CN105221576A - 圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架，在垂直于该保持架轴线的截面内，兜孔侧壁由两部分组成，其中靠近外端口的部分为向兜孔外凹陷的弧形，靠近内端口的部分为直线形，并且兜孔外端口的直径小于滚珠直径，内端口的直径大于滚珠直径。根据本发明提供的滚动轴承保持架结构，将兜孔侧壁的截面形状设置为弧形和直线形两部分，有利于降低滚动轴承的振动。

Description

圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，特别是涉及一种圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架。

背景技术

相关技术中，保持架在滚动轴承中不受固定约束，它的运动主要靠滚动体的推动和套圈的引导实现。当滚动体的公转速度大于保持架转速时，滚动体推动保持架转动，反之，滚动体阻碍保持架转动。在径向平面内，保持架通常有三种引导方式，即外圈引导、滚动体引导和内圈引导，其中外圈引导在高速滚动轴承中的应用比较广泛，因为这种方式便于润滑油进入沟道内部，从而有利于润滑。但是，采用外圈引导时保持架和外圈之间的接触碰撞会引起振动，如何减小这种原因产生的振动是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架，该滚动轴承保持架结构简单，且有利于减小滚动轴承的振动。

根据本发明实施例的圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架，在垂直于该保持架的轴线方向的截面内，兜孔侧壁由两部分组成，其中靠近外端口的部分为向兜孔外凹陷的弧形，靠近内端口的部分为直线形，并且兜孔外端口的直径小于滚珠的直径，兜孔内端口的直径大于滚珠的直径。

根据本发明实施例的圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架，通过将兜孔侧壁的截面形状设置为弧形和直线形两部分，由此有利于提高滚动轴承保持架的运动稳定性，从而减小滚动轴承的振动，且该滚动轴承保持架的结构简单。

进一步地，兜孔侧壁的靠近外端口的部分的弧形段与靠近内端口的部分的直线段相切。

根据本发明的一些实施例，兜孔的靠近外端口的部分侧壁为球面，靠近内端口的部分侧壁为圆柱面，并且兜孔外端口的直径小于滚珠的直径，内端口的直径大于滚珠的直径。

根据本发明的另一些实施例，兜孔的靠近外端口的部分侧壁为椭球面，靠近内端口的部分侧壁为椭圆柱面，并且兜孔外端口椭圆的短轴半径小于滚珠半径，所述兜孔内端口椭圆的短轴半径大于滚珠半径。

附图说明

图1是本发明的圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架的结构示意图。

图2是该保持架的垂直于轴线的截面示意图。

图3是该保持架的经过该保持架轴线的截面示意图。

图4是图2的局部放大示意图。

图5是当滚珠与兜孔的球面侧壁接触时的受力分析图。

图6是该保持架的加工示意图。

附图标记：

1-夹具；2-工件；3-刀具；4-夹具工艺孔；5-滚动轴承保持架；501-兜孔；6-滚珠。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。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。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架5。

根据本发明实施例的圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架5，在垂直于该滚动轴承保持架5的轴线方向的截面内，兜孔501侧壁由两部分组成，其中靠近外端口的部分502为向兜孔501外凹陷的弧形，靠近内端口的部分503为直线形，并且兜孔501外端口(参照附图4所述兜孔501外侧的端口)的直径小于滚珠6的直径，兜孔501内端口(参照附图4所述兜孔501内侧的端口)的直径大于滚珠6的直径。

根据本发明实施例的圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架5，将兜孔501侧壁的截面形状设置为弧形和直线形两部分，有利于提高滚动轴承保持架5的运动稳定性，从而有利于减小滚动轴承的振动。

进一步地，兜孔501侧壁的靠近外端口的部分502的弧形段与靠近内端口的部分503的直线段相切，由此可以使兜孔501侧壁光滑。

根据本发明的一些实施例，兜孔501的靠近外端口的部分502的侧壁为球面，靠近内端口的部分503的侧壁为圆柱面，并且兜孔501外端口的直径小于滚珠6的直径，兜孔501内端口的直径大于滚珠6的直径。由此，有利于提高滚动轴承保持架5的运动稳定性，从而可以减小滚动轴承的振动。

根据本发明的另一些实施例，兜孔501的靠近外端口的部分502的侧壁为椭球面，靠近内端口的部分503的侧壁为椭圆柱面，并且兜孔501外端口椭圆的短轴半径小于滚珠6的半径，兜孔501内端口椭圆的短轴半径大于滚珠6的半径。由此，有利于提高滚动轴承保持架5的运动稳定性，从而可以减小滚动轴承的振动。

下面结合附图对本发明提出的滚动轴承保持架5的结构、原理及制造方法作进一步的说明。

图1是圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架5的三维图，图2是其与z轴垂直的径向截面图，图3是其与y轴垂直的轴向截面图，图4是单个兜孔501的截面放大图。从图4可以看出该滚动轴承保持架5的兜孔501的侧壁包括圆弧段和直线段两部分，它们之间是相切关系，切点到滚动轴承保持架5中心线的距离等于滚珠6公转圆周的半径。这种兜孔501结构的设计原理如下：

参照图5在滚动轴承转动过程中，当滚动轴承保持架5的位置发生变化时，滚珠6在兜孔501中的相对位置也会改变。不失一般性，设某一时刻滚动轴承保持架5相对于外圈轴线竖直向下偏移，偏移量为e_c，则位于滚动轴承上半部分的滚珠6向兜孔501外偏移，位于下半部分的滚珠6向兜孔501内偏移。当滚珠6与兜孔501接触时，它们之间的作用力如图5所示，f_n为法向接触力，f_t为摩擦力，这两个力沿滚动轴承保持架5偏移反方向的分力之和为f_r。因为f_r的方向与滚动轴承保持架5偏移方向相反，所以较大的f_r有利于滚动轴承保持架5向径向偏移量减小的方向运动。

在滚动轴承保持架5的与z轴(参照附图1所示的z轴)垂直的径向平面中，f_r的计算方法为：

f_r＝f_ncosθ_r+sf_tsinθ_r(1)

上述(1)式中s为符号变量，由于滚珠6的旋转运动，当滚珠6与兜孔501的前侧壁(参照图5中兜孔501的左侧壁)接触时它为正，当滚珠6与兜孔501的后侧壁(参照图5中兜孔501的右侧壁)接触时它为负。可知f_r的值不仅与f_n和f_t的大小有关，还与夹角θ_r有关。当滚珠6与兜孔501的圆柱面侧壁部分接触时，θ_r等于π/2，这时f_r等于摩擦力f_t，其值较小。当滚珠6与兜孔501的球面侧壁部分接触时，θ_r的值为：

${\mathrm{\θ}}_r=\arcsin \frac{l_{AB}}{l_{{\mathrm{BO}}_p}}---\left(2\right)$

上述(2)式中l_AB表示点A与点B之间的距离，l_BOp表示点B与点O_p之间的距离，点B为滚珠6与兜孔501的接触点，点A为点B到竖直中心线的垂足，点O_p为兜孔501的球面侧壁部分的几何中心。根据几何关系，l_BOp等于兜孔501的半径R_pok，l_AB的大小为：

$l_{AB}=\frac{R_{pok}}{R_{pok}-R_b}\sqrt{{(R_{pok}-R_b)}^2-e_{pj}^2}---\left(3\right)$

上述(3)式中R_b为滚珠6的半径，e_pj为滚珠6中心沿兜孔501的轴线的偏移量，即表示滚珠6在其公转圆周内的角位置。把l_BOp和l_AB的值代入式(2)得：

当滚珠6与兜孔501的球面侧壁部分接触时，θ_r小于π/2，则f_r的一部分由法向接触力f_n产生，即式(1)中的f_ncosθ_r。因为f_n通常比f_t大很多，所以当θ_r小于一定值时f_ncosθ_r比摩擦力f_t大，这时f_r的值就比采用直兜孔时f_r的值大。因为f_r的方向与滚动轴承保持架5偏移的方向相反，所以滚动轴承保持架5的外锁口兜孔结构有利于滚动轴承保持架5向偏移量减小的方向运动，即滚珠6对滚动轴承保持架5具有一定的径向引导作用，因为外圈对滚动轴承保持架5也有引导作用，所以滚动轴承保持架5在这种情况下由滚珠6和外圈混合引导。

高速轴承的保持架材料一般采用酚醛层压布管或工程塑料。因为工程塑料具有材质轻、易加工和表面粗糙度低等优点，所以适于作为圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架5的材料。

该圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架5的加工方法如图6所示。由于该滚动轴承保持架5是薄壁结构，容易发生弯曲变形，所以加工前的工件2被固定在夹具1上。加工时，刀具3绕x轴旋转并沿轴向和径向作进给运动，逐渐去除工件2材料。当加工完一个兜孔501时，刀具3复位，工件2绕z轴旋转一定角度后再开始加工下一个兜孔501。为了避免刀具3与夹具1发生干涉，在夹具1上设有均匀分布的夹具工艺孔4，其数量与滚动轴承保持架5中的兜孔501数量相同。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架，其特征在于：在垂直于该保持架的轴线的截面内，兜孔侧壁由两部分组成，其中靠近外端口的部分为向兜孔外凹陷的弧形，靠近内端口的部分为直线形，并且兜孔外端口的直径小于滚珠的直径，内端口的直径大于滚珠的直径。

2.按照权利要求1的圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架，其特征在于：靠近外端口的部分的弧形段与靠近内端口的部分的直线段相切。

3.按照权利要求1的圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架，其特征在于：靠近外端口的部分侧壁为球面，靠近内端口的部分侧壁为圆柱面，并且兜孔外端口的直径小于滚珠的直径，兜孔内端口的直径大于滚珠的直径。

4.按照权利要求1的圆弧形外锁口兜孔结构的滚动轴承保持架，其特征在于：靠近外端口的部分侧壁为椭球面，靠近内端口的部分侧壁为椭圆柱面，并且兜孔外端口椭圆的短轴半径小于滚珠半径，所述兜孔内端口椭圆的短轴半径大于滚珠半径。