V”形或者甚至呈截头“V”形，该V形具有在夹持圈26下方平行于轴线14延伸的中心部，以对于给定切口角度减少座圈的环绕。
通过提供呈两个半圆形半部的内座圈11和外座圈17、保持架24和夹持圈26，无需将轴与轴承10轴向脱开即可拆除轴承组件。
在图1中会看出，夹持圈26呈矩形截面。座圈18、19的内侧壁抵抗滚子22、23的轴向推力或运动。还应指出，每列滚子20、21的较大直径端部(示出为41、42)靠近内圈11的轴向相对两侧43、44之间的中点彼此相邻。
使用时，拆卸开的夹持圈26和内圈以如下方式配装在一起。
将内圈11夹持在轴25周围以随着轴转动。两个半圆形内圈部31、32与配合在座架15内的夹持圈26的两个半圆部端对端地一起围绕轴25放置。夹持圈的半圆部31、32通过螺栓51、52螺栓连接在一起(在图4至7中示出)。当内圈部最初配装到正确尺寸的轴时，在切口33、34处有约0.5mm的间隙。内圈11与轴之间的夹持力取决于当拧紧到规定扭矩时夹持圈螺栓51、52内引起的负载。该系统可在内圈11与轴之间产生相当于整体轴承的收缩配合的过盈程度。
如上所述，提供的锥形滚子轴承不仅为转动轴提供适当的径向负载支承承载，而且吸收轴相对于轴承的轴向负载。已经参照附图描述了包括反向斜率的两列滚子的轴承，该轴承因此可吸收相反方向的轴向负载。
因为作用在锥形滚子上的力趋于跨越滚道、沿其轴线远离圆锥的窄端移动，在座圈12、13的一侧上需要保持唇部(由内侧壁39形成)以将滚子保持在位。在所示设计中，唇部在内圈11上，但也可放置在外圈17上。如将指出的，滚子具有成型(即拱形)端面，以便于滑动接触的润滑。
现在参照图2，图2示出类似于图1的锥形滚子轴承。但在该情况下，应指出，夹持圈26不是矩形横截面，而是具有从轴向相对各面突出的唇部46、47。提供这些唇部46、47来代替内侧壁39的保持结构。换言之，滚子22、24的轴向推力和运动受到相邻唇部46、47的抵抗。
图3示出类似于图2的布置，但代替锥形滚子轴承布置，提供一种球面轴承。此外，一对保持架24由安装两列20、21滚子的单个保持架21代替。外座圈18、19由单个球形座圈19提供，其在轴承的相对两侧之间的中间对中在轴线14上的点49上。
滚子22、23大致类似于图2布置，但其外表面与球形外座圈19匹配，即滚子与外座圈19的接触线与该座圈的表面匹配。内座圈12、13形状做成与滚子22、23的外表面滚动地配合。这种布置是公知的，并允许轴25相对于轴承摇动或对准。
通过在两列20、21之间插入单个夹持圈而不是在轴承的相反两侧有两个夹持圈而将两列20、21进一步间隔开，有效地增加了滚子的轴线与轴承的轴线之间的角度，以由此增加轴承的推力吸收能力。
再次，在该布置中，夹持圈26的横截面与图2的类似，包含唇部46、47，这些唇部抵抗两列滚子22、23朝向彼此的轴向推力或运动。
图4示出类似于图3的替代球形滚子轴承的视图。在该具体视图中，截面剖过夹持圈26的螺栓51、52所穿过的部分。在该实施例中，每个滚子关于其中间长度对称，即滚子的两端具有相同直径。内座圈的形状适于进行调整。不像图3的轴承，滚子与滚道之间滚动接触处的力没有使滚子轴向移动的显著倾向，所以不必提供用于滚子的引导唇部。
图5是图4的轴承的剖切立体图，更清楚示出安装两列滚子22、23的保持架24的形式。如图4清楚示出，在该布置中，保持架24包括周向突出唇部48。该唇部48与外座圈19配合，以保持保持架24正确对准。
图6和7示出本发明另一实施例的类似于图4和5的视图，其基本上与图4和5的实施例相同，除了保持架24不包括周向突出唇部48并且跨在两列滚子22、23上以外。
图8和9示出滚子轴承的第二布置a(球形滚子轴承，但原理适用于锥形轴承)的部分剖视图。图8示出轴25和内圈11以及夹持圈26在紧固之前的部分轴向剖视图，且具体以放大形式示出内圈11的大致圆柱形内表面10的形状。该形状通过圆柱形内表面10的直径变化来提供，该圆柱形内表面10在内圈的轴向相对两侧之间的大致中间比远离中间处具有较大直径。因此，直径从中点减小。内圈11的孔是凹形的，从而当内圈紧固时，在该圈的中部与轴25接触之前，由内圈11在滚道12和13下的各部分在轴25上施加较高压力。
预先计算凹入程度，以使得一旦夹持圈26完全紧固，内圈11的中部就牢固地安置到轴25。
图9是图8的布置的示意图，其中夹持圈26紧固并组装了轴承的滚子和外圈。
图1至7的布置的优点之一是在较厚的中部处夹持内圈11提供内圈11与轴25之间的更好接触。但，压力会仍然更大且，该圈将趋于在夹持圈26下抓持到更大程度，且希望在沿内圈11与轴25之间的轴向接触长度的所有点处提供更均匀的压力。图8和9提供这一点。
从图8应指出内圈11的孔是略凹入的，即，内圈将会在其两端处与轴25接触，但在夹持圈26的紧固之前在中心处仍保持略超出轴之外。内圈11的孔包括大致圆柱形内表面10以与轴25的外周表面配合，从而在夹持圈26的紧固之前将内圈11夹持到轴，大致圆柱形内表面10在内圈11的轴向相对两侧之间的大致中间比与远离中间处具有更大直径。将夹持圈26紧固使内圈11略扭曲，以使得内表面10变为圆柱形以与轴的外表面匹配。
这样，在设计与制造期间，通过选择从内圈11的中间点到相反两侧的直径变化(即改变圆柱形表面的轮廓)，可以在内圈11夹紧到轴上时减少或消除内圈11与轴25之间沿轴的长度的压力差，或实际上提供所需的压力分布。
这样，可在内圈11的宽度上获得轴25与内圈11之间更均匀的压力。
内圈11与轴25之间界面的详细有限元模拟表明，即使内圈11的孔的简单凹形轮廓也提供所需效果，但其它轮廓可适当地用在各种环境中。
当夹持圈26被紧固时，内圈11的外部特征(最显著的是滚子轨道)也扭曲，所以它们的几何形状需要进行调整，从而一旦内圈被夹紧和安装就进行校正。
总之，具有内置夹持圈26的轴承的优点之一是其在最厚部分夹持内圈，且从而推压内圈与轴25紧密接触。图8和9的布置增加滚子轨道下方内圈与轴之间的接触压力。
本发明并不限于前述实例的细节。

Claims (11)

1.一种用于支承可转动圆形截面部件的双列式滚子轴承，所述滚子轴承包括：
内圈，所述内圈包括一对内座圈；
外圈，所述外圈包括一对外座圈；
两列滚子，所述两列滚子安装在所述内座圈与外座圈之间，每列滚子与所述内圈和外圈内的相应座圈滚动配合，
夹持圈装置，所述夹持圈装置围绕并夹持所述内圈；
至少所述内圈和所述夹持圈装置分别包括两个大致半圆部分，相关的半圆部分安装在一起，以提供用于围绕所述可转动部件的圆形截面部件；以及
所述夹持圈装置在所述内圈的轴向相对两侧之间的大致中间位置处围绕并夹持所述内圈。
2.如权利要求1所述的双列式滚子轴承，其特征在于，所述夹持圈装置包括单个圈。
3.如权利要求1或2所述的双列式滚子轴承，其特征在于，所述内圈包括用于安装所述夹持圈的座架。
4.如权利要求1所述的双列式滚子轴承，其特征在于，所述轴承是锥形轴承。
5.如权利要求4所述的双列式滚子轴承，其特征在于，所述内圈包括用于安装所述夹持圈的座架，所述内圈的在其内设有所述座架的部分比所述内圈的轴向相对两侧厚。
6.如权利要求4或5所述的双列式滚子轴承，其特征在于，所述两列滚子的较大直径端彼此相邻。
7.如权利要求1所述的双列式滚子轴承，其特征在于，所述轴承是球面轴承。
8.如权利要求1所述的双列式滚子轴承，其特征在于，所述滚子轴线与所述轴承的轴线不平行。
9.如权利要求1所述的双列式滚子轴承，其特征在于，在所述夹持圈上设有引导表面，以与所述滚子的相关端部配合，从而防止所述滚子的不适当轴向运动。
10.如权利要求1所述的双列式滚子轴承，其特征在于，所述内圈包括大致圆柱形内表面以与所述可转动部件的圆形截面部件的外周表面配合，从而将所述内圈夹持到所述可转动部件的圆形截面部件，在所述内圈夹持到所述可转动部件的圆形截面部件之前，所述大致圆柱形内表面的直径在所述内圈的轴向相对两侧之间的大致中间比远离该中间处大。
11.如权利要求9所述的双列式滚子轴承，其特征在于，所述大致圆柱形内表面的从所述内圈的中间点到相对两侧的直径变化选择成当所述内圈夹持到所述可转动部件的圆形截面部件时减少或消除所述内圈与所述可转动部件的圆形截面部件之间沿所述可转动部件的圆形截面部件的长度的压力差。
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