CN1079806A - 有微小过盈值的成套空心滚子轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于各种回转机械的有微小 过盈值的成套空心圆柱滚子轴承，尤其适用于精密回 转机械及机床主轴轴承。其特征是成套轴承并具有 标准的内外径尺寸和公差，具有1～6微米的微小的 轴承原始过盈值，装机附加过盈值为0.01～0.04毫 米，空心圆柱滚子具有较大的空心度。轴承外圈(或 内圈)为双挡边，挡边厚度为5～10毫米。它克服了 现有技术之空心滚子圆柱轴承不能成套供应、推广应 用难以及轴承内外径因变形而造成的非标准尺寸公 差，用户无法根据轴承使用条件及要求来选择轴承过 盈量等的缺点。

Description

本发明为一种适用于各种回转机械的滚子轴承，尤其适用于精密回转机械及精密机床的主轴轴承。

现有的单列及多列空心圆柱滚子轴承（例美国专利3，930，693，中国专利GG    8620998.3，88200708.4等）虽具有高刚度，高精度及高的精度寿命等之优点。但它们共同的最大弱点是轴承在出厂时不能成套，而是以径分组的散件形式作为商品供给用户。这是因为现有的空心圆柱滚子轴承为了产生所需的预加负荷，内圈滚道直径d内滚被设计成比轴承滚子的内复圆直径d内复大，如附图1所示，一般d内滚＝d内复+（0.015～0.035）毫米即轴承内预过盈量为0.015～0.035毫米。所以在出厂前如将轴承组装成套则会产生下列问题：

1、轴承孔径将比轴承内圈孔径缩小，用户无法从轴承内径尺寸上判断是轴承零件制造不合格还是轴承过盈装配时孔径缩小;

2、组装后轴承外径将比轴承外圈零件的外径增大，用户无法从轴承外径尺寸来判断是轴承零件外圈外径制造不合格，还是轴承过盈装配而引起的外径增大。

3、轴承孔径及外径变形及其内外圆柱度的不圆度、不柱度误差加大，使得轴承的旋转精度测量（例内、外径振摆）无法正确进行。使用户无法判断轴承旋转精度是否合格。

4、由于轴承过盈量已固定，用户无法根据轴承使用条件（载荷、转速、润滑等）及要求（精度、温升等）等来选择轴承的预过盈量或预负荷量。

5、由于轴承内外径变为非标准尺寸，用户在装配时发生困难，而装配时尺寸不准确又影响轴承预过盈量的较佳值。

因此，现有空心圆柱滚子轴承采用了非成套形式出厂，并在内圈滚道d内滚上留有配磨裕量，待轴承内圈过盈装到主轴上之后，与主轴一起精磨得到正确d内滚之值。

由于上述缺点和问题，尽管空心圆柱滚子轴承具有很多优点，但实际上难以被用户所接受，阻力较大，是至今国内外空心圆柱滚子轴承未能推广的主要原因。因此，本发明的目的在于克服和解决上述缺点，为具有优异性能的空心圆柱滚子轴承的推广和使用扫清障碍。

本发明是这样实现的：

1、由机器设计人员根据轴承设计推荐数据，结合机器工作条件和要求设计轴颈尺寸（极少数情况是机器壳体孔径）确定空心圆柱滚子轴承最佳装机过盈值，也称装机附加过盈值（本发明推荐为0.010～0.040毫米），它占着总过盈量的主要部各，并且是依靠主轴轴颈和轴承孔的过盈配合或箱体孔与轴承外径的过盈配合来产生。考虑到轴颈的尺寸形状精度远比箱体孔容易达到高精度，所以一般取前者作为获得装机附加过盈值的途径，其计算方法为（参考附图2）

$\mathrm{△\; 附＝}\frac{{\mathrm{2\; p\; d}}^2{}_1{d}_2}{E_2{\mathrm{(d}}^2{}_1{\mathrm{-d}}^2)}$

式中：△附-装机附加过盈量

d₁-轴颈直径

d₂-轴承滚道装配前直径

E₂-轴承材料的弹性模量

p-单位压力

$\mathrm{P\; =}\frac{\delta }{d_1}\frac{1}{(\frac{c_1}{E_1}+\frac{c_2}{E_2})}$

δ-轴与轴承孔之间的过盈量

${\mathrm{系数\; c}}_1=\frac{\mathrm{1+(}\frac{d_0}{d_1}{)}^2}{\mathrm{1-(}\frac{d_1}{d_0}{)}^2}{\mathrm{-\; \mu }}_1$

$c_2=\frac{\mathrm{1+(}\frac{d_1}{d_2}{)}^2}{\mathrm{1-(}\frac{d_1}{d_2}{)}^2}{\mathrm{+\; \mu }}_2$

μ₁-轴材料波桑比

μ₂-轴承材料波桑比

当轴承为实心轴时d₀＝0

为了在滚道上获得均匀的△附，轴承内圈设计成无隔边圆筒形，但轴承内圈壁厚不宜过厚。

2、选取空心圆柱滚子轴承原始过盈值，取1-6微米，为总过盈量之1/4～1/20，即对总过盈量来说是微小部分，也就是说空心圆柱滚子轴承内圈滚道直径仅比轴承滚子内复圆直径大1～6微米，远小于现有技术30微小过盈量。此微小过盈值主要由空心圆柱滚子的变形值所承担（每粒空心圆柱滚子变形为0.5～3微米）。这样轴承组装后其内孔及外圆直径基本上无变化。因此，本发明保持了轴承标准的配合尺寸。

3、为了减少外圈滚道直径的涨大量，并使变形主要由空心圆柱滚子来承担，在轴承设计时要恰当地选择滚子的空心度（本发明为60%～70%）及轴承外圈厚度（本发明为5～10毫米）并将外圈设计成带双挡边，以提高刚度限制外圈涨大量（变形）。

本发明的优点在于：

1、改变了现有技术不成套的缺点，并具有标准的轴承尺寸及公差，便于生产管理、贮存、运输和使用，便于组织工业化生产，并易于推广应用。

2、具有微小变形的空心圆柱滚子轴承，仍保留预负荷轴承特点，在出厂检验时能反映出其高精度和高刚度的特点。

3、便于用户按轴承的具体工作条件选择装机过盈量，使轴承获得最佳的工作过盈量。

4、免去了轴承内滚道装机后之配套工序，便于用户更换轴承，特别是长而重的主轴更为突出。

5、轴承过盈装配于轴颈，简化了主轴结构，即不需要螺母作轴承轴向固定，免去了轴上加工精密螺纹，降低了轴肩垂直度的要求，过盈装配还提高了轴承与轴的接触刚度。

以下结合附图对本发明实施例作进一步说明

图1为现有结构之空心圆柱滚子轴承（单列）

图2为本发明之空心圆柱滚子轴承附加过盈值△附计算用图

图3为本发明实施例之一，这是用于印刷机滚桶有微小过盈值的双列空心圆柱滚子轴承，外径为φ170，内径为φ110毫米。其外圈1具有双挡边，空心圆柱滚子2外径为φ15毫米，长度为25毫米，空心度为65%，每列滚子数Z＝29，内圈3为无挡边结构，轴承原始过盈值为3.5±2微米，推荐装机附加过盈量为0.03±0.005毫米。

图4为本发明之实施例之二，是内圆磨床磨头用之有微小过盈值高速单列空心圆柱滚子轴承：外径为φ80，内径为φ40毫米。

外径1为双挡边，空心圆柱滚子2的外径为φ11毫米，长度为11毫米，其空心度为70%，内圈3为双挡边，轴承原始过盈量为2.5±2微米，推荐装机附加过盈量为0.005±0.0025毫米。

Claims (7)

1、一种无保持架的满装预负荷的空心圆柱滚子轴承，由外圈内圈和空心圆柱滚子轴承所组成，其特征是成套轴承并具有标准的内外径尺寸及公差，具有1～6微米的微小的轴承原始过盈值。

2、根据权利要求1所述之轴承，其特征是轴承使用时应满足推荐的0.01～0.04毫米的装机附加过盈值。

3、根据权利要求1所述之轴承，其特征是轴承的外圈为双挡边结构。

4、根据权利要求1所述之轴承，其特征是轴承的外圈在工作过盈值小时，可以作成内圈为双挡边形式。

5、根据权利要求1所述之轴承，其特征为空心圆柱滚子采用的空心度为60%～70%。

6、根据权利要求1、3所述之轴承，其特征是轴承外圈厚度为5-10毫米。

7、根据权利要求1所述之轴承，其特征是空心圆柱滚子为单列和双列。