CN105952779A - Rv减速器主轴定压预紧结构与预紧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RV减速器主轴定压预紧结构与预紧方法。RV减速器的主轴两端通过角接触球轴承或圆锥滚子轴承作为主轴承连接端盖，左端主轴套有的左角接触球轴承或左圆锥滚子轴承被左端盖加以轴向固定，右端主轴套有的右角接触球轴承或右圆锥滚子轴承通过外侧同轴套在主轴上的深沟球轴承约束，深沟球轴承通过螺纹套在主轴上的圆螺母加以轴向约束；圆螺母通过定力矩扳手螺纹配合地套在主轴上，实现对主轴左右两主轴承的同压力预紧。本发明通过使用定力矩扳手对圆螺母进行固定力矩的加载，从而实现对左右两主轴承的同压力预紧。

Description

RV减速器主轴定压预紧结构与预紧方法

技术领域

本发明涉及了一种定压预紧结构，尤其是涉及了一种RV减速器主轴定压预紧结构与预紧方法。

背景技术

常见的RV减速器，为了提高旋转精度，就需要增大主轴预紧力。但与此同时，磨损程度也相应增大，以致减速器轴承的使用寿命缩短。为了延长减速器轴承的使用寿命，就需要减小主轴承预紧力，但与此同时，RV减速器的旋转精度就会降低。为了使两者兼顾，本发明提出了定压预紧的结构。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供了一种RV减速器主轴定压预紧结构与预紧方法。

其中，主轴是RV减速器中的主轴。主轴两端通过两个角接触球轴承或者两个圆锥滚子轴承将主轴上的结构进行轴向约束，然后通过左端的端盖将左端的角接触球轴承或圆锥滚子轴承进行轴向固定，其右端的角接触球轴承或圆锥滚子轴承通过垫片、深沟球轴承加以约束，其深沟球轴承通过止动垫圈和圆螺母加以轴向约束，通过使用定力矩扳手，可以对圆螺母进行固定力矩的加载，从而实现对左右两主轴承的同压力预紧。

本发明采用的技术方案是：

一、一种RV减速器主轴定压预紧结构：

包括轴向支撑的主轴承、深沟球轴承和圆螺母，RV减速器的主轴两端通过角接触球轴承或圆锥滚子轴承作为主轴承连接端盖，左端主轴套有的左角接触球轴承或左圆锥滚子轴承被左端盖加以轴向固定，右端主轴套有的右角接触球轴承或右圆锥滚子轴承通过外侧同轴套在主轴上的深沟球轴承约束，深沟球轴承通过螺纹套在主轴上的圆螺母加以轴向约束，右端整体再通过右端盖加以轴向固定。

所述的圆螺母通过定力矩扳手螺纹配合地套在主轴上，实现对主轴左右两主轴承的同压力预紧。

所述的右角接触球轴承或右圆锥滚子轴承和深沟球轴承之间的连接端面设有垫片，所述的圆螺母与深沟球轴承的内圈之间设有止动垫圈。

二、一种RV减速器主轴定压预紧方法：

依次装配所述结构除右端盖以外的所有部件，在定力矩扳手上设定所需的力矩值，扳动预紧圆螺母进行固定力矩的加载，拧紧圆螺母即实现对左右两主轴承的同时预紧，且使得两主轴承的预紧力相同。

所述主轴承采用角接触球轴承，RV减速器的主轴两端通过角接触球轴承连接端盖，其定力矩扳手上所施加的预紧力采用以下公式进行计算：

$F=\frac{4k^3{(1.5277+0.6023ln(R_y/R_x\left)\right)}^3}{3(1.0003+\frac{0.5968}{R_y/R_x}){\mathrm{R\π}}^2{k}^{\′2}{E}^{\′2}}$

其中，E'表示综合弹性模量，F表示预紧力，k表示刚度系数，k'表示椭圆率参数，R表示当量曲率半径；

椭圆率参数k'和当量曲率半径R采用以下公式计算：

$\frac{1}{R_x}=\frac{1}{R_{x1}}+\frac{1}{R_{x2}},\frac{1}{R_y}=\frac{1}{R_{y1}}+\frac{1}{R_{y2}},\frac{1}{R}=\frac{1}{R_x}+\frac{1}{R_y},$

$k^{\′}=1.0339{\left(\frac{R_y}{R_x}\right)}^{0.6360}$

其中，R_x表示圆周平面内的当量曲率半径；R_y表示轴向平面内的当量曲率半径；R_x1表示球在圆周平面内的曲率半径；R_y1表示球在轴向平面内的曲率半径；R_x2表示内圈在圆周平面内的曲率半径；R_y2表示内圈在轴向平面内的曲率半径。

所述主轴承采用圆锥滚子轴承，RV减速器的主轴两端通过圆锥滚子轴承连接端盖，其定力矩扳手上所施加的预紧力采用以下公式进行计算：

F＝kδ

其中，F表示预紧力，δ表示弹性变形量，k表示刚度系数。

所述的综合弹性模量E'采用以下公式计算：

$E^{\′}=\frac{2}{\frac{1-{\mathrm{\μ}}_1^2}{E_1}+\frac{1-{\mathrm{\μ}}_2^2}{E_2}}$

其中，E₁表示滚动体材料弹性模量，μ₁表示滚动体材料泊松比，E₂表示套圈材料弹性模量，μ₂表示套圈材料泊松比。

本发明具有的有益效果是：

本发明通过对RV减速器主轴采用定压预紧，可以控制预紧力的大小，使其既能满足RV减速器对旋转精度的要求，又不使磨损太大，保证RV减速器的使用寿命不会被缩短。从而实现了RV减速器旋转精度和使用寿命的兼顾。拧紧一只圆螺母时，可以实现对左右两主轴承的同时预紧，而且两主轴承的预紧力一样大小。

附图说明

图1是本发明实施例1采用角接触球轴承7008c的示意图。

图2是本发明实施例1的预紧力与刚度之间的关系曲线图。

图3是本发明实施例2采用圆锥滚子轴承30208的示意图。

图4是本发明实施例2的预紧力与刚度之间的关系曲线图。

其中：1、主轴，2、圆螺母，3、止动垫圈，4、深沟球轴承，5、垫片，6、右角接触球轴承，7、左角接触球轴承，8、右圆锥滚子轴承，9、左圆锥滚子轴承。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1和图3所示，本发明包括轴向支撑的主轴承、深沟球轴承4和圆螺母2，RV减速器的主轴1两端通过角接触球轴承或圆锥滚子轴承作为主轴承连接端盖，左端主轴1套有的左角接触球轴承7或左圆锥滚子轴承9被左端盖加以轴向固定，右端主轴1套有的右角接触球轴承6或右圆锥滚子轴承8通过外侧同轴套在主轴1上的深沟球轴承4约束，深沟球轴承4通过螺纹套在主轴1上的圆螺母2加以轴向约束，右端整体再通过右端盖加以轴向固定。

圆螺母2通过定力矩扳手螺纹配合地套在主轴1上，实现对主轴1左右两主轴承的同压力预紧。

本发明在右角接触球轴承6或右圆锥滚子轴承8和深沟球轴承4之间的连接端面设有垫片5，圆螺母2与深沟球轴承4的内圈之间设有止动垫圈3。

本发明的工作过程：

依次装配任一所述结构除右端盖以外的所有部件，首先在定力矩扳手上设定所需的力矩值，锁定定力矩扳手。然后开始拧紧螺栓，当螺栓达到设定的力矩值后，会产生瞬间脱节的效应，在产生脱节效应的瞬间发出“卡塔”声，以此来确认已达到设定的力矩值。由此本发明拧紧仅一只圆螺母后实现了对左右两主轴承的同时预紧，而且两主轴承的预紧力一样大小。

本发明的实施例如下：

实施例1：

案例1如图1所示。在本案例中，将这种定压预紧的结构应用于采用角接触球轴承7008c的RV减速器中。角接触球轴承的材料采用GCr15，滚动体和套圈弹性模量E₁＝E₂＝2.07×10¹¹Pa，对应泊松比μ₁＝μ₂＝0.3。这种减速器可应用于机器人关节处，采用角接触球轴承使其可以同时承受较大的径向载荷和单向轴向载荷。

在本案例中，其左端的角接触球轴承被左端的端盖加以轴向固定，右端的角接触球轴承通过垫片、深沟球轴承加以约束，其深沟球轴承通过止动垫圈和圆螺母加以轴向约束，通过使用定力矩扳手，可以对圆螺母进行固定力矩的加载，从而实现对轴承的定压预紧。

其角接触球轴承中接触方式为点接触，根据赫兹接触公式，可得刚度公式为：

$k=\frac{dF}{d\mathrm{\δ}}=\frac{1}{\frac{2}{3}\mathrm{\ξ}{\left(\frac{9}{2\mathrm{\ϵ}R}\right)}^{\frac{1}{3}}{\left(\frac{1}{{\mathrm{\πk}}^{\′}{E}^{\′}}\right)}^{\frac{2}{3}}}{F}^{\frac{1}{3}}---\left(1\right)$

式中，

取R_x1＝R_y1＝5mm，R_x2＝22mm，R_y2＝-5.25mm，可得R_x＝4.07mm，R_y＝104.99mm，R＝3.918mm。

式中，代入对应数值可得，综合弹性模量E'＝1.099×10¹¹Pa，

式中，ξ＝1.5277+0.6023ln(R_y/R_x)。代入对应数值可得，k'＝0.437，ε＝3.314，ξ＝0.712。

将对应数值代入(1)式中，可得

$k=\frac{dF}{d\mathrm{\δ}}=1.831\×{10}^7{F}^{\frac{1}{3}}$

如图2所示。

寿命公式如下：

$L_{10}={\mathrm{\α}}_1{\mathrm{\α}}_{23}{\left(\frac{f_{t}c}{f_{p}p}\right)}^{\mathrm{\ϵ}}---\left(2\right)$

式中，α₁—可靠度系数；α₂₃—润滑与材料系数；f_t—温度系数；

f_p—动载荷系数；c—基本额定动载荷；p—当量动载荷；

ε—指数，对于角接触球轴承ε＝3；

L₁₀—10⁶转滚动轴承寿命；

通过刚度曲线图2和寿命公式(2)，可以确定最佳的预紧力区间。然后采用本发明的结构和方法，加载预紧力，实现对左右两主轴承的同时预紧，且可保证两主轴承的预紧力一样大小，同时还可实现RV减速器旋转精度和使用寿命的兼顾。

实施例2：

案例2如图3所示，在本案例中，将这种定压预紧的结构应用于采用圆锥滚子轴承30328的RV减速器中。圆锥滚子轴承的材料采用GCr15，滚动体和套圈弹性模量E₁＝E₂＝2.07×10¹¹Pa，对应泊松比μ₁＝μ₂＝0.3。这种减速器可应用于风电机组等重型设备中，采用圆锥滚子轴承使其可以同时承受更大的径向载荷和单向轴向载荷。

在本案例中，其左端的圆锥滚子轴承被左端的端盖加以轴向固定，右端的圆锥滚子轴承通过垫片、深沟球轴承加以约束，其深沟球轴承通过止动垫圈和圆螺母加以轴向约束，通过使用定力矩扳手，可以对圆螺母进行固定力矩的加载，从而实现对轴承的定压预紧。

其圆锥滚子轴承中接触方式为线接触，根据赫兹接触公式，可得刚度公式为

$k=\frac{dF}{d\mathrm{\δ}}=\frac{{\mathrm{\πE}}^{\′}}{4}---\left(3\right)$

式中，代入对应数值可得，综合弹性模量E'＝1.099×10¹¹Pa，

因此，k＝8.631×10⁷kN/m，如图4所示。

寿命公式如下：

$L_{10}={\mathrm{\α}}_1{\mathrm{\α}}_{23}{\left(\frac{f_{t}c}{f_{p}p}\right)}^{\mathrm{\ϵ}}---\left(4\right)$

式中，α₁—可靠度系数；α₂₃—润滑与材料系数；f_t—温度系数；

f_p—动载荷系数；c—基本额定动载荷；p—当量动载荷；

ε—指数，对于圆锥滚子轴承ε＝10/3；

L₁₀—10⁶转滚动轴承寿命；

通过刚度曲线图4和寿命公式(4)，可以确定最佳的预紧力区间。然后采用本发明的结构和方法，加载预紧力，实现对左右两主轴承的同时预紧，且可保证两主轴承的预紧力一样大小，同时还可实现RV减速器旋转精度和使用寿命的兼顾。

本发明通过所述结构和定力矩扳手的定压预紧方法，实现了对采用圆锥滚子轴承的RV减速器主轴进行定压预紧，使预紧力既能满足RV减速器对旋转精度的要求，又不使磨损太大，保证RV减速器的使用寿命不会被缩短。从而实现了RV减速器旋转精度和使用寿命的兼顾。拧紧一只圆螺母时，可以实现对左右两主轴承的同时预紧，而且两主轴承的预紧力一样大小。

需要特别指出的是：上述涉及的在RV减速器旋转精度和使用寿命两者之间的平衡兼顾正体现出了本发明的优越性，说明了本发明其突出显著的技术效果。

Claims (8)

1.一种RV减速器主轴定压预紧结构，其特征在于：包括轴向支撑的主轴承、深沟球轴承(4)和圆螺母(2)，RV减速器的主轴(1)两端通过角接触球轴承或圆锥滚子轴承作为主轴承连接端盖，左端主轴(1)套有的左角接触球轴承(7)或左圆锥滚子轴承(9)被左端盖加以轴向固定，右端主轴(1)套有的右角接触球轴承(6)或右圆锥滚子轴承(8)通过外侧同轴套在主轴(1)上的深沟球轴承(4)约束，深沟球轴承(4)通过螺纹套在主轴(1)上的圆螺母(2)加以轴向约束。

2.根据权利要求1所述的一种RV减速器主轴定压预紧结构，其特征在于：所述的圆螺母(2)通过定力矩扳手螺纹配合地套在主轴(1)上，实现对主轴(1)左右两主轴承的同压力预紧。

3.根据权利要求1所述的一种RV减速器主轴定压预紧结构，其特征在于：所述的右角接触球轴承(6)或右圆锥滚子轴承(8)和深沟球轴承(4)之间的连接端面设有垫片(5)。

4.根据权利要求1所述的一种RV减速器主轴定压预紧结构，其特征在于：所述的圆螺母(2)与深沟球轴承(4)的内圈之间设有止动垫圈(3)。

5.一种RV减速器主轴定压预紧方法，其特征在于：依次装配权利要求1～4任一所述结构除右端盖以外的所有部件，在定力矩扳手上设定所需的力矩值，扳动预紧圆螺母进行固定力矩的加载，拧紧圆螺母即实现对左右两主轴承的同时预紧，且使得两主轴承的预紧力相同。

6.根据权利要求5所述的一种RV减速器主轴定压预紧方法，其特征在于：

所述主轴承采用角接触球轴承，RV减速器的主轴(1)两端通过角接触球轴承连接端盖，其定力矩扳手上所施加的预紧力采用以下公式进行计算：

$F=\frac{4k^3{(1.5277+0.6023ln(R_y/R_x\left)\right)}^3}{3(1.0003+\frac{0.5968}{R_y/R_x}){\mathrm{R\π}}^2{k}^{\′2}{E}^{\′2}}$

其中，E'表示综合弹性模量，F表示预紧力，k表示刚度系数，k'表示椭圆率参数，R表示当量曲率半径；

椭圆率参数k'和当量曲率半径R采用以下公式计算：

$\frac{1}{R_x}=\frac{1}{R_{x1}}+\frac{1}{R_{x2}},\frac{1}{R_y}=\frac{1}{R_{y1}}+\frac{1}{R_{y2}},\frac{1}{R}=\frac{1}{R_x}+\frac{1}{R_y},$

$k^{\′}=1.0339{\left(\frac{R_y}{R_x}\right)}^{0.6360}$

其中，R_x表示圆周平面内的当量曲率半径；R_y表示轴向平面内的当量曲率半径；R_x1表示球在圆周平面内的曲率半径；R_y1表示球在轴向平面内的曲率半径；R_x2表示内圈在圆周平面内的曲率半径；R_y2表示内圈在轴向平面内的曲率半径。

7.根据权利要求5所述的一种RV减速器主轴定压预紧方法，其特征在于：

所述主轴承采用圆锥滚子轴承，RV减速器的主轴(1)两端通过圆锥滚子轴承连接端盖，其定力矩扳手上所施加的预紧力采用以下公式进行计算：

F＝kδ

其中，F表示预紧力，δ表示弹性变形量，k表示刚度系数。

8.根据权利要求6或7所述的一种RV减速器主轴定压预紧方法，其特征在于：所述的综合弹性模量E'采用以下公式计算：

$E^{\′}=\frac{2}{\frac{1-{\mathrm{\μ}}_1^2}{E_1}+\frac{1-{\mathrm{\μ}}_2^2}{E_2}}$

其中，E₁表示滚动体材料弹性模量，μ₁表示滚动体材料泊松比，E₂表示套圈材料弹性模量，μ₂表示套圈材料泊松比。