CN107559330A - 一种高速重载轴承座 - Google Patents

Abstract

一种高速重载轴承座，包括上下设置的用于夹持轴承的顶盖和底座以及分别设置在轴承两侧的两个密封结构，密封结构包括并列设置的密封盘和侧盖，轴承座还包括用于对轴承进行循环润滑的润滑油循环系统和用于对轴承外圈进行持续控温的控温油循环系统。本发明提供一种高速重载轴承座，密封效果好，而且能够有效控制轴承的温度，从而对轴承的径向游隙进行控制，保证轴承健康稳定运行。

Description

一种高速重载轴承座

技术领域

本发明涉及一种轴承座，具体的说是一种高速重载轴承座。

背景技术

滚动轴承因其结构特征，使得其在工作中滚子会与内外圈产生摩擦并释放出热量，而又因其热量产生和发散不均等原因造成滚动轴承滚子、内圈和外圈之间的温度差异，造成滚子、内圈和外圈的膨胀程度不同，其中内圈温度最高，膨胀最为严重，滚子次之，外圈最小，这将导致滚动轴承径向游隙减小，摩擦增大。另一方面，对于高速重载轴承座，由于其所用轴承直径大、承受载荷大、转速高，而现有密封圈密封唇处线速度超过25米/秒不能实现有效密封，不能满足超高DN值工况的使用，因此一般的密封圈密封方法难以达到理想的密封效果。对于此问题在工作环境及结构允许的情况下现今的解决方案大多采用间隙式密封代替密封圈密封，但是间隙式密封对于零件加工精度及安装调试要求高，维护困难，在实际工作中受装配精度和环境等影响，容易产生润滑油泄露和摩擦擦碰等问题，实际应用效果不够理想。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种高速重载轴承座，密封效果好，而且能够有效控制轴承的温度，从而对轴承的径向游隙进行控制，保证轴承健康稳定运行。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种高速重载轴承座，包括上下设置的用于夹持轴承的顶盖和底座以及分别设置在轴承两侧的两个密封结构，密封结构包括并列设置的密封盘和侧盖，轴承座还包括用于对轴承进行循环润滑的润滑油循环系统和用于对轴承外圈进行持续控温的控温油循环系统。

所述密封盘上一体连接有若干个环状凸台，且密封盘与若干个环状凸台同轴设置；在侧盖上开设有若干个与环状凸台一一对应匹配的环状凹槽，环状凸台与环状凹槽对应匹配时留有间隙。

若干个所述环状凸台中，半径最小的一个环状凸台上开设有若干个沿密封盘的径向延伸的气流孔，若干个气流孔沿密封盘的圆周方向均匀分布。

所述气流孔为圆孔，气流孔的轴向与密封盘的轴向之间呈锐角。

所述润滑油循环系统包括润滑油回路和循环供油机构；润滑油回路包括依次连通的润滑油输入通道、轴承座内腔、油池和润滑油输出通道，其中润滑油输入通道开设在侧盖上，轴承座内腔由轴承、密封盘和侧盖围合而成，油池由侧盖和底座围合而成，润滑油输出通道开设在底座上；循环供油机构包括用于连通润滑油输入通道和润滑油输出通道连通的润滑油油箱。

所述润滑油输出通道包括开设在所述底座内的用于连通两个所述油池的轴向通道，在底座内还开设有垂直通道，垂直通道与轴向通道的中部连通，在底座内还开设有第二径向通道，第二径向通道与垂直通道的中部连通且贯通底座的侧壁。

所述润滑油油箱包括与所述润滑油输出通道相连通的流入端和与所述润滑油输入通道相连通的流出端，流入端设置有温度传感器，流出端依次通过过滤器、液压泵和单向阀与所述润滑油流入通道相连通，过滤器和液压泵之间还连通设置有溢流阀。

所述控温油循环系统包括控温油回路和循环控温机构；控温油回路包括依次连通的控温油输入通道、控温油道和控温油输出通道，其中控温油输入通道开设在所述顶盖上，控温油道沿轴承的圆周方向开设在顶盖和底座的内侧壁上，控温油输出通道开设在底座上；循环控温机构包括与控温油输入通道和控温油输出通道相连通的控温油油箱。

所述控温油道包括两个并列设置的环状油道，环状油道由两个分别开设在顶盖和底座内壁上的半环状油道组成，两个环状油道的上端通过开设在顶盖上的上轴向连通槽相连通，上轴向连通槽与所述控温油输入通道相连通，控温油输出通道包括开设在底座上的下轴向连通槽和开设在底座内的第一径向通道，两个环状油道的下端通过下轴向连通槽相连通，第一径向通道贯通底座的侧壁。

所述控温油油箱的流出端依次通过温度调整装置、液压泵和单向阀与所述控温油输入通道相连通，在温度调整装置与液压泵之间还连通设置有溢流阀。

有益效果：

1、本发明根据伯努利原理设计新的密封结构，通过在密封盘上开设气流孔，在密封盘高速转动时，气流孔内产生从密封盘中心处向外的压差，压差使气流孔内产生气流，气流作用在密封盘与侧盖间的间隙内的润滑油，将润滑油截断从而实现对轴承座的密封，既具有传统间隙密封的优点，也克服了传统间隙密封对密封盘和侧盖的加工精度要求高的不足，间隙可以设置地比传统间隙密封所用的间隙更宽，降低了加工难度、生产成本和对环境的要求，同时方便安装，还避免了在工作中密封盘与侧盖的摩擦；

2、侧盖与轴承座的底座之间围合出润滑油池，可以对轴承座内出现波动的润滑油进行缓冲，避免对密封结构造成负担；

3、在轴承工作时，实时检测轴承内圈的温度，并利用控温油循环系统对轴承外圈进行加热或者冷却，从而使轴承外圈的温度与轴承内圈的温度保持一致并且拥有相同的膨胀度，避免轴承的径向游隙减小和摩擦增大；

4、通过对从轴承座输出的润滑油的温度进行检测，近似得到轴承内圈的温度，结构简单且误差小。

附图说明

图1是整体结构示意图一；

图2是图1中A部分的示意图；

图3是润滑油输出通道和控温油输出通道的示意图；

图4是密封盘结构示意图；

图5是整体结构示意图二；

图6是整体结构示意图三；

图7是循环供油机构和循环控温机构示意图。

附图标记：1、控温油输入通道，2、上轴向连通槽，3、环状油道，4、润滑油输入通道，5、轴承外圈，6、轴承滚子，7、轴承内圈，8、控温油输出通道，801、下轴向连通槽，802、第一径向通道，9、润滑油输出通道，901、轴向通道，902、第二径向通道，903、垂直通道，10、密封圈，11、间隙，12、顶盖，13、密封盘，1301、内环，1302、外环，14、侧盖，15、泄压口，16、环状凸台，17、气流孔，18、液位计流入通道，19、液位计流出通道，20、油池，21、润滑油油箱，22、溢流阀，23、液压泵，24、单向阀，25、温度调整装置，26、控温油油箱，27、分流阀，28、温度传感器，29、过滤器，30、传感器安装孔，31、底座。

具体实施方式

下面根据附图具体说明本发明的实施方式。

一种高速重载轴承座，包括上下设置的用于夹持轴承的顶盖12和底座31以及分别设置在轴承两侧的两个密封结构，密封结构包括并列设置的密封盘13和侧盖14，密封盘13上一体连接有若干个环状凸台16，且密封盘13与若干个环状凸台16同轴设置；在侧盖14上开设有若干个与环状凸台16一一对应匹配的环状凹槽，环状凸台16与环状凹槽对应匹配时留有间隙11。若干个环状凸台16中，半径最小的一个环状凸台16上开设有若干个沿密封盘13的径向延伸的气流孔17，气流孔17为圆孔，孔径优选为1mm，气流孔17的轴向与密封盘13的轴向之间呈60°的锐角，若干个气流孔17沿密封盘13的圆周方向均匀分布。

轴承工作过程中，润滑油受到离心力和滚子的搅拌等作用，导致部分润滑油气化，增加了轴承座内的压力，进而导致部分润滑油在压力和离心力的作用下沿环状凸台16与环状凹槽的间隙12向外泄露。同时，密封盘13在轴承工作时跟随轴承高速转动，即环状凸台16与气流孔17均高速转动，气流孔17在转动过程中，其内端的线速度低于外端的线速度，根据伯努利原理“动能+重力势能+压力势能=常数”，等高流动时，流速越大压力越小，因此在气流孔17内形成一个从内端向外端的压力，进而由该压力在气流孔17中产生气流，气流将间隙12内的润滑油截断，实现对轴承座的密封。本密封结构既具有传统间隙密封运动阻力小的优点，还克服了传统间隙密封对密封盘和侧盖的加工精度要求高的不足，间隙可以设置地比传统间隙密封所用的间隙更宽，降低了加工难度、生产成本和对环境的要求，同时方便安装，还避免了在工作中密封盘与侧盖的摩擦。

轴承座还包括用于对轴承进行循环润滑的润滑油循环系统和用于对轴承外圈5进行持续控温的控温油循环系统。

润滑油循环系统包括润滑油回路和循环供油机构。润滑油回路包括依次连通的润滑油输入通道4、轴承座内腔、油池20和润滑油输出通道9。轴承座内腔由轴承、密封盘13和侧盖14围合而成，密封盘13包括一体连接的内环1301和外环1302，其中内环1301与轴承内圈5贴合，外环1302沿密封盘13的轴向向外倾斜并与环状凸台16一体连接，侧盖14上一体连接有一个环状凸起，当侧盖14与顶盖12和底座31相贴合时，环状凸起与轴承外圈7相贴合，从而由内环1301、外环1302、环状凸起和轴承共同围合出轴承座内腔。润滑油输入通道4开设在侧盖14的顶部并沿侧盖14的径向向下延伸，润滑油输入通道4的下端连通设置有一个喷嘴，喷嘴的喷出端贯通侧盖14并朝向轴承座内腔，在轴承工作时，润滑油在压力的作用下从喷嘴高速喷向轴承滚子6，对轴承进行润滑。在侧盖14的下部开设有一个凹槽，当侧盖14与底座31相贴合的时候，凹槽形成油池20。润滑油输出通道9开设在底座31上，润滑油输出通道9包括开设在底座31内的用于连通两个油池20的轴向通道901，在底座31内还开设有垂直通道903，垂直通道903与轴向通道901的中部连通，在底座31内还开设有第二径向通道902，第二径向通道902与垂直通道903的中部连通且贯通底座31的侧壁。循环供油机构包括用于连通润滑油输入通道4和润滑油输出通道9连通的润滑油油箱21。润滑油油箱21包括与润滑油输出通道9相连通的流入端和与润滑油输入通道4相连通的流出端，流入端设置有温度传感器28，流出端依次通过过滤器29、液压泵23和单向阀24与润滑油流入通道相连通，过滤器29和液压泵23之间还连通设置有溢流阀22。

轴承工作时，液压泵23从润滑油油箱21中抽取润滑油，润滑油经过过滤器29的过滤后流入到液压泵23中，由液压泵23加压后输出，输出的润滑油依次通过单向阀24和分流阀27后分成两股，分别从两个侧盖14上开设的润滑油输入通道4进入到轴承座内腔中对轴承进行润滑。完成润滑的润滑油在离心力和重力的作用下向下流入到油池20中，然后依次通过轴向通道901、垂直通道903和第二径向通道902流出轴承座，经过温传感器28检测温度后重新流入到润滑油油箱21中供循环使用。因为在轴承座内腔中很难安装温度检测装置，导致轴承内圈5的温度很难检测，因此在润滑油油箱21的流入端设置温度传感器28，通过对润滑油温度的检测来近似得到轴承内圈5的温度，结构简单且误差在允许的范围内。通过设置油池20，可以在润滑油出现波动导致轴承座内润滑油过量时，及时将过量的润滑油收纳暂存，避免对密封结构造成过大的压力，还能避免过量的润滑油过度搅拌而导致过热。为了实时监测油池20内润滑油的量，增设液位计，液位计流入通道18和液位计流入通道均开设在底座31上。

在顶盖12的顶部还开设有泄压口15，可以连接泄压阀，用于当轴承座内压力过大时及时释放压力，避免损坏轴承和轴承座。

控温油循环系统包括控温油回路和循环控温机构。控温油回路包括依次连通的控温油输入通道1、控温油道和控温油输出通道8。控温油输入通道1开设在顶盖12的上部并向下延伸。控温油道沿轴承的圆周方向开设在顶盖12和底座31的内侧壁上，控温油道包括两个并列设置的环状油道3，环状油道3由两个分别开设在顶盖12和底座31内壁上的半环状的油道组成，两个环状油道3的上端通过开设在顶盖12上的上轴向连通槽2相连通，上轴向连通槽2与控温油输入通道1相连通。控温油输出通道8开设在底座31上，控温油输出通道8包括开设在底座31上的下轴向连通槽801和开设在底座31内的第一径向通道802，两个环状油道3的下端通过下轴向连通槽801相连通，第一径向通道802贯通底座31的侧壁。循环控温机构包括与控温油输入通道1和控温油输出通道8相连通的控温油油箱26。控温油油箱26的流出端依次通过温度调整装置25、液压泵23和单向阀24与控温油输入通道1相连通，在温度调整装置25与液压泵23之间还连通设置有溢流阀22。

工作时，另外一个液压泵23从控温油油箱26中抽取控温油，控温油首先流入到温度调整装置25内，温度调整装置25根据温度传感器28检测到的轴承内圈5的温度对控温油进行加热或者冷却，使控温油的温度与轴承内圈5的温度相等；之后控温油通过另外一个单向阀24流入到控温油输入通道1中，然后在上轴向连通槽2中实现分流并分别流入两个环状油道3，在环状油道3内的控温油向下流动并对轴承外圈7进行加热或者冷却，从而使轴承外圈7的温度与轴承内圈5的温度保持一致并且拥有相同的膨胀度，避免轴承的径向游隙减小和摩擦增大。因为通常情况下，轴承内圈5的温度要高于轴承外圈7的温度，因此通常控温油循环系统用于对轴承外圈7进行加热。完成对轴承外圈7的控温后，控温油向下流动到环状油道3的下端，在下轴向连通槽801中汇聚，然后通过第一径向通道802从轴承座中输出，最后重新流入到控温油油箱26中供循环使用。

为了实时监测控温油循环系统的控温效果，在底座31上开设一个传感器安装孔30，传感器安装孔30的一端与轴承外圈7相贴合，通过在传感器安装孔30内设置温度传感器，可以实时对轴承外圈7的温度进行监测，从而根据轴承外圈7的温度来判断控温油循环系统的控温效果。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高速重载轴承座，包括上下设置的用于夹持轴承的顶盖（12）和底座（31）以及分别设置在轴承两侧的两个密封结构，密封结构包括并列设置的密封盘（13）和侧盖（14），其特征在于：轴承座还包括用于对轴承进行循环润滑的润滑油循环系统和用于对轴承外圈（5）进行持续控温的控温油循环系统。

2.如权利要求1所述的一种高速重载轴承座，其特征在于：所述密封盘（13）上一体连接有若干个环状凸台（16），且密封盘（13）与若干个环状凸台（16）同轴设置；在侧盖（14）上开设有若干个与环状凸台（16）一一对应匹配的环状凹槽，环状凸台（16）与环状凹槽对应匹配时留有间隙（11）。

3.如权利要求2所述的一种高速重载轴承座，其特征在于：若干个所述环状凸台（16）中，半径最小的一个环状凸台（16）上开设有若干个沿密封盘（13）的径向延伸的气流孔（17），若干个气流孔（17）沿密封盘（13）的圆周方向均匀分布。

4.如权利要求3所述的一种高速重载轴承座，其特征在于：所述气流孔（17）为圆孔，气流孔（17）的轴向与密封盘（13）的轴向之间呈锐角。

5.如权利要求1所述的一种高速重载轴承座，其特征在于：所述润滑油循环系统包括润滑油回路和循环供油机构；润滑油回路包括依次连通的润滑油输入通道（4）、轴承座内腔、油池（20）和润滑油输出通道（9），其中润滑油输入通道（4）开设在侧盖（14）上，轴承座内腔由轴承、密封盘（13）和侧盖（14）围合而成，油池（20）由侧盖（14）和底座（31）围合而成，润滑油输出通道（9）开设在底座（31）上；循环供油机构包括用于连通润滑油输入通道（4）和润滑油输出通道（9）连通的润滑油油箱（21）。

6.如权利要求5所述的一种高速重载轴承座，其特征在于：所述润滑油输出通道（9）包括开设在所述底座（31）内的用于连通两个所述油池（20）的轴向通道（901），在底座（31）内还开设有垂直通道（903），垂直通道（903）与轴向通道（901）的中部连通，在底座（31）内还开设有径向通道（902），径向通道（902）与垂直通道（903）的中部连通且贯通底座（31）的侧壁。

7.如权利要求5所述的一种高速重载轴承座，其特征在于：所述润滑油油箱（21）包括与所述润滑油输出通道（9）相连通的流入端和与所述润滑油输入通道（4）相连通的流出端，流入端设置有温度传感器（28），流出端依次通过过滤器（29）、液压泵（23）和单向阀（24）与所述润滑油流入通道相连通，过滤器（29）和液压泵（23）之间还连通设置有溢流阀（22）。

8.如权利要求1所述的一种高速重载轴承座，其特征在于：所述控温油循环系统包括控温油回路和循环控温机构；控温油回路包括依次连通的控温油输入通道（1）、控温油道和控温油输出通道（8），其中控温油输入通道（1）开设在所述顶盖（12）上，控温油道沿轴承的圆周方向开设在顶盖（12）和底座（31）的内侧壁上，控温油输出通道（8）开设在底座（31）上；循环控温机构包括与控温油输入通道（1）和控温油输出通道（8）相连通的控温油油箱（26）。

9.如权利要求8所述的一种高速重载轴承座，其特征在于：所述控温油道包括两个并列设置的环状油道（3），环状油道（3）由两个分别开设在顶盖（12）和底座（31）内壁上的半环状的油道组成，两个环状油道（3）的上端通过开设在顶盖（12）上的上轴向连通槽（2）相连通，上轴向连通槽（2）与所述控温油输入通道（1）相连通，控温油输出通道（8）包括开设在底座（31）上的下轴向连通槽（801）和开设在底座（31）内的第一径向通道（802），两个环状油道（3）的下端通过下轴向连通槽（801）相连通，第一径向通道（802）贯通底座（31）的侧壁。

10.如权利要求8所述的一种高速重载轴承座，其特征在于：所述控温油油箱（26）的流出端依次通过温度调整装置（25）、液压泵（23）和单向阀（24）与所述控温油输入通道（1）相连通，在温度调整装置（25）与液压泵（23）之间还连通设置有溢流阀（22）。