CN107504070A - 轴承内圈、垫圈、预紧板、圆锥/圆柱滚子轴承及轴承/轴组件 - Google Patents

轴承内圈、垫圈、预紧板、圆锥/圆柱滚子轴承及轴承/轴组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及轴承领域,具体地涉及轴承内圈、用于抵接于该轴承内圈的垫圈、用于对该轴承内圈施加轴向预紧力的预紧板、包括该轴承内圈的圆锥/圆柱滚子轴承、以及轴承/轴组件。该轴承内圈的轴向外端面可以整体为相对于轴向倾斜的圆锥面或可以具有轴向尺寸变化的多个凸起部,垫圈和预紧板也可以实现相同结构。这样,本发明提供了一种轴承内圈,其能够在不使轴承其它性能劣化的情况下保证轴承内圈与预紧板在空心轴产生径向变形状态下的轴向接触面积;本发明还提供了可以实现同样效果的垫圈和预紧板。本发明还提供了一种采用上述轴承内圈的圆锥/圆柱滚子轴承;进一步地,本发明还提供了一种采用上述轴承内圈和/或预紧板的轴承/轴组件。

Description

轴承内圈、垫圈、预紧板、圆锥/圆柱滚子轴承及轴承/轴组件
技术领域
本发明涉及轴承领域,具体地涉及轴承内圈、用于抵接于该轴承内圈的垫圈、用于对该轴承内圈施加轴向预紧力的预紧板、包括该轴承内圈的圆锥/圆柱滚子轴承、以及轴承/轴组件。
背景技术
为了同时承载高轴向载荷和高径向载荷,在风力发电厂、炼钢厂和铁路等应用领域广泛地采用圆锥滚子轴承和空心轴。
图1中示出了现有技术中典型地采用圆锥滚子轴承和空心轴的结构的局部剖视示意图。如图1所示,采用预紧板12对圆锥滚子轴承产生轴向压力,使得预紧板12从空心轴10的轴向一端与轴承内圈11抵接在一起。本申请的发明人发现由于设计以及应用的需要,与轴承配合的空心轴10以及轴承座14通常在各方向具有不同的结构刚度,而且各部件的连接以及载荷都不可能是对称分布,因此在结构系统受到轴向螺栓15的预紧力以及外载荷的情况下,轴系结构通常会产生径向变形(例如空心轴10的轴向端部向径向内侧的中空空间塌缩),这导致了预紧板12与轴承内圈11的径向外侧部分可能产生轴向分离或轴向分离的趋势,从而使得预紧板12与轴承内圈11之间的轴向接触面积变小。因而,轴承可能具有非常少的轴向支撑,甚至没有轴向支撑,这将导致整个轴承运行故障。
可以想到的解决上述问题的方法是增大预紧板12与轴承内圈11之间的轴向端面的过盈配合量或者改进空心轴10以及周围部件的结构刚性。但是如果增大预紧板12与轴承内圈11之间的轴向端面的过盈配合量,将会增大轴承的滚子受到的力,降低轴承的使用安全系数并且减少轴承的疲劳寿命。而通过使部件加厚和增加更多的加强肋来改进周围部分的结构刚性将会增大整个结构的重量并且增加成本。
发明内容
基于上述问题而做出了本发明,本发明的发明目的在于改善轴承内圈与预紧板在轴承系统结构产生径向变形状态下的接触面积。
为了实现上述发明目的,本发明采用如下的技术方案。
本发明提供了一种如下的轴承内圈,所述轴承内圈的轴向外端面的至少一部分以越趋向径向外侧越趋向轴向外侧的方式延伸。
优选地,所述轴向外端面的所述至少一部分的面积占所述轴向外端面的总面积的50%以上。
优选地,所述轴向外端面整体为相对于轴向倾斜的圆锥面。
本发明还提供了一种如下轴承内圈,所述轴承内圈的轴向外端面设置有在径向上排列的多个凸起部,所述凸起部以向轴向外侧凸出的方式沿着周向延伸,并且在径向上彼此相邻的两个凸起部中,径向外侧的凸起部的在轴向上的最大尺寸大于径向内侧的凸起部的在轴向上的最大尺寸。
优选地,所述轴向外端面为与轴向垂直的平面。
优选地,所述凸起部为轴向截面轮廓为弧形的凸台。
本发明还提供了一种如下的垫圈,所述垫圈用于压靠于轴承内圈的轴向外端面,其中,所述垫圈的轴向厚度从径向内侧朝向径向外侧变大;或者所述垫圈的远离所述轴向外端面的端面设置有在径向上排列的多个凸起部,所述凸起部以向所述轴承内圈凸出的方式沿着周向延伸,并且在径向上彼此相邻的两个凸起部中,径向外侧凸起部的在轴向上的最大尺寸大于径向内侧的凸起部的在轴向上的最大尺寸。
本发明还提供了一种如下的预紧板,所述预紧板用于对轴承内圈施加轴向预紧力,其中所述预紧板的用于抵接于所述轴承内圈的轴向端面的至少一部分以越趋向径向外侧越趋向所述轴承内圈的方式延伸;或者所述预紧板的用于抵接于所述轴承内圈的轴向端面设置有在径向上排列的多个凸起部,所述凸起部以向所述轴承内圈凸出的方式沿着周向延伸,并且在径向上彼此相邻的两个凸起部中,径向外侧凸起部的在轴向上的最大尺寸大于径向内侧的凸起部的在轴向上的最大尺寸。
本发明提供了一种圆锥/圆柱滚子轴承,所述圆锥/圆柱滚子轴承具有上述技术方案中任意一项技术方案所述的轴承内圈。
本发明提供了一种轴承/轴组件,所述轴承/轴组件包括轴、安装于所述轴的轴向端部的轴承内圈以及对所述轴承内圈施加轴向预紧力的预紧板,所述轴为空心轴,其中所述轴承内圈为上述技术方案中任意一项技术方案所述的轴承内圈;和/或所述预紧板为上述技术方案所述的预紧板。
通过采用上述技术方案,本发明提供了一种轴承内圈,其能够在不使轴承其它性能劣化的情况下保证轴承内圈与预紧板在轴产生径向变形状态下的接触面积;本发明还提供了可以实现同样效果的垫圈和预紧板。本发明还提供了一种采用上述轴承内圈的圆锥/圆柱滚子轴承;进一步地,本发明还提供了一种采用上述轴承内圈和/或预紧板的轴承/轴组件。
附图说明
图1是示出了现有技术中典型地采用圆锥滚子轴承和空心轴的结构的局部剖视示意图。
图2a是示出了根据本发明的第一实施方式的轴承内圈的局部立体示意图;图2b是示出了根据本发明的第一实施方式的轴承内圈的局部轴向剖视示意图。
图3是示出了根据本发明的第二实施方式的轴承内圈的局部轴向剖视示意图。
图4是示出了根据本发明的轴承内圈用预紧板的局部轴向剖视示意图。
附图标记说明
10空心轴 11轴承内圈 12预紧板 13轴承外圈 14轴承座15轴向螺栓
1轴承内圈 1a轴向外端面 2凸起部 3预紧板 3a轴向端面
A轴向 R径向 C周向
具体实施方式
以下参照说明书附图来说明本发明的具体实施方式。在附图中,标记A所表示的“轴向”为轴承内圈或预紧板的中心轴线的方向;R所表示的“径向”为轴承内圈或预紧板的径向;C所表示的“周向”为轴承内圈的周向。
另外,“轴向外侧”为轴承内圈的远离滚子的轴向一侧;轴承内圈的“轴向外端面”是指轴承内圈的远离滚子的一侧的轴向端面。在轴承内圈存在倒角/圆角的情况下,轴承内圈的“轴向外端面”是指轴承内圈的轴向端面的不包括倒角/圆角的部分。
预紧板的“轴向端面”是指预紧板的用于与轴承内圈抵接的轴向端面。在预紧板存在倒角/圆角的情况下,预紧板的“轴向端面”是指预紧板的轴向端面的不包括倒角/圆角的部分。
以下将参照图2a至图3来说明根据本发明的轴承内圈1的结构。
(第一实施方式)
在本实施方式中,如图2a和图2b所示,轴承内圈1整体具有环状结构。在本实施方式中,轴承内圈1的远离滚子的轴向外端面1a整体为无台阶的平滑连续面。即,在径向R和周向C两个方向上,轴向外端面1a整体连续地平滑延伸。
轴承内圈1的轴向外端面1a整体以越趋向径向外侧越趋向轴向外侧的方式延伸。这样,使得轴向外端面1a整体形成为相对于轴向倾斜的圆锥面。
在具有上述结构的该轴承内圈1安装于例如空心轴的轴(未示出)的轴向端部并与预紧板抵接的情况下,轴承内圈1的轴向外端面1a与预紧板的轴向端面抵接。由于轴承内圈1的轴向外端面1a具有如上所述的倾斜形状,因此即使空心轴产生径向变形(空心轴的用于安装上述轴承内圈的轴向端部向径向内侧的中空空间塌缩),也能使得轴承内圈1与预紧板之间的接触面积不会减小过多,从而不会影响预紧板的对上述轴承内圈1的轴向预紧效果。
另外,可选地,还可以设置有用于与轴承内圈的轴向外端面抵接的垫圈(未示出),该垫圈的例如远离轴向外端面的端面形成如上所述的相对于轴向倾斜的圆锥面(即垫圈的轴向厚度从径向内侧朝向径向外侧变大)。这样,通过使该垫圈与轴承内圈抵接在一起也能够实现与第一实施方式同样的效果。在该可选方案中,轴承内圈可以是现有的轴承内圈,例如轴承内圈的周向外端面为与轴向垂直的平面。
(第二实施方式)
在本实施方式中,如图3所示,轴承内圈1的轴向外端面1a设置有在径向上彼此分隔开的多个凸起部2,该凸起部2以向轴向外侧凸出的方式沿着周向延伸。
在径向R上彼此相邻的两个凸起部2中,位于径向外侧的凸起部2的在轴向A上的最大尺寸大于位于径向内侧的凸起部2的在轴向A上的最大尺寸。这样,能够发挥与第一实施方式相似的效果,从而保证轴承内圈1与预紧板在空心轴产生径向变形时的接触面积。
在本实施方式中,凸起部2为轴向截面轮廓为弧形的凸台。在径向R上,该凸台彼此不等间隔地配置;在周向上,凸台沿着轴承内圈1的整周延伸。
在本实施方式中,轴承内圈1与凸起部2形成为一体。
但是,可选地,还可以设置有用于与轴承内圈1的轴向外端面1a抵接的垫圈,该垫圈的远离轴向外端面1a的端面设置有具有上述结构的多个凸起部2。这样,也能够实现上述第二实施方式同样的效果。在该可选的方案中,垫圈主体(包括凸起部的部分)的厚度可以在径向上相同。
以上说明了根据本发明的轴承内圈1的结构,本发明还提供了一种具有上述轴承内圈1的圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承。除了轴承内圈不同于现有技术以外,该圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承还可以具有与现有技术中结构相同的轴承外圈、保持架和滚子等部件,因而在此处对该圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承的具体结构和工作原理不进行赘述了。
以下将参照图4来说明根据本发明的预紧板的结构。
如图4所示,可以提供一种与轴承内圈(现有技术的轴承内圈或本发明的轴承内圈)配合安装的预紧板3,该预紧板3用于对轴承内圈施加轴向预紧力。
在本实施方式中,预紧板3的用于抵接于轴承内圈的轴向端面3a以越趋向径向外侧越趋向轴承内圈的方式延伸。这样能够保证在空心轴径向变形的状态下轴承内圈与预紧板3之间的接触面积。
另外,可选地,与根据本发明第二实施方式的轴承内圈1的轴向外端面1a类似地,预紧板3还可以在轴向端面3a上设置有具有同样结构的凸起部,这样也能够实现类似的效果。在该可选的方案中,预紧板3的轴向端面3a可以是与轴向垂直的平面。
进一步地,本发明还提供了一种轴承/轴组件,其至少包括空心轴,在该空心轴的轴向端部设置有轴承内圈,通过预紧板对该轴承内圈施加轴向预紧力。该轴承/轴组件的轴承内圈可以为根据本发明的轴承内圈1,该轴/轴承组件的预紧板可以为本发明的预紧板3。而为了保证轴承内圈1与预紧板3之间的接触面积,应当使得预紧板3与轴承内圈1在轴向A上采用较大的预紧力,例如对凸起部加压至该凸起部发生足够大的弹性变形。
虽然以上具体实施方式已经对本发明的技术方案进行了详细地阐述,但是仍然需要说明的是:
1.根据本发明的技术方案不仅可以用于轴承内圈1,还可以用于其它的施加预紧力的组件。
2.在上述轴承内圈1的第一实施方式中,轴承内圈1的轴向外端面1a不用整体形成越趋向径向外侧越趋向轴向外侧的方式延伸的结构,可以使得该轴向外端面1a的主要部分(例如占轴向外端面1a的总面积50%以上的部分)以上述方式形成即可。另外,轴承内圈1的轴向外端面1a不限于圆锥面,还可以是例如波纹状等的曲面。
当然,在利用垫圈和预压板3而实现类似的技术方案时,也可以采用这里说明的结构。
3.在上述轴承内圈1的第二实施方式中,在当轴承内圈1如上所述地设置多个凸起部2的情况下,该凸起部2的数量不限于上述具体实施方式的数量。另外,凸起部2可以在周向C上不连续地设置和/或凸起部2可以在径向R上交错地设置。此外,凸起部2的轴向截面轮廓不限于上述具体实施方式中所述的弧形形状,而可以采用其它的几何形状。
当然,在利用垫圈和预压板3而实现类似的技术方案时,也可以采用这里说明的结构。
4.虽然没有具体说明,但是应当理解,根据本发明的轴向抵接结构的尺寸应该根据轴承的尺寸来确定,并且应该保证轴向抵接结构的尺寸不会影响空心轴未产生径向变形时轴承内圈1与预紧板3之间的接触面积。
5.发明人经过大量实验发现:在现有技术中,当未采用上述本发明的技术方案时,由于空心轴的用于安装轴承内圈的轴向端部的径向变形,导致轴承内圈和对该轴承内圈施加预紧力的预紧板之间在径向外侧部分处轴向分离,因此轴承内圈和预紧板之间仅在它们的径向内侧部分接触,接触面积为轴承内圈的轴向外端面的总面积的1/6左右;而当采用了本发明的技术方案之后,意想不到地使得上述接触面积达到了轴承内圈的轴向外端面的2/3以上,有效地保证了预压板对轴承内圈的轴向预压效果。
通过采用上述技术方案,本发明提供了一种轴承内圈,其能够在不使轴承其它性能劣化的情况下保证轴承内圈与预紧板在空心轴产生径向变形状态下的接触面积;本发明还提供了可以实现同样效果的垫圈和预紧板;本发明还提供了一种采用上述轴承内圈的圆锥/圆柱滚子轴承;进一步地,本发明还提供了一种采用上述轴承内圈和/或预紧板的轴承/轴组件。
本发明的保护范围不限于上述具体实施方式中的实施例,而是只要满足本发明的权利要求的技术特征的组合就落入了本发明的保护范围中。

Claims (10)

1.一种轴承内圈,其特征在于,所述轴承内圈的轴向外端面的至少一部分以越趋向径向外侧越趋向轴向外侧的方式延伸。
2.根据权利要求1所述的轴承内圈,其特征在于,所述轴向外端面的所述至少一部分的面积占所述轴向外端面的总面积的50%以上。
3.根据权利要求1或2所述的轴承内圈,其特征在于,所述轴向外端面整体为相对于轴向倾斜的圆锥面。
4.一种轴承内圈,其特征在于,所述轴承内圈的轴向外端面设置有在径向上排列的多个凸起部,所述凸起部以向轴向外侧凸出的方式沿着周向延伸,并且
在径向上彼此相邻的两个凸起部中,径向外侧的凸起部的在轴向上的最大尺寸大于径向内侧的凸起部的在轴向上的最大尺寸。
5.根据权利要求4所述的轴承内圈,其特征在于,所述轴向外端面为与轴向垂直的平面。
6.根据权利要求4或5所述的轴承内圈,其特征在于,所述凸起部为轴向截面轮廓为弧形的凸台。
7.一种垫圈,其特征在于,所述垫圈用于压靠于轴承内圈的轴向外端面,其中,
所述垫圈的轴向厚度从径向内侧朝向径向外侧变大;或者
所述垫圈的远离所述轴向外端面的端面设置有在径向上排列的多个凸起部,所述凸起部以向所述轴承内圈凸出的方式沿着周向延伸,并且在径向上彼此相邻的两个凸起部中,径向外侧凸起部的在轴向上的最大尺寸大于径向内侧的凸起部的在轴向上的最大尺寸。
8.一种预紧板,其特征在于,所述预紧板用于对轴承内圈施加轴向预紧力,其中
所述预紧板的用于抵接于所述轴承内圈的轴向端面的至少一部分以越趋向径向外侧越趋向所述轴承内圈的方式延伸;或者
所述预紧板的用于抵接于所述轴承内圈的轴向端面设置有在径向上排列的多个凸起部,所述凸起部以向所述轴承内圈凸出的方式沿着周向延伸,并且在径向上彼此相邻的两个凸起部中,径向外侧凸起部的在轴向上的最大尺寸大于径向内侧的凸起部的在轴向上的最大尺寸。
9.一种圆锥/圆柱滚子轴承,其特征在于,所述圆锥/圆柱滚子轴承具有权利要求1至6中任一项所述的轴承内圈。
10.一种轴承/轴组件,其特征在于,所述轴承/轴组件包括轴、安装于所述轴的轴向端部的轴承内圈以及对所述轴承内圈施加轴向预紧力的预紧板,所述轴为空心轴,其中
所述轴承内圈为权利要求1至6中任一项所述的轴承内圈;和/或
所述预紧板为权利要求8所述的预紧板。
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