CN105134775A

CN105134775A - 一种具有调心功能的混合轴承

Info

Publication number: CN105134775A
Application number: CN201510658493.2A
Authority: CN
Inventors: 杨青; 燕敬祥; 张士玉; 冯冰; 祝志高; 燕敬东
Original assignee: Shandong Camery Bearing Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Shandong Camery Bearing Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2015-10-12
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2015-12-09

Abstract

本发明公开了一种具有调心功能的混合轴承，包括：内圈、外圈、鼓形滚子、钢球和保持架；内圈、外圈以及保持架均为环形结构，且内圈、外圈和保持架同心设置；内圈的两侧具有朝向外圈方向的挡边，挡边与内圈组成第一U型卡槽结构；保持架设置于外圈和内圈之间；保持架的内边缘与内圈同侧，保持架的外边缘与外圈同侧；保持架上设置有多个交替分布的鼓形兜孔和球形兜孔，鼓形兜孔的长轴线垂直于保持架所在回转平面；鼓形滚子设置于鼓形兜孔中，钢球设置于球形兜孔中；球形兜孔和鼓形兜孔的中心分布于同一圆周上，圆周称为第一中心圆。本发明提供的一种具有调心功能的混合轴承具有承载能力高、使用寿命长、安全性高、极限转速高等优点。

Description

一种具有调心功能的混合轴承

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，具体地说涉及一种具有调心功能的混合轴承。

背景技术

轴承(Bearing)是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成。

调心轴承是一种特殊的轴承，它具有自动调心的功能。由于其内、外圈可以相对倾斜一定的角度，故可以在一定范围内补偿由于不同心度和轴挠度所造成的误差。常被用于造纸机械、减速装置、铁路车辆、破碎机、振动筛等领域。

图1和图2是传统的调心轴承的侧面剖视图。按滚动体的形状，调心轴承分为调心滚子轴承(如图1所示)和调心球轴承(如图2所示)两大类。

如图1所示，调心滚子轴承包括外圈、内圈、滚子和保持架，该轴承有两列对称型球面滚子，外圈有一条共用的球面滚道，内圈有两条与轴承轴线倾斜一定角度的滚道，具有良好的调心性能，当轴受力弯曲或安装不同心时轴承仍可正常使用。该类型轴承的负荷能力较大，具有很好的抗冲击能力，但是所允许的极限转速很低，最多不过几千转每分钟，只能应用于低速运转的场合。

如图2所示，调心球轴承包括外圈、内圈、钢球和保持架，调心球轴承有两列钢球，内圈有两条滚道，外圈滚道为内球面型。这种设计保证了在运转时内圈相对外圈能够倾斜一定角度，具有良好的调心性能，且滚动体采用钢球，使其能够达到较高的极限转速，但受其结构设计制约(主要是轴承中采用钢球作为滚动体)，这种调心球轴承的承载能力较调心滚子轴承有明显的下降，仅为调心滚子轴承的1/5。

因此，现有急需一种既具有良好的承载能力，又具有较高转速的调心轴承。

发明内容

针对现有的调心轴承存在的缺陷，本发明提供一种具有调心功能的混合轴承。

根据本发明的一个方面，提供一种具有调心功能的混合轴承，所述混合轴承包括：内圈、外圈、鼓形滚子、钢球和保持架；

所述内圈、所述外圈以及所述保持架均为环形结构，且所述内圈、外圈和所述保持架同心设置；

所述外圈滚道呈内球面型，且所述外圈滚道的曲率中心与所述混合轴承的中心一致；

所述内圈滚道的两侧具有朝向所述外圈方向的挡边，所述挡边与所述内圈组成第一U型卡槽结构；

所述保持架设置于所述外圈和所述内圈之间；所述保持架的内边缘与所述内圈同侧，所述保持架的外边缘与所述外圈同侧；

所述保持架上设置有多个交替分布的鼓形兜孔和球形兜孔，所述鼓形兜孔的长轴线垂直于所述保持架所在回转平面；

所述鼓形滚子具有两个底面和一个回转面，所述的两个底面为平面，连接两个底面的回转面呈鼓形，且回转面的最大直径与钢球的直径相同；

所述鼓形滚子设置于所述鼓形兜孔中，所述鼓形滚子转动轴线与所述混合轴承轴线平行，所述钢球设置于所述球形兜孔中；

所述球形兜孔和所述鼓形兜孔的中心分布于同一圆周上，所述圆周称为第一中心圆。

根据本发明的一个具体实施方式，所述钢球和/或所述鼓形滚子采用轴承钢或氮化硅材料制备。

根据本发明的另一个具体实施方式，所述鼓形滚子两底面分别为对称凸起的鼓型或锥形。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述保持架采用黄铜或PEEK工程塑料(聚醚醚酮树脂)制备而成。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述保持架的内边缘的直径等于所述第一中心圆的直径与0.48～0.53倍所述钢球直径之差。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述保持架的外边缘的直径等于所述第一中心圆的直径与0.48～0.53倍所述鼓形滚子直径之和。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述保持架的外边缘的两侧朝向所述外圈方向设置有凸台结构。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述凸台直径为所述第一中心圆的直径与0.70～0.74倍所述钢球的直径之和。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述凸台与保持架的外边缘组成的第二U型卡槽的宽度为所述鼓形滚子的长度的1.06～1.1倍。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述保持架的宽度是所述鼓形滚子长度的1.3～1.5倍。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述保持架的外边缘上的圆形孔的直径比所述钢球的直径小0.2mm～0.4mm。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述保持架的外边缘上的鼓形孔的周向各点的宽度比所述鼓形滚子的鼓面上的相对应点的直径小0.2mm～0.3mm。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述保持架的内边缘上的鼓形孔的周向各点的宽度为所述鼓形滚子的鼓面上的相对应点的直径的0.87～0.92倍。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述球形兜孔与所述鼓形兜孔数量相等且均为偶数。

本发明提供的一种具有调心功能的混合轴承将鼓形滚子与钢球相结合，使鼓形滚子和钢球对轴承进行共同引导；同时，通过优化钢球、鼓形滚子和滚道、保持架的关系，使得本发明提供的一种具有调心功能的混合轴承不但具有与传统调心滚子轴承相当的承载能力、使用寿命和安全性，而且该混合轴承的极限转速得到了大幅的提高。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1所示为传统的调心滚子轴承的侧面剖视图；

图2所示为传统的调心球轴承的侧面剖视图；

图3所示为本发明提供的一种具有调心功能的混合轴承的侧面剖视图；

图4所示为本发明提供的一种具有调心功能的混合轴承的保持架的正面剖视图；

图5所示为本发明提供的一种具有调心功能的混合轴承的保持架的侧面剖视图；

图6所示为本发明提供的的一种具有调心功能的混合轴承结构示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

图中：1-外圈，11-滚道，2-内圈，21-第一U型卡槽，3-鼓形滚子，4-保持架，41-保持架内径，42-保持架外径，43-凸台，44-球形兜孔，45-鼓形兜孔，5-钢球，D1-球形兜孔的中心分布圆周，D2-鼓形兜孔的中心分布圆周。

具体实施方式

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

参考图3和图6，本发明提供的一种具有调心功能的混合轴承包括：内圈2、外圈1、鼓形滚子3、钢球5和保持架4。所述内圈2、所述外圈1以及所述保持架4均为环形结构，且所述内圈2、外圈1和所述保持架4同心设置。

所述内圈2滚道的两侧具有朝向所述外圈1方向的挡边，所述挡边与所述内圈组成第一U型卡槽结构，所述第一U型卡槽21如图3所示。参考图3，所述外圈的滚道11采用内球面，这种结构不仅可以同时为鼓形滚子和钢球提供绕轴承轴线转动的引导面，还可以同时为鼓形滚子和钢球提供内圈相对于外圈转动时的引导面。

相对于图1和图2中的结构，本实施例中的钢球与内圈的接触方式、引导方式都有了很明显的改进，且能够同时适应钢球和鼓形滚子引导的需要。

所述保持架4设置于所述外圈1和所述内圈2之间；所述保持架4的内边缘与所述内圈2同侧，所述保持架4的外边缘与所述外圈1同侧，即外圈位于外侧，内圈位于内侧，保持架位于中间。可选的，所述保持架4采用黄铜或PEEK工程塑料制备而成。由于PEEK工程塑料的密度远远小于黄铜的密度，可有效减小轴承高速运转的离心力，使混合轴承的极限转速进一步提升。因此，优选的，采用PEEK工程塑料制备制备保持架4。

参考图4和图5，在所述保持架4上设置有多个交替分布的鼓形兜孔45和球形兜孔44，所述鼓形兜孔45的长轴线垂直于所述保持架4所在回转平面。为了使轴承的承载能力、使用寿命、安全性和速度都能达到最优，优选的，所述球形兜孔44与所述鼓形兜孔45数量相等且均为偶数，形成图5中所示的样式。

如图3所示，球形兜孔的中心分布圆周D1和鼓形兜孔的中心分布圆周D2重合，即所述球形兜孔44和所述鼓形兜孔45的中心分布于同一圆周上，所述圆周称为第一中心圆，形成共同的回转中心。

所述鼓形滚子3设置于所述鼓形兜孔45中，所述钢球5设置于所述球形兜孔44中，作为最佳的方式，鼓形滚子3的最大直径和钢球5的直径相同。所述保持架4的宽度是所述鼓形滚子3长度的1.3～1.5倍。优选的，所述保持架4的宽度是所述鼓形滚子3长度的1.4倍，保证转速、强度和离心力的最佳。

为了有效降低鼓形滚子3与钢球5高速运转时产生的巨大离心力，并有效减小轴承内部的摩擦和磨损，使混合轴承的极限转速显著提升，可选的，所述钢球5和/或所述鼓形滚子3采用轴承钢GCr15或氮化硅Si₃N₄材料制备。为了进一步提升效果，优选的，采用氮化硅Si₃N₄材料制备钢球5和/或鼓形滚子3。

为了使鼓形滚子3能够更稳定地安装在保持架4上的鼓形兜孔45内，可选的，所述鼓形滚子3两底面分别为对称凸起的鼓型或锥形的鼓形滚子，有效降低侧面的转动阻力，并提高安装性能。更为优选的，经实践检验，两底面采用鼓型的鼓形滚子3可以达到更好的安装和使用效果。

所述保持架4的内边缘的直径等于所述第一中心圆的直径与0.48～0.53倍所述钢球直径之差。优选的，所述保持架4的内边缘的直径等于所述第一中心圆的直径与0.5倍所述钢球直径之差。所述保持架4的外边缘的直径等于所述第一中心圆的直径与0.48～0.53倍所述鼓形滚子直径之和。优选的，所述保持架4的外边缘的直径等于所述第一中心圆的直径与0.5倍所述鼓形滚子直径之和。当保持架4的直径在上述的数值范围内时，可以在保持轴承寿命的同时使之达到最佳的工作状态。

所述保持架4的外边缘上的圆形孔的直径比所述钢球5的直径小0.2mm～0.4mm。优选的，所述保持架4的外边缘上的圆形孔的直径比所述钢球5的直径小0.3mm。所述保持架4的外边缘上的鼓形孔的周向各点的宽度比所述鼓形滚子3的鼓面上对应各点的直径小0.2mm～0.3mm。优选的，所述保持架4的外边缘上的鼓形孔的周向各点的宽度比所述鼓形滚子3的鼓面上对应各点的直径小0.25mm。所述保持架4的内边缘上的鼓形孔的周向各点的宽度为所述鼓形滚子3的鼓面上对应各点的直径的0.87～0.92倍。优选的，所述保持架4的内边缘上的鼓形孔的周向各点的宽度为所述鼓形滚子3的鼓面上对应各点的直径的0.9倍。保持架4的内边缘和外边缘上的开孔(圆形孔和鼓形孔)的尺寸，在上述数据范围内时，可以使鼓形滚子3和钢球5的安装更稳定，轴承的工作效率更高。可以理解，上述优选的数值可以达到最优效果。

在所述保持架4的外边缘的两侧朝所述外圈1方向外延伸设置有凸台结构，如图5所示凸台43。从图5中还可以看出，所述凸台43与保持架4的外边缘组成了第二U型卡槽。第二U型卡槽与第一U型卡槽方向形状类似。所述凸台43直径为所述第一中心圆的直径与0.70～0.74倍所述钢球的直径之和。优选的，所述凸台43直径为所述第一中心圆的直径与0.72倍所述钢球的直径之和。

所述凸台43与保持架4的外边缘组成的第二U型卡槽的宽度为所述鼓形滚子3的长度的1.06～1.1倍。优选的，所述第二U型卡槽的宽度为所述鼓形滚子3的长度的1.08倍。

综上，本发明提供的一种具有调心功能的混合轴承，将传统的单纯以钢球作为滚动体的调心球轴承或者单纯以鼓形滚子作为滚动体的调心滚子轴承改进为钢球与鼓形滚子交替布置，共同作为滚动体的新型混合轴承。使其既具有较高的极限转速，又具有较大的承载能力。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims

1.一种具有调心功能的混合轴承，其特征在于，所述混合轴承包括：内圈、外圈、鼓形滚子、钢球和保持架；

所述鼓形滚子具有两个底面和一个回转面，所述的两个底面为平面，连接两个底面的回转面呈鼓形，回转面的最大直径称为鼓形滚子的直径，所述鼓形滚子的直径与钢球的直径相同；

2.根据权利要求1所述的一种具有调心功能的混合轴承，其特征在于，所述保持架的内边缘的直径等于所述第一中心圆的直径与0.48～0.53倍所述钢球直径之差。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有调心功能的混合轴承，其特征在于，所述保持架的外边缘的直径等于所述第一中心圆的直径与0.48～0.53倍所述鼓形滚子直径之和。

4.根据权利要求1所述的一种具有调心功能的混合轴承，其特征在于，所述保持架外边缘的两侧朝向所述外圈方向设置有凸台结构。

5.根据权利要求4所述的一种具有调心功能的混合轴承，其特征在于，所述凸台直径为所述第一中心圆的直径与0.70～0.74倍所述钢球的直径之和。

6.根据权利要求4所述的一种具有调心功能的混合轴承，其特征在于，所述凸台与保持架的外边缘组成的第二U型卡槽的宽度为所述鼓形滚子的长度的1.06～1.1倍。

7.根据权利要求1所述的一种具有调心功能的混合轴承，其特征在于，所述保持架的宽度是所述鼓形滚子长度的1.3～1.5倍。

8.根据权利要求1所述的一种具有调心功能的混合轴承，其特征在于，所述保持架的外边缘上的圆形孔的直径比所述钢球的直径小0.2mm～0.4mm。

9.根据权利要求1所述的一种具有调心功能的混合轴承，其特征在于，所述保持架的外边缘上的鼓形孔的周向各点的宽度比所述鼓形滚子的鼓面上的相对应点的直径小0.2mm～0.3mm。

10.根据权利要求1所述的一种具有调心功能的混合轴承，其特征在于，所述保持架的内边缘上的鼓形孔的周向各点的宽度为所述鼓形滚子的鼓面上的相对应点的直径的0.87～0.92倍。