CN106015342A - 滚动体自循环式滚动轴承 - Google Patents

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钱晨
陈李果
汪久根
张靖
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Zhejiang University ZJU
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ZHEJIANG SHUANGHUAN DRIVELINE CO Ltd
Zhejiang University ZJU
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/583—Details of specific parts of races

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Abstract

本发明公开了一种滚动体自循环式滚动轴承。轴承外圈和轴承内圈之间的滚道为两端封闭的螺旋形沟槽，润滑剂密封在滚道内，螺旋形沟槽设有用于作为滚道路径以使得滚道内部的球形滚动体滚向受力相反方向的弧形通槽。相较于普通的滚动轴承，本发明同时有多个钢球或陶瓷球参与承载，提高了轴承的可承载能力，润滑油密封在轴承内，使润滑油的泄漏减少，并且可同时承受径向载荷和双向轴向载荷。

Description

滚动体自循环式滚动轴承
技术领域
本发明涉及一种滚动轴承，尤其是涉及一种滚动体自循环式滚动轴承。
背景技术
滚动轴承的疲劳点蚀与轴承承受的载荷和工作总转数有关。通常讲轴承的寿命是指轴承在一定的载荷下运转，任一元件出现疲劳点蚀前所经历的总转数，或在一定转数下所经历的工作总时数。
在承受很高的径向载荷或者轴向载荷时，普通的滚动轴承设计，需要多套轴承并列使用，增加轴系设计的成本和安装，而且每套轴承上的载荷分布不均。
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一种滚动体自循环式滚动轴承，滚道为螺旋形。本发明通过设计滚道结构，可以控制在相同时间内每个点接触参与应力循环的次数，从而提高接触疲劳寿命。同时，适当优化的滚道及滚动体数可以提高轴承的承载能力及可承载方向。
本发明采取的技术方案是：
本发明包括轴承外圈、轴承内圈、滚道和球形滚动体，所述的轴承外圈和轴承内圈之间的滚道为两端封闭的螺旋形沟槽，润滑剂密封在滚道内，减缓了润滑剂泄露。本发明轴承不需要保持架。
所述的螺旋形沟槽设有用于作为滚道捷径以使得滚道内部的球形滚动体滚向受力相反方向的弧形通槽。内循环的弧形通槽用于供球形滚动体循环，当球形滚动体向特定方向运动时，通槽一端的小球可经由弧形通槽的一端运动到另一端，使得球在螺旋形滚道内做反复循环运动。
所述的弧形通槽连接在位于同一侧的相邻两道沟槽之间。
所述的螺旋形沟槽的螺纹升角λ＝2°～15°，该螺纹升角可同时承受轴向和径向载荷。
所述的球形滚动体、轴承外圈和轴承内圈均采用强度高、耐磨性好的GCr15等轴承钢制造，球体采用轴承钢GCr15或者氮化硅陶瓷材料。
优选的螺纹升角取λ值为15°
本发明同时有多个钢球/陶瓷球承载，可提高轴承的承载能力，特定载荷下降低每个接触点的接触应力，提高轴承的疲劳寿命。
本发明的有益效果为：
本发明使得每个球形滚动体的点接触参与的应力循环次数减少，参与接触的部位显著增加，提高了接触疲劳寿命。
本发明传动过程中有多个钢球或陶瓷球参与承载，提高了轴承的承载能力。
本发明的润滑油密封在轴承滚道内，使得润滑油泄漏减少。
本发明由于滚道与径向呈一螺纹升角λ，因此可同时承受很大的径向载荷与双向轴向承载。
附图说明
图1为轴承的径向结构示意图。
图2为轴承的径向剖面图。
图3为轴承的轴向结构示意图。
图中：1、轴承外圈；2、滚道；3、通槽；4、球形滚动体；5、轴承内圈。
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1～3所示，本发明包括轴承外圈1、轴承内圈5和球形滚动体4，所述的轴承外圈1和轴承内圈5之间的滚道2为两端封闭的螺旋形沟槽，其滚道在轴向呈螺旋形分布。
螺旋形沟槽设有用于作为滚道捷径以使得滚道内部的球形滚动体4滚向受力相反方向的弧形通槽，弧形通槽连接在位于同一侧的相邻两道沟槽之间。轴承外圈1、轴承内圈5上均开设弧形通槽。
当本发明轴承受到某一方向载荷时，所有球形滚动体4向特定方向运动时，通槽一端的小球可经由通槽的一端运动到另一端，使得在转动过程中，球形滚动体4在轴承中自循环。由于滚道呈螺旋形，在转动过程中，其接触点并不像普通的滚动轴承一样集中在球的一个特定圆周的圆环上，而是球体作螺旋运动，球面上每点都会参与接触，因此相同时间内，每个点接触参与的应力循环次数减少，参与接触的部位显著增加，提高了接触疲劳寿命。
具体实施的螺纹升角λ由以下计算得到：
ρ＝arctanf＝arctan 0.06＝3.43°
其中，ρ表示滚动体与滚道之间的当量摩擦角，轴承中球与轴承内外圈的当量摩擦系数f为0.03～0.08，在计算中f取0.06。为了让轴承自锁，要求λ>ρ，同时为了避免螺纹升角λ过大引起加工困难，由此具体是实施优选的螺纹升角取λ值为15°。
球形滚动体、轴承外圈和轴承内圈均采用强度高、耐磨性好的GCr15等轴承钢制造，球体采用陶瓷基材料。
根据以往对于滚珠螺旋副的研究，滚珠螺旋副中滚珠承受法向力的差异及接触点的变化直接导致了滚珠的滑移及自锁。在其他条件相同的情况下，滚珠直径越大，其滑移及自锁的现象越严重。滚珠滑移及自锁对滚珠螺旋副的运动特性有重要影响，严重制约滚珠螺旋副高速性能的发挥。因此，为了提高此滚动体自循环式滑动轴承的高速性能，在设计的过程中选取小滚珠。选取小滚珠后，适当增加滚珠数和滚道数来提高该滚动体自循环式滚动轴承的承载能力。
当该滚动体自循环式滚动轴承的载荷以及运行速度发生变化时，我们也可以调整滚道的螺纹升角λ以及弧形通槽的分布以适应其工况。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种滚动体自循环式滚动轴承，包括轴承外圈(1)、轴承内圈(5)、滚道(2)和球形滚动体(4)，其特征在于：所述的轴承外圈(1)和轴承内圈(5)之间的滚道(2)为两端封闭的螺旋形沟槽，润滑剂密封在滚道(2)内。
2.根据权利要求1所述的一种滚动体自循环式滚动轴承，其特征在于：所述的螺旋形沟槽设有用于作为滚道捷径以使得滚道内部的球形滚动体(4)滚向受力相反方向的弧形通槽。弧形通槽用于供球形滚动体(4)循环的
3.根据权利要求2所述的一种滚动体自循环式滚动轴承，其特征在于：所述的弧形通槽连接在位于同一侧的相邻两道沟槽之间。
4.根据权利要求1所述的一种滚动体自循环式滚动轴承，其特征在于：所述的螺旋形沟槽的螺纹升角λ＝2°～15°。
5.根据权利要求1所述的一种滚动体自循环式滚动轴承，其特征在于：所述的球形滚动体(4)、轴承外圈(1)和轴承内圈(5)均采用强度高、耐磨性好的GCr15。
6.根据权利要求1所述的一种滚动体自循环式滚动轴承，其特征在于：所述的球形滚动体(4)采用陶瓷材料。
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