CN105090250B - 圆柱滚子轴承 - Google Patents

Abstract

一种圆柱滚子轴承，包括：内圈、环绕内圈的外圈和位于内圈与外圈之间的若干圆柱滚子；内圈具有位于轴向两端外圆周面部分的第一环形槽，外圈具有轴向两端外圆周面部分的第二环形槽，第一环形槽和第二环形槽表面在轴向上均为圆弧面，且第一环形槽和第二环形槽沿轴承径向一一相对；圆柱滚子分为本体部、和位于本体部轴向两侧的端部，相邻两本体部之间具有隔离块，端部的周向表面在轴向上为圆弧面，且端部外径大于本体部外径，圆柱滚子的两端部分别位于径向相对的第一环形槽和第二环形槽之间，且所述端部与第一、第二环形槽相切。当圆柱滚子轴承高速旋转或承受较大轴向载荷时，圆柱滚子就不会受到高温影响而保持平稳、高速转动。

Description

圆柱滚子轴承

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，特别涉及一种圆柱滚子轴承。

背景技术

参照图1、图2，现有的一种圆柱滚子轴承包括：

内圈1、环绕内圈1的外圈2、位于内圈1与外圈2之间的保持架3、安装于保持架3内且位于内圈1和外圈2之间的若干圆柱滚子4，内圈1和外圈2通过它们之间的若干圆柱滚子4实现相对转动；

在所述内圈1轴向两侧和外圈2轴向两侧均具有挡边5，所有圆柱滚子4位于轴向相对的两挡边5之间，外圈2的两挡边5之间的内圆周面部分作为让圆柱滚子4滚动的第一滚道，内圈1的两挡边5之间的外圆周面部分作为让圆柱滚子4滚动的第二滚道。其中，内圈1的轴向一挡边5与内圈1为一体结构，而轴向另一挡边5与内圈1为可拆卸连接，方便圆柱滚子的安装和拆卸。

参照图2，圆柱滚子4的轴向端面部分和它轴向两侧的内圈、外圈的挡边5接触，挡边5用来承受圆柱滚子的轴向载荷。但是，当圆柱滚子轴承高速旋转或承受较大轴向载荷时，会出现圆柱滚子轴承转速降低，甚至轴承卡死的现象。

究其原因，由于挡边与圆柱滚子的轴向端面紧密接触，在轴承旋转时，圆柱滚子的端面与和它接触的挡边之间存在滑动摩擦。滑动摩擦产生高温、高热，而且轴承转速越高产生的温度越高。高温、高热会引起轴承中的油脂变性而无法起到润滑作用，且还会使圆柱滚子热膨胀，造成圆柱滚子与内圈和外圈之间的摩擦阻力增大，导致轴承转速降低甚至轴承卡死。这就限制了圆柱滚子轴承的最大转速并降低其使用寿命，进而影响轴承的正常使用，并引起使用该圆柱滚子轴承的机器不能正常工作。

发明内容

本发明解决的问题是，当圆柱滚子轴承高速旋转或承受较大轴向载荷时，会出现圆柱滚子轴承转速降低，甚至轴承卡死的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种圆柱滚子轴承，该圆柱滚子轴承包括：

内圈、环绕所述内圈的外圈和位于所述内圈与外圈之间的若干圆柱滚子；

所述内圈具有位于轴向两端外圆周面部分的第一环形槽，所述外圈具有轴向两端内圆周面部分的第二环形槽，所述第一环形槽和第二环形槽表面在轴向上均为圆弧面，且所述第一环形槽和第二环形槽沿轴承径向一一相对；

所述圆柱滚子分为本体部、和位于所述本体部轴向两侧的端部，在相邻两本体部之间具有隔离块，所述端部的周向表面在轴向上也为圆弧面，且所述端部外径大于本体部外径，所述圆柱滚子的两端部分别位于径向相对的第一环形槽和第二环形槽之间，且所述端部与第一、第二环形槽相切。

可选地，所述相切的切点的法线与圆柱滚子的中轴线之间的夹角为锐角。

可选地，所述第一环形槽圆弧面的曲率半径与圆柱滚子的端部圆弧面的直径之比范围为0.52～0.53；且所述第二环形槽圆弧面的曲率半径与圆柱滚子的端部圆弧面的直径之比范围为0.52～0.53。

可选地，所述第一环形槽圆弧面的曲率半径等于第二环形槽圆弧面的曲率半径。

可选地，所述隔离块具有沿平行于轴承中轴线的方向贯通隔离块的通孔。

可选地，所述隔离块沿周向方向与相邻两圆柱滚子的本体部接触的侧面为弧形面，所述弧形面与本体部之间为线接触。

可选地，所述隔离块沿轴承轴向的长度等于所述本体部的长度。

可选地，所述隔离块的材料为玻璃纤维增强塑料、黄铜或青铜。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

圆柱滚子的端部与第一环形槽和二环形槽相切，使圆柱滚子端部的周向表面与第一环形槽和第二环形槽表面的接触为近似点接触，这避免了圆柱滚子与第一环形槽、第二环形槽在轴向方向上发生较大的滑动摩擦。这样，当圆柱滚子轴承高速旋转或承受较大轴向载荷时，圆柱滚子就不会受到较高温、高热影响而保持平稳、高速转动，且圆柱滚子轴承具有较长使用寿命。

附图说明

图1是现有技术的圆柱滚子轴承的立体分解图；

图2是现有技术的圆柱滚子轴承的剖视图；

图3是本发明具体实施例的圆柱滚子轴承的主视图；

图4是本发明具体实施例的圆柱滚子轴承的剖视图；

图5是本发明具体实施例的圆柱滚子轴承的圆柱滚子的立体结构示意图；

图6是对应图4的区域A的放大示意图；

图7是本发明具体实施例的圆柱滚子轴承的隔离块的立体结构示意图。

具体实施方式

参照图3、图4，本实施例的圆柱滚子轴承包括：

内圈10、环绕内圈10的外圈11和位于内圈10与外圈11之间的若干圆柱滚子12，内圈10和外圈11通过圆柱滚子12的滚动实现两者相对转动；

内圈10具有位于轴向两端的外圆周面部分的第一环形槽13，第一环形槽13的表面在轴向上为圆弧面，也就是第一环形槽13的表面与第一环形槽13中轴线所在平面的交线为圆弧，这使得第一环形槽13表面各点的曲率半径相等，两第一环形槽13和它们之间的内圈外圆周面部分作为第一滚道。

外圈11具有位于轴向两端的内圆周面部分的第二环形槽14，第二环形槽14表面在轴向上为圆弧面，也就是第二环形槽14表面与第二环形槽14中轴线所在平面的交线为圆弧，这使得第二环形槽14表面各点的曲率半径相等。两第二环形槽14和它们之间的外圈内圆周面部分作为第二滚道，其中两第一环形槽13和第二环形槽14沿轴承径向一一相对。

结合参照图5，圆柱滚子12分为本体部121、和位于本体部121轴向两侧的端部122，本体部121和端部122为一体结构，且端部122的外径大于本体部121的外径，圆柱滚子12的两端部122能够分别在径向相对的第一环形槽13和第二环形槽14中滚动。在相邻两圆柱滚子12的本体部121之间具有隔离块15，隔离块15起到保持架的作用，将相邻两圆柱滚子12相互隔开，避免相邻两圆柱滚子12在转动过程中相互碰撞。

在本实施例中，圆柱滚子12的两端部122的周向表面在轴向上也为圆弧面，使得圆柱滚子12的两端部122周向表面各个位置的曲率半径相等。圆柱滚子12的两端部122与径向相对的第一环形槽13和第二环形槽14相切，也就是圆柱滚子12两端部122的曲率半径小于第一环形槽13表面的曲率半径、第二环形槽14表面的曲率半径。这样，结合参照图6，每个圆柱滚子12的端部122的周向表面与第一环形槽13和第二环形槽14表面的接触为近似点接触，当轴承旋转时，每个圆柱滚子12的端部122在第一环形槽13和第二环形槽14中转动一周的滚动轨迹为圆，这可避免圆柱滚子12的端部122与第一环形槽13和第二环形槽14在轴向方向上发生较大滑动摩擦。这样，滑动摩擦较小，使得轴承在转动过程中就产生的温度较低，在较低温度条件下，圆柱滚子、圆柱滚子轴承的品质受影响较小，使得圆柱滚子轴承的转动基本不会受到阻碍而能保持较高转速，且确保轴承具有较长使用寿命。

在本实施例中，结合参照图6，每个圆柱滚子12的端部122周向表面与第二环形槽14的表面相切。其中相切的切点B的法线与圆柱滚子的中轴线之间的夹角α为锐角，也就是切点B位于端部122的周向表面与端部122的轴向端面连接处、和端部122的周向表面与本体部121外周面连接处之间。同样地，每个圆柱滚子12的端部与第一环形槽相切的切点的法线，和圆柱滚子中轴线之间的夹角也为锐角。这样，当圆柱滚子12滚动时，第一环形槽和第二环形槽14表面与端部周向表面的接触应力较小，以避免第一环形槽和第二环形槽14受损。

在其他实施例中，如果圆柱滚子的端部的周向表面与第一环形槽和第二环形槽相切的切点的法线，恰好与圆柱滚子中轴线垂直，也就是切点位于端部的周向表面与端部的轴向端面连接处；或者，圆柱滚子的端部的周向表面与第一环形槽和第二环形槽相切的切点的法线，恰好与圆柱滚子中轴线平行，也就是切点位于端部的周向表面与本体部外周面连接处，虽然也能够避免滑动摩擦，但切点容易成为应力集中点。当圆柱滚子滚动时，第一环形槽和第二环形槽表面会受到端部较大的应力作用，该较大应力会使第一环形槽和第二环形槽表面在较短时间内受损，降低圆柱滚子轴承的使用寿命。

另外，对一个圆柱滚子12来说，其在转动过程中的两端部分别在轴向两侧的第一环形槽13和第二环形槽14中滚动。当圆柱滚子轴承受到轴向载荷时，圆柱滚子12在轴向方向上会受到第一环形槽13和第二环形槽14的圆弧面的阻挡，以确保圆柱滚子轴承能够承担轴向载荷。

在本实施例中，第一环形槽13圆弧面的曲率半径与第二环形槽14圆弧面的曲率半径相等，但不限于此。在其他实施例中，第一环形槽圆弧面的曲率半径不等于第二环形槽圆弧面的曲率半径，只要满足第一环形槽圆弧面的曲率半径、第二环形槽圆弧面的曲率半径均大于圆柱滚子端部圆弧面的曲率半径即可。

在本实施例中，第一环形槽13圆弧面的曲率半径与圆柱滚子12的端部122圆弧面的直径之比范围为0.52～0.53；且第二环形槽14圆弧面的曲率半径与圆柱滚子12的端部122圆弧面的直径之比范围为0.52～0.53。如果第一环形槽13圆弧面的曲率半径和第二环形槽14圆弧面的曲率半径分别与圆柱滚子12的端部122圆弧面的直径之比小于0.52，则圆柱滚子12的端部122与第一环形槽13、第二环形槽14的接触为近似面接触，且该比例值越小，接触表面积越大，这样，如果轴承在转动时受到轴向方向的载荷，圆柱滚子12的端部122与第一环形槽13、第二环形槽14会在轴向方向产生较大滑动摩擦。如果第一环形槽13圆弧面的曲率半径和第二环形槽14圆弧面的曲率半径分别与圆柱滚子12的端部122圆弧面的直径之比大于0.53，圆柱滚子12端部122周向表面与第一环形槽13和第二环形槽14表面接触的点成为应力集中点，使得当圆柱滚子12滚动时，圆柱滚子端部与第一环形槽13和第二环形槽14之间会有较大的径向接触应力，第一环形槽表面和第二环形槽表面受到较大径向接触应力的作用，可能会变形、受损。

另外，在现有技术中，由于保持架的原因，圆柱滚子的轴向长度通常要远小于内圈轴向长度和外圈轴向长度。与现有技术相比，本实施例的隔离块15位于相邻两本体部之间，能够使圆柱滚子12的轴向长度接近内圈轴向长度和外圈轴向长度，比现有的圆柱滚子轴向长度大，圆柱滚子轴承在转动过程中，圆柱滚子12与内圈10和外圈11具有更大的接触面积，圆柱滚子12可使圆柱滚子轴承承受更大的径向载荷。

在本实施例中，隔离块15将相邻两圆柱滚子12相互隔开，避免相邻两圆柱滚子12在转动过程中接触而发生相对滑动。而且，在本实施例的圆柱滚子轴承装配过程中，首先将外圈套在内圈外，但两者不同轴，接着将多个圆柱滚子12置于内圈与外圈之间的较大径向间隙中，并使圆柱滚子12的两端部122位于第一环形槽和第二环形槽中，紧接着沿内圈周向方向移动该较大径向间隙内的多个圆柱滚子12，使圆柱滚子12分散到内圈与外圈之间的较小间隙中，至外圈与内圈同轴，且圆柱滚子12在内圈与外圈的径向间隙内基本均匀分布。这样，相邻两圆柱滚子12之间必然存在空隙，而隔离块15用于填充相邻两圆柱滚子12之间的空隙。

在本实施例中，隔离块15沿轴承轴向的长度等于本体部121的长度，隔离块15沿轴承轴向的两侧面分别与圆柱滚子12的端部122相抵，避免隔离块15在圆柱滚子轴承转动时脱落。而且，隔离块15沿周向方向与相邻两圆柱滚子12的本体部121接触的侧面为弧形面，隔离块15的弧形面面与相邻的圆柱滚子本体部121的表面贴合，更能够增加隔离块15的稳定性。

在具体实施例中，结合参照图7，隔离块15的弧形面与本体部1212之间为线接触，也就是本体部121与隔离块15周向相向的表面的曲率半径，大于本体部121与隔离块15周向相向的表面的曲率半径。这避免圆柱滚子12在转动过程中与隔离块15之间发生较大滚动摩擦而产生高温、高热，防止隔离块因高温、高热变形。

在本实施例中，隔离块15具有沿平行于轴承中轴线的方向贯通隔离块15的通孔151。在这种情形下，可使隔离块15的尺寸大于相邻两本体部121之间间隙的周向长度。这样，在将隔离块15装配到相邻两本体部时，可以挤压隔离块15向通孔151中收缩，以使隔离块15穿过相邻两圆柱滚子12之间的较小间隙；当隔离块15装配后，隔离块15会由通孔向外膨胀，以恢复装配前的尺寸。由于隔离块15的尺寸大于相邻两本体部121之间间隙的周向长度，隔离块15会与相邻两杯体部121之间更加紧密接触，防止隔离块15脱落。

在另一方面，通孔151还起到减振作用。当圆柱滚子轴承在转动，尤其是高速转动时，相邻两圆柱滚子12之间会发生相互振动，该振动传递至通孔151时减弱甚至消失，避免振动影响圆柱滚子轴承转动稳定性和转速，确保圆柱滚子轴承能够正常工作。

隔离块15的材料可选择玻璃纤维增强塑料、黄铜或青铜，这些材料较轻但具有较高强度，能承受圆柱滚子转动过程中的挤压。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (8)

1.一种圆柱滚子轴承，包括：内圈、环绕所述内圈的外圈和位于所述内圈与外圈之间的若干圆柱滚子；

其特征在于，所述内圈具有位于外圆周面部分轴向两端最外侧的第一环形槽，该第一环形槽延伸至内圈的径向端面，所述外圈具有位于内圆周面部分轴向两端最外侧的第二环形槽，该第二环形槽延伸至外圈的径向端面，所述第一环形槽和第二环形槽表面在轴向上均为圆弧面，且所述第一环形槽和第二环形槽沿轴承径向一一相对；

所述圆柱滚子分为本体部、和位于所述本体部轴向两侧的端部，在相邻两本体部之间具有隔离块，所述端部的周向表面在轴向上也为圆弧面，且所述端部外径大于本体部外径，所述圆柱滚子的两端部分别位于径向相对的第一环形槽和第二环形槽之间，且所述端部靠近所述本体部的一侧与第一、第二环形槽相切。

2.如权利要求1所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，所述相切的切点的法线与圆柱滚子的中轴线之间的夹角为锐角。

3.如权利要求1所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，所述第一环形槽圆弧面的曲率半径与圆柱滚子的端部圆弧面的直径之比范围为0.52～0.53；且所述第二环形槽圆弧面的曲率半径与圆柱滚子的端部圆弧面的直径之比范围为0.52～0.53。

4.如权利要求1所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，所述第一环形槽圆弧面的曲率半径等于第二环形槽圆弧面的曲率半径。

5.如权利要求1～4任一所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，所述隔离块具有沿平行于轴承中轴线的方向贯通隔离块的通孔。

6.如权利要求5所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，所述隔离块沿周向方向与相邻两圆柱滚子的本体部接触的侧面为弧形面，所述弧形面与本体部之间为线接触。

7.如权利要求6所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，所述隔离块沿轴承轴向的长度等于所述本体部的长度。

8.如权利要求5所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，所述隔离块的材料为玻璃纤维增强塑料、黄铜或青铜。