CN105275978A - 一种整体式保持器重载满装密珠轴承 - Google Patents
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Abstract
一种整体式保持器重载满装密珠轴承，本发明涉及一种满装密珠轴承，具体涉及一种整体式保持器重载满装密珠轴承。本发明为了解决现有密珠轴承无法实现在重载工况下的直线运动或回转-直线往复耦合运动。本发明包括内圈、外圈、挡圈、保持架、多个螺栓和多个滚动体，多个滚动体可转动满装在保持架上，外圈套装在内圈上，多个滚动体和保持架安装在内圈和外圈之间，挡圈套装在外圈上并通过多个螺栓与外圈连接，每个滚动体的外表面、保持架的外表面、内圈的外表面和外圈的外表面均设有润滑层。本发明用于重载工况环境下的直线运动或回转-直线往复耦合运动。
Description
技术领域
本发明涉及一种满装密珠轴承，具体涉及一种整体式保持器重载满装密珠轴承。
背景技术
密珠轴承在直线运动单元和回转-直线耦合运动中具有广泛的应用，但往往采用隔离滚动体模式，滚动体数量受到结构尺寸限制，在重载工况下接触应力较大，如固体润滑超过1500MPa或液体润滑超过2500MPa情况下容易发生轴承润滑失效。也有采用满装滚动体的模式，但需要组合式返回器结构，结构复杂或采用小直径螺钉连接，难以满足重载工况下轻质、高可靠要求。因此，现有密珠轴承无法实现在重载工况下的直线运动或回转-直线往复耦合运动。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的密珠轴承无法在重载工况下实现直线运动或回转-直线往复耦合运动的问题。进而提供一种整体式保持器重载满装密珠轴承。
本发明的技术方案是：一种整体式保持器重载满装密珠轴承，它包括内圈、外圈、挡圈、保持架、多个螺栓和多个滚动体，多个滚动体可转动满装在保持架上，外圈套装在内圈上，多个滚动体和保持架安装在内圈和外圈之间，挡圈套装在外圈上并通过多个螺栓与外圈连接，每个滚动体的外表面、保持架的外表面、内圈的外表面和外圈的外表面均设有润滑层。
多个滚动体均由氮化硅陶瓷材料制成。
保持架由铝青铜材料制成。
内圈和外圈均有钢质材料制成。
每个滚动体的外表面、保持架的外表面、内圈的外表面和外圈的外表面均采用离子溅射与沉积的方法制备了DLC润滑涂层。
外圈包括筒体和多个连接耳，筒体的一端为敞口端，筒体的另一端带有收口内沿，且收口内沿的开口端直径小于的所述筒体的敞口端直径，多个连接耳环形均布安装在筒体的外侧壁上，且多个连接耳靠近筒体的另一端。
挡圈为圆柱槽形挡圈，所述圆柱槽形挡圈的槽底端开设有与内圈直径相配合的圆孔，所述圆柱圆孔的直径小于圆柱槽形挡圈的内侧壁直径，槽形挡圈的顶端面上沿其圆周方向开设多个螺纹孔。
保持架为两端均为平面且敞口的圆环，所述圆环的壁上沿其圆周方向依次开设多个滚动体安放通孔，每个滚动体安放通孔内可转动安装滚动体的数量为通孔长度除以滚动体直径(取整数)，相邻两个滚动体安放通孔之间的距离为3-6mm。
保持架的壁厚小于滚动体的直径。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1、本发明利用激光雕刻机在保持架上完成容纳滚动体小球的轨道，然后通过弹性变形将小球镶嵌到保持架上，实现了保持架与滚动体的一体化设计。即使内外圈分离后，保持架与滚动体依然是一体的，不会分离，提高了轴承的可装配性及可拆卸性。
2、传统轴承中滚动体之间是有间隙的，本发明设计的轴承，要求每一列轨道上都满装滚动体，这样一来轴承的承载能力更强，可靠性更好。
3、传统轴承中滚动体与内外圈大多数是由钢材料制成，形成了常见的钢与钢的接触形式，而本设计轴承的内外圈由钢材料制成，滚动体小球由陶瓷材料制成，则形成了陶瓷与钢的接触设计，避免了传统轴承中可能出现的冷焊风险，提高了尺寸稳定性。
4、该设计采用陶瓷材料加工滚动体，可以满足质轻的要求，同时还具有硬度高，耐高温，耐腐蚀的优点。
5、该发明中采用离子溅射与沉积方法，在每个滚动体表面、保持架和内外圈表面沉积制备了DLC涂层，提高了该密珠轴承的减摩抗磨性能。
6、本发明中滚动体可以在轴向直线方向和圆周方向滚动，实现了该密珠轴承的直线运动或回转-直线往复耦合运动。
附图说明
图1是本发明的整体结构主剖视图；图2是图1的左视图；图3是外圈的主剖视图；图4是图3的左视图；图5是内圈的主剖视图；图6是图5的左视图；图7是挡圈的主剖视图；图8是图7的左视图；图9是保持架的主剖视图；图10是图9的左剖视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图10说明本实施方式，本实施方式的一种整体式保持器重载满装密珠轴承包括内圈1、外圈2、挡圈4、保持架6、多个螺栓3和多个滚动体5，多个滚动体5可转动满装在保持架6上，外圈2套装在内圈1上，多个滚动体5和保持架6安装在内圈1和外圈2之间，挡圈4套装在外圈2上并通过多个螺栓3与外圈2连接，每个滚动体5的外表面、保持架6的外表面、内圈1的外表面和外圈2的外表面均设有润滑层。
具体实施方式二：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的多个滚动体5均由氮化硅陶瓷材料制成。如此设置，避免了传统轴承中可能出现的冷焊风险，提高了尺寸稳定性。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的每个滚动体5的外表面、保持架6的外表面、内圈1的外表面和外圈2的外表面均采用离子溅射与沉积的方法制备了DLC润滑涂层。如此设置，实现了该密珠轴承的自润滑性能，提高了该密珠轴承的减摩抗磨性能，延长了该密珠轴承的使用寿命。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的外圈2包括筒体2-1和多个连接耳2-2，筒体2-1的一端为敞口端2-1-1，筒体2-1的另一端带有收口内沿2-1-2，且收口内沿2-1-2的开口端直径小于的所述筒体2-1的敞口端2-1-1直径，多个连接耳2-2环形均布安装在筒体2-1的外侧壁上，且多个连接耳2-2靠近筒体2-1的另一端。如此设置，便于与挡圈连接。其它组成和连接关系与具体实施方式一或三相同。
具体实施方式五：结合图1-图2、图7和图8说明本实施方式，本实施方式的挡圈4为圆柱槽形挡圈，所述圆柱槽形挡圈的槽底端开设有与内圈1直径相配合的圆孔4-1，所述圆柱圆孔4-1的直径小于圆柱槽形挡圈的内侧壁直径，槽形挡圈的顶端面上沿其圆周方向开设多个螺纹孔4-2。其它组成和连接关系与具体实施方式一或四相同。
具体实施方式六：结合图1-图2、图9和图10说明本实施方式，本实施方式的保持架6为两端均为平面且敞口的圆环，所述圆环的壁上沿其圆周方向依次开设多个滚动体安放通孔6-1，每个滚动体安放通孔6-1内可转动安装滚动体的数量为通孔长度除以滚动体直径(取整数)，相邻两个滚动体安放通孔6-1之间的距离为3-6mm。如此设置，便于在保持架的每个轨道上都满装滚动体，进而提高密珠轴承的承载能力，使其在固体润滑下的接触应力达到2000MPa或液体润滑下的接触应力达到3200MPa。其它组成和连接关系与具体实施方式一或五相同。
具体实施方式七：结合图1-图2、图9和图10说明本实施方式，本实施方式的保持架6的壁厚小于滚动体5的直径。如此设置，便于滚动体顺畅的滚动。其它组成和连接关系与具体实施方式一或六相同。
本实施方式的滚动体5为Si3N4陶瓷球，Si3N4陶瓷球和保持架为一体化装配组件，每个Si3N4陶瓷球的表面、内圈1、外圈2和保持架6的沟道表面沉积制备了DLC涂层。
本发明的生产加工过程：
(一)保持架的加工过程主要是：采用精密雕刻机对铝青铜型材进行铣削加工，按照Si3N4陶瓷球5的球径大小加工滚动体的沟道。
(二)采用离子溅射与沉积方法，在每个Si3N4陶瓷球5表面、内圈1、外圈2和保持架6的沟道表面沉积制备DLC涂层。
(三)通过热装方式，将Si3N4陶瓷球5装入保持架6，满装排布，Si3N4陶瓷球5与保持架6装配为一体化结构，即在轴承内圈1与外圈2相互分离时，陶瓷球5不会散珠。陶瓷球5的数量可以根据承载工况进行调整。
(四)轴承外圈2与挡圈4通过内六角螺栓3进行连接，内圈1可以与运动主轴一体化设计。
重载满装密珠轴承性能验证：
Si3N4陶瓷球5与保持架6为一体化装配。轴承内圈1和外圈2的材料均采用G95Cr18钢，保持架6材料采用QAl-10-1.5，滚动体5为Si3N4陶瓷球。
测试1：主轴启动阶段：即轴承空载启动转矩测试，此时轴承只有回转运动直至速度达到120r/min，无轴向往复窜动，无载荷施加。结果显示，回转轴系转矩的平均值为0.04N·m，最大值为0.08N·m，符合重载精密滚动轴承的技术要求。
测试2：中心轴以120r/min双向回转，同时有1.8±0.2mm直线行程、5Hz频率的轴向直线窜动，主轴施加径向载荷250N，共运行45小时，约3.24×105转。试验过程中，系统运转平稳，输出转矩没有发生大的波动。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明的，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，以及应用到本发明未提及的领域中，当然，这些依据本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。
Claims (9)
1.一种整体式保持器重载满装密珠轴承，其特征在于：它包括内圈(1)、外圈(2)、挡圈(4)、保持架(6)、多个螺栓(3)和多个滚动体(5)，多个滚动体(5)可转动满装在保持架(6)上，外圈(2)套装在内圈(1)上，多个滚动体(5)和保持架(6)安装在内圈(1)和外圈(2)之间，挡圈(4)套装在外圈(2)上并通过多个螺栓(3)与外圈(2)连接，每个滚动体(5)的外表面、保持架(6)的外表面、内圈(1)的外表面和外圈(2)的外表面均设有润滑层。
2.根据权利要求1所述一种整体式保持器重载满装密珠轴承，其特征在于：多个滚动体(5)均由氮化硅陶瓷材料制成。
3.根据权利要求2所述一种整体式保持器重载满装密珠轴承，其特征在于：保持架(6)由铝青铜材料制成。
4.根据权利要求3所述一种整体式保持器重载满装密珠轴承，其特征在于：内圈(1)和外圈(2)均有钢质材料制成。
5.根据权利要求1或4所述一种整体式保持器重载满装密珠轴承，其特征在于：每个滚动体(5)的外表面、保持架(6)的外表面、内圈(1)的外表面和外圈(2)的外表面均采用离子溅射与沉积的方法制备了DLC润滑涂层。
6.根据权利要求5所述一种整体式保持器重载满装密珠轴承，其特征在于：外圈(2)包括筒体(2-1)和多个连接耳(2-2)，筒体(2-1)的一端为敞口端(2-1-1)，筒体(2-1)的另一端带有收口内沿(2-1-2)，且收口内沿(2-1-2)的开口端直径小于的所述筒体(2-1)的敞口端(2-1-1)直径，多个连接耳(2-2)环形均布安装在筒体(2-1)的外侧壁上，且多个连接耳(2-2)靠近筒体(2-1)的另一端。
7.根据权利要求6所述一种整体式保持器重载满装密珠轴承，其特征在于：挡圈(4)为圆柱槽形挡圈，所述圆柱槽形挡圈的槽底端开设有与内圈(1)直径相配合的圆孔(4-1)，所述圆柱圆孔(4-1)的直径小于圆柱槽形挡圈的内侧壁直径，槽形挡圈的顶端面上沿其圆周方向开设多个螺纹孔(4-2)。
8.根据权利要求7所述一种整体式保持器重载满装密珠轴承，其特征在于：保持架(6)为两端均为平面且敞口的圆环，所述圆环的壁上沿其圆周方向依次开设多个滚动体安放通孔(6-1)，每个滚动体安放通孔(6-1)内可转动安装滚动体的数量为通孔长度除以滚动体直径的整数，相邻两个滚动体安放通孔(6-1)之间的距离为3-6mm。
9.根据权利要求7所述一种整体式保持器重载满装密珠轴承，其特征在于：保持架(6)的壁厚小于滚动体(5)的直径。
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| CN104265779A (zh) * | 2014-09-15 | 2015-01-07 | 北京卫星制造厂 | 一种密珠式回转与往复双自由度滚动轴系 |
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| DE3146849A1 (de) * | 1981-11-26 | 1983-06-01 | Skf Kugellagerfabriken Gmbh, 8720 Schweinfurt | "lageranordnung fuer laengs- und drehbewegungen einer welle" |
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2015
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