CN107178557A - 一种能实现稳定转动的螺旋套浮环轴承 - Google Patents
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Abstract
一种能实现稳定转动的螺旋套浮环轴承，包括外回转体、内回转体及内外回转体之间的浮环，本发明的特征在于，所述浮环上开有径向贯通的螺旋槽和滚动体槽，滚动体槽内安装滚动结构，滚动结构为滚动体或滚动体与保持块的组合，滚动体的直径不小于浮环的壁厚。当轴承工作时，内外回转体承受径向载荷并相对旋转，受力变形后的滚动体会在内外回转圆柱面之间发生滚动趋势，向浮环施加推动力，从而实现浮环相对于内、外回转体稳定旋转；同时，径向贯通的螺旋槽可以增加浮环的弹性，有利于降低浮环对轴承制造误差的敏感性，改善浮环的载荷分布使磨损更加均匀，也有利于将润滑剂引入轴承的摩擦表面，提高轴承寿命。本发明适用于各种旋转机械，特别适用于牙轮钻头、包含轴承的复合钻头等承受重载的石油钻井机械。
Description
技术领域
本专利属于轴承技术领域，具体的讲涉及一种能实现稳定转动的螺旋套浮环轴承。
背景技术
现有机械中常用的轴承大致可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承运转时摩擦系数较小，摩擦生热率低，可承受高转速，但因其摩擦副之间为点线接触，不适于在重载下使用。滑动轴承的承载面积较大，能承受重载和强冲击，但轴承副摩擦系数大，摩擦生热率高，在润滑和冷却条件差的情况下，容易发生油膜破裂，轴承副表面出现接触腐蚀或胶合，进而导致轴承失效。因此，如何改善滑动轴承的润滑条件，减小轴承之间的磨擦，一直是人们关注的问题。
浮环滑动轴承是轴承的一种，是在原有径向滑动轴承结构的基础上，再加入一个或多个可在轴颈和轴承之间自由转动的轴套，将原来的一个摩擦副变为两个或多个同时工作的摩擦副。现有的浮环滑动轴承，在改善滑动轴承的润滑条件、减小轴承副之间的摩擦方面起到了一定的作用。但是，现有浮环滑动轴承为圆柱筒件，浮环加工精度要求较高，轴承工作时，由于加工误差的存在，导致浮环不浮动旋转，或导致浮环局部承载过大，发生油膜破裂，轴承副表面出现胶合和接触腐蚀，滑动部件之间的摩阻逐渐增强，浮环的浮动能力减弱或丧失，进而导致轴承失效；由于浮环是单一圆柱筒体，浮环相对轴颈或轴孔整体滑动(或不动)，当轴承受载不均，特别是受弯矩较大时，轴颈、浮环或轴孔局部磨损严重，导致轴承过早失效。例如石油机械中的牙轮钻头，其牙轮是通过轴承和钻头牙掌下部的悬臂轴与钻头体联接的，由于牙轮钻头是在高载荷、强冲击及较高转速的条件下运行，且冷却和润滑条件差，因而牙轮钻头中采用滑动轴承和滚动轴承都存在着易损坏，使用寿命短，转速或载荷受限制的问题。随着浮环滑动轴承被引入到牙轮钻头，在改善滑动轴承的润滑条件、减小轴承副之间的摩擦方面起到一定作用，但现有的浮环滑动轴承由于制造误差等原因，不能达到理想的运动状态，有时甚至完全不能浮动，因而达不到浮环应有的减摩、延寿的目的。
发明内容
本发明的目的是提出一种能实现稳定转动的螺旋套浮环轴承。这种轴承的浮环在工作过程中一方面能始终保持相对稳定的浮动状态，减小轴承滑动摩擦副的相对滑动速度，减小轴承副的磨损速度；另一方面，降低浮环对轴承制造误差的敏感性，改善浮环的载荷分布使磨损更加均匀，改善轴承润滑状况，延长轴承的使用寿命。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种能实现稳定转动的螺旋套浮环轴承，包括外回转体、内回转体及内外回转体之间的浮环，本发明的特征在于：所述浮环上开有径向贯通的螺旋槽和滚动体槽，滚动体槽内安装滚动结构。
采用上述结构：
(1)浮环上开有径向贯通的螺旋槽，径向贯通的螺旋槽可以增加浮环的弹性。如内、外回转体存在加工误差，浮环各处与内、外回转体的摩擦阻力及接触将不同，在摩擦阻力和载荷的作用下，浮环将发生相应的伸缩变形，通过轴承的转动磨合能逐渐减小或消除因加工误差带来的磨损不均，同时螺旋槽有利于将润滑剂引入轴承的摩擦表面，浮环旋转浮动时，其浮动旋转和其自调节自适应作用，均能起到泵油的作用，能有效改善轴承工作过程中的润滑状态，提高轴承性能，延长轴承使用寿命。
(2)浮环上开有径向贯通的滚动体槽，滚动体槽内安装滚动结构，即使在润滑条件不充分的情况下，也可实现浮环相对于内、外回转体稳定旋转，达到浮环强制浮动的目的，进而减小轴承副的磨损，延长轴承的使用寿命。
所述滚动体槽可以设置在浮环的螺旋槽上，也可以设置在螺旋槽之间的浮环体上。所述滚动体槽可以沿着浮环轴向直列分布，也可以沿着浮环周向交错分布。直列分布是指滚动体槽沿着浮环的轴线方向按一排排的直线分布，周向交错分布是指滚动体槽未沿浮环轴线方向排成直线，而是交叉错开分布。
所述滚动结构可以为滚动体，且滚动体的直径不小于浮环的壁厚，当轴承工作时，内外回转体承受径向载荷并相对旋转，受力变形后的滚动体会在内外回转圆柱面之间发生滚动趋势，向浮环施加推动力，从而实现浮环相对于内、外回转体稳定旋转。所述滚动结构也可以为滚动体与保持块的组合，相较于在浮环上加工出精度较高的滚动体槽，提高保持块的加工精度更易于实现，通过增加保持块可以替代在浮环上加工出精度较高的滚动体槽，既保证了浮环的浮动能力，又有效降低了浮环的加工难度。
所述浮环上开有两条或两条以上的径向贯通的螺旋槽，且各螺旋槽的螺旋升角相同。
所述保持块可以为一体式，滚动体嵌套于保持块内部或滚动体与保持块并列布置。所述保持块也可以为拼接式，两个保持块将滚动体夹持在其中心。
所述滚动体可以是滚珠或者滚柱，滚珠可以是实心滚珠或空心滚珠，滚柱可以是实心滚柱、空心滚柱、螺旋弹性滚柱等，滚动体还可以是球面实心滚子或球面空心滚子。
所述内回转体可以为内圈或轴或其他支承件，外回转体可以为外圈或盘轮或其他支撑件。
有益效果：本发明能强制浮环浮动，使浮环保持相对稳定的浮动状态，使内外回转体以及浮环受载更均匀，使磨损趋于同步，改善轴承润滑状况，延长轴承的使用寿命，同时有效降低浮环加工难度，保证浮环的浮动能力。
附图说明
图1为本发明一种能实现稳定转动的螺旋套浮环轴承结构示意图。图中1、外回转体，2、内回转体，3、浮环，4、螺旋槽，5、滚动体槽，6、滚动体；
图2为本发明采用滚动体槽设置在螺旋槽之间的浮环体上，并沿浮环周向交错分布，滚动体为滚柱时的浮环结构示意图；
图3为本发明采用滚动体槽设置在螺旋槽之前的浮环体上，并沿浮环轴向直列分布，滚动体为滚柱时的浮环结构示意图；
图4为本发明采用滚动体槽设置在浮环的螺旋槽上，并沿浮环周向交错分布，滚动体为滚珠时的浮环结构示意图。
图5为本发明采用滚动体槽设置在浮环的螺旋槽上，并沿浮环轴向直列分布，滚动体为滚珠时的浮环结构示意图。
图6为本发明采用滚动体槽设置在螺旋槽之间的浮环体上，并沿周向交错分布，保持块为一体式，与滚动体嵌套组合设置在滚动体槽内的浮环结构示意图及剖视图。
图7为本发明采用滚动体槽设置在螺旋槽之间的浮环体上，并沿浮环轴向直列分布，保持块为一体式，与滚动体嵌套组合设置在滚动体槽内的浮环结构示意图。
图8为本发明采用保持块为拼接式，与滚动体组合设置在滚动体槽内的浮环结构示意图及剖视图。
图9为本发明采用滚动体槽设置在浮环的螺旋槽上，并沿浮环的周向交错分布，保持块为一体式，滚动体为滚珠的浮环结构示意图及剖视图。
图10为本发明采用滚动体槽设置在浮环的螺旋槽上，并沿浮环的轴向直列分布，保持块为一体式，滚动体为滚珠的浮环结构示意图。
图11为本发明采用滚动体槽设置在螺旋槽之间的浮环体上，并沿浮环的周向交错分布，滚动体与保持块并排设置在滚动体槽内，滚动体为滚柱时的浮环结构示意图。
图12本为发明采用滚动体槽设置在螺旋槽之间的浮环体上，并沿浮环的轴向直列分布，滚动体与保持块并排设置在滚动体槽内，滚动体为滚柱时的浮环结构示意图。
图13、14、15、16、17是本发明上的五种滚动体(分别为实心滚柱、空心滚柱、螺旋弹性滚柱、球面空心滚子、滚珠)的示意图。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
实施例1：
如图1所示，一种能实现稳定转动的螺旋套浮环轴承，包括外回转体1、内回转体2及内外回转体之间的浮环3，在所述浮环3上开有径向贯通的螺旋槽4和滚动体槽5，螺旋槽4可存储润滑油脂，起到泵油作用，滚动体槽5内安装滚动体6，滚动体6的直径不小于浮环3的壁厚，起强制浮动的功能，且浮环3为螺旋状，具有良好弹性。
实施例2：
如图2所示，浮环3的圆柱面上开有数个径向贯通的滚动体槽5，且该滚动体槽5设置在螺旋槽之间的浮环3上，并沿着浮环3的周向交错分布，滚动结构为滚动体6，每个滚动体槽5对应一个滚动体6，每个滚动体6安放在相应的滚动体槽5内，该例中，滚动体6采用滚柱的形式，滚动体6的直径不小于浮环3的壁厚。
实施例3：
如图3所示，浮环3的圆柱面上开有数个径向贯通的滚动体槽5，且该滚动体槽5设置在螺旋槽之间的浮环3上，并沿着浮环3的轴向直列分布，滚动结构为滚动体6，每个滚动体槽5对应一个滚动体6，每个滚动体6安放在相应的滚动体槽5内，该例中，滚动体6采用滚柱的形式，滚动体6的直径不小于浮环3的壁厚。
实施例4：
如图4所示，浮环3的圆柱表面的螺旋槽4上开有数个径向贯通的滚动体槽5，且该滚动体槽5沿浮环3的周向交错分布，滚动结构为滚动体6，滚动结构为滚动体6，每个滚动体槽5对应一个滚动体6，每个滚动体6安放在相应的滚动体槽5内，该例中，滚动体6采用滚珠的形式，滚动体6的直径不小于浮环3的壁厚。
实施例5：
如图5所示，浮环3的圆柱表面的螺旋槽4上开有数个径向贯通的滚动体槽5，且该滚动体槽5沿浮环3的轴向直列分布，每个滚动体槽5对应一个滚动体6，滚动结构为滚动体6，每个滚动体6安放在相应的滚动体槽5内，该例中，滚动体6采用滚珠的形式，滚动体6的直径不小于浮环3的壁厚。
实施例6：
如图6所示，浮环3的圆柱面上开有数个径向贯通的滚动体槽5，且该滚动体槽5设置在螺旋槽之间的浮环3上，并沿浮环3的周向交错分布，滚动结构为滚动体6和保持块7的组合，每个滚动体槽5对应一个滚动体6和一个保持块7。保持块7为一体式，中间设有通孔，滚动体6设置在保持块7的通孔内，滚动体6的旋转面与保持块的内表面相切，该例中，滚动体6采用滚柱的形式，滚动体6的直径不小于浮环3的壁厚。
实施例7：
如图7所示，浮环3的圆柱面上开有数个径向贯通的滚动体槽5，且该滚动体槽5设置在螺旋槽之间的浮环3上，并沿浮环3的轴向直列分布，滚动结构为滚动体6和保持块7的组合，每个滚动体槽5对应一个滚动体6和一个保持块7。保持块7为一体式，中间设有通孔，滚动体6设置在保持块7的通孔内，滚动体6的旋转面与保持块的内表面相切，该例中，滚动体6采用滚柱的形式，滚动体6的直径不小于浮环3的壁厚。
实施例8：
如图8所示，浮环3的圆柱面上开有数个径向贯通的滚动体槽5，且该滚动体槽5设置在螺旋槽之间的浮环3上，并沿浮环3的周向交错分布，滚动结构为滚动体6和保持块7的组合，每个滚动体槽5对应一个滚动体6和一个保持块7。保持块7为拼接式，两个保持块7将滚动体6夹持在其中心，该例中，滚动体6采用滚柱的形式，滚动体6的直径不小于浮环3的壁厚。
实施例9：
如图9所示，浮环3的圆柱表面的螺旋槽4上开有数个径向贯通的滚动体槽5，且该滚动体槽5沿浮环3的周向交错分布，滚动结构为滚动体6和保持块7的组合，每个滚动体槽5对应一个滚动体6和一个保持块7。保持块7为一体式，中间设有通孔，滚动体6设置在保持块7的通孔内，滚动体6的旋转面与保持块的内表面相切，该例中，滚动体6采用滚球的形式，滚动体6的直径不小于浮环3的壁厚。
实施例10：
如图10所示，浮环3的圆柱表面的螺旋槽4上开有数个径向贯通的滚动体槽5，且该滚动体槽5沿浮环3的轴向直列分布，滚动结构为滚动体6和保持块7的组合，每个滚动体槽5对应一个滚动体6和一个保持块7。保持块7为一体式，中间设有通孔，滚动体6设置在保持块7的通孔内，滚动体6的旋转面与保持块7的内表面相切，该例中，滚动体6采用滚球的形式，滚动体6的直径不小于浮环3的壁厚。
实施例11：
如图11所示，浮环3的圆柱面上开有数个径向贯通的滚动体槽5，且该滚动体槽5设置在螺旋槽之间的浮环3上，并沿浮环3的周向交错分布，滚动结构为滚动体6和保持块7的组合，每个滚动体槽5对应一个滚动体6和一个保持块7。保持块7与滚动体6并排设置在滚动体槽5内，保持块7回转面的一侧与滚动体槽5的内壁接触，另一侧与滚动体6接触。
实施例12：
如图12所示，浮环3的圆柱面上开有数个径向贯通的滚动体槽5，且该滚动体槽5设置在螺旋槽之间的浮环3上，并沿浮环3的轴向直列分布，滚动结构为滚动体6和保持块7的组合，每个滚动体槽5对应一个滚动体6和一个保持块7。保持块7与滚动体6并排设置在滚动体槽5内，保持块7回转面的一侧与滚动体槽5的内壁接触，另一侧与滚动体6接触。
实施例13：
如图13，14，15，16，17所示，滚动体6可以是滚珠或者滚柱，滚珠可以是实心滚珠或空心滚珠，滚柱可以是实心滚柱、空心滚柱、螺旋弹性滚柱等，滚动体还可以是球面实心滚子或球面空心滚子。
所述内回转体2可以为内圈、轴或其他支承件，外回转体1可以是外圈、盘轮或其他支承件。当本发明用于牙轮钻头时，内回转体为牙掌下部的悬臂轴大轴颈，而外回转体为牙轮。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合，在此不做穷举，本领域技术人员可知有众多组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种能实现稳定转动的螺旋套浮环轴承，包括外回转体、内回转体及内外回转体之间的浮环，其特征在于：所述浮环上开有径向贯通的螺旋槽和滚动体槽，滚动体槽内安装滚动结构。
2.根据权利要求1所述的螺旋套浮环轴承，其特征在于：所述滚动体槽设置在浮环的螺旋槽上。
3.根据权利要求1所述的螺旋套浮环轴承，其特征在于：所述滚动体槽设置在螺旋槽之间的浮环体上。
4.根据权利要求1所述的螺旋套浮环轴承，其特征在于：所述滚动体槽沿着浮环轴向直列分布。
5.根据权利要求1所述的螺旋套浮环轴承，其特征在于：所述滚动体槽沿着浮环周向交错分布。
6.根据权利要求1所述的螺旋套浮环轴承，其特征在于：所述滚动结构为滚动体，且滚动体的直径不小于浮环的壁厚。
7.根据权利要求1所述的螺旋套浮环轴承，其特征在于：所述浮环上开有两条或两条以上的径向贯通的螺旋槽，且各螺旋槽的螺旋升角相同。
8.根据权利要求1所述的螺旋套浮环轴承，其特征在于：所述滚动结构为滚动体与保持块的组合，两者组合安装在滚动体槽内。
9.根据权利要求8所述的保持块，其特征在于：所述保持块为一体式。
10.根据权利要求8所述的保持块，其特征在于：所述保持块为拼接式。
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