CN108361281B - 保持架分段、分段式保持架和轴承 - Google Patents

保持架分段、分段式保持架和轴承 Download PDF

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Abstract

一种用于轴承的保持架分段,轴承能够围绕轴线转动,保持架分段能够容纳多个滚动体,滚动体意在用于分别在轴承的内圈和外圈的两个环形滚道和上行进,并且保持架分段包括:内壁,其以圆柱的一部分的形式沿周向延伸,内壁的对称轴线为所述轴线;外壁,其以圆柱的一部分的形式沿周向延伸,外壁的对称轴线为所述轴线;两个端部部分,其在周向上相对、相对于所述轴线径向延伸并且将内壁与外壁连接在一起;多个连续的腔格,其用于容纳滚动体,使得两个连续的腔格在周向上由径向梁界定;径向梁相对于所述轴线径向延伸,径向梁包括两个端部部分,使得一个端部部分与内壁连接并且另一个端部部分与外壁连接,径向梁包括相对于所述轴线轴向延伸的第一凹部。

Description

保持架分段、分段式保持架和轴承
技术领域
本发明涉及轴承的领域,轴承包括滚动体和用于保持这些滚动体的间隔保持架。更具体地说,本发明涉及保持架分段、分段(式)保持架和滚动轴承。
背景技术
特别是在大直径轴承的领域中,例如适用于风力涡轮机、隧道掘进机、起重机、钢包回转台(ladle turret)、海上推进器、堆垛取料机(stacker reclaimer)的回转轴承等的大直径滚动轴承,已知使用分段式保持架,分段式保持架包括这样的分段:这些分段沿周向邻接(/抵接)并具有用于容纳滚动体的腔格。每个分段包括多个相邻的腔格,每个腔格容纳一个或几个(/多个)滚动体。
当前,每个腔格容纳了几个滚动体的分段是金属的并且通常由黄铜制成。每个腔格仅容纳一个滚动体的分段是金属(黄铜)的或者由合成材料制成。
这些分段是大而重的,特别是(对于)由金属制成的分段(尤其如此)。
这些分段可以通过不同的几个制造工艺获得,包括成型、注射成型、砂模成型或机加工。
对于由合成材料制成的分段而言,注射成型是优选的制造工艺,但是由于分段的大尺寸和分段的当前几何形状,在模具中均匀地注射合成材料并非易事。此外,由于分段的(各)部分的不同的期望的几何厚度,用粘性的热合成材料完全填充模具内的空间并非易事,不幸的是有时空气的气泡被困留在分段内,这降低了分段的机械性能。此外,还由于分段的(各)部分具有不同的几何厚度,因此在注射的材料的冷却期间发生的收缩是不均匀的,从而导致分段变形或者甚至有时(导致分段的)破裂。
上述情况会导致废品(scraps)和不合时宜的(untimely)恶化,并不令人满意。
发明内容
根据本发明的一个方面,在一个实施方式中,提出了一种用于轴承的保持架分段,其能够围绕轴线转动,并能够容纳多个滚动体,所述滚动体意在用于分别在轴承的内圈和外圈的两个环形滚道上行进。
保持架分段包括内壁和外壁,内壁和外壁这两者均以圆柱的一部分的形式沿周向延伸,并且内壁和外壁这两者的对称轴线为轴承的轴线。
保持架分段还包括两个端部部分,这两个端部部分在周向上相对、相对于所述轴线径向延伸并且用于将内壁与外壁连接在一起。
保持架分段还包括多个连续的腔格,腔格用于容纳滚动体,使得两个连续的腔格在周向上由径向梁界定,径向梁相对于所述轴线径向延伸,径向梁包括两个端部部分,使得一个端部部分与内壁连接而另一个端部部分与外壁连接。
径向梁包括相对于所述轴线轴向延伸的第一凹部。
根据本发明的有利但非强制性的进一步方面,这种支架(stand)可以包含以下特征中的一个或几个:
-第一凹部被形成为贯通(/贯穿)径向梁,使得面对(两个)环形滚道;
-第一凹部在周向上具有厚度,该厚度在径向上不恒定,并从内壁向外壁增大;
-分段的内壁和外壁包括第二凹部;
-分段的每个端部部分均包括第三凹部;
-第三凹部在周向上具有厚度,该厚度在径向上不恒定,并从内壁向外壁增大;
-保持架分段由合成材料制成并通过注射成型得到;
-保持架分段还包括周向梁,周向梁在周向上与内壁和外壁平行。
根据本发明的另一方面,用于轴承的分段式保持架包括至少两个连续的根据本发明的分段,每个分段能够容纳至少一个滚动体。
根据本发明的另一方面,一种滚动轴承,包括:多个圈;介于圈之间的滚动体和用于容纳滚动体的根据本发明的保持架分段或分段式保持架中的至少一者。
附图说明
通过研究具有(通过非限制性示例给出并且通过附图示出的)分段式保持架的轴承,将更好地理解本发明及其优点,在附图中:
-图1是根据本发明的轴承的轴向截面的立体图,该轴承包括两个根据本发明的分段式(的)保持架;
-图2是根据本发明的保持架分段的第一实施方式的立体图,所述保持架分段配备有滚动体;
-图3是图2的保持架分段的俯视图;
-图4是图3的保持架分段沿着A-A的截面;
-图5是图3和图4的保持架分段沿着B-B的截面;
-图6是根据本发明的保持架的第二实施方式的立体图。
附图标记说明
TOP
BOTTOM
X1 轴线
T、Tmax、T1、T2、T3、T’、Tmax’、T1’ 厚度
W 宽度
H、H1 径向高度
1 轴承
2 内圈
3 外圈
4、8、12 列
5、9、13 滚动体
6、7、10、11、14、15 滚道
16 环形部分
17、18 保持架
19、20 圆柱表面
21 保持架分段或分段
22 内壁
22A 内(表)面
23 外壁
23A 外(表)面
24、25 端部部分
24A、25A 端面
26 腔格
27 径向梁
27.2、27.3 部分
28 第一凹部
29 第二凹部
30 第三凹部
31 周向梁
具体实施方式
如图1所示,轴承1包括绕着轴线X1同心且可转动的内圈2和外圈3。内圈2由两部分构成(/制成)。轴线X1竖直地设置,也就是说,沿与重力场平行的方向设置,以使得在轴承上方限定出顶部区域TOP、在轴承下方限定出底部区域BOTTOM。
内圈2和外圈3例如通过现在将要描述的几列滚动体而连接。
为了支撑径向载荷,轴承1包括设置在内圈2的滚道6与外圈3的滚道7之间的滚动体(诸如为滚子)5的列4。滚道6和滚道7是圆柱形的(/筒形的)(cylindrical)。滚道6与滚道7在径向上间隔开。滚道6属于内圈2,滚道7属于外圈3。
为了支撑从TOP到(/向)BOTTOM的轴向载荷,轴承1包括设置在内圈2的环形径向滚道10与外圈3的环形径向滚道11之间的滚动体(诸如为滚子)9的顶部列8。滚道10和滚道11是平面的(planar),并且相对于轴线X1而言在轴向上间隔开。滚动体9意在用于在环形径向滚道10、11上行进(travel)。
为了支撑从BOTTOM到(/向)TOP的轴向载荷,轴承1包括设置在内圈2的环形径向滚道14与外圈3的环形径向滚道15之间的滚动体(诸如为滚子)13的底部列12。滚道14和滚道15是平面的,并且相对于轴线X1而言在轴向上间隔开。
外圈3包括径向内侧环形部分16,该径向内侧环形部分16包括两个在轴向上间隔开的(表)面,这两个(表)面沿径向延伸,并且滚道11和滚道15分别设置于这两个(表)面。所述径向内侧环形部分16还包括内(侧表)面(inner surface),该内(侧表)面沿轴向延伸,并且滚道7设置于该内(侧表)面。
列8的(各)滚动体9是相同的,并通过保持架17保持间隔开。
列12的(各)滚动体13是相同的,并通过保持架18保持间隔开。
保持架17和保持架18以中心轴线X1为中心。
在图1所示的实施方式中,保持架17和保持架18是相同的,滚动体9和滚动体13是相同的。
以下,将详细说明这些保持架中的一者。
保持架17设置在外圈3的圆柱表面19与内圈2的圆柱表面20之间。圆柱表面19和圆柱表面20在径向上界定出滚动体9行进所在的空间。圆柱表面19和圆柱表面20以轴线X1作为对称轴线。
保持架17是分段(式)的(segmented),并且由多个保持架分段或分段(segments)21构成。有利的是,(各)分段21相邻并且相同。
保持架17在等于360°的角度上(/或者说,遍及360°的角度地)沿周向延伸。
各分段21由合成材料制成,所述合成材料诸如为塑料等(例如PA66),或者,由金属材料制成,所述金属材料诸如为青铜合金等。
各分段21通过成型而得到,所述成型例如为注射成型或砂模成型(sandmolding)。
在本发明所示的实施方式中,所述分段由注射成型合成材料而制成。
各分段21包括内壁22,内壁22以圆柱的一部分的形式沿周向延伸。圆柱的该部分的对称轴线为轴线X1。
各分段21还包括外壁23,该外壁也以圆柱的一部分的形式沿周向延伸。圆柱的该部分的对称轴线也为轴线X1。
内壁22包括与内圈2的圆柱(表)面20面对的内圆柱(表)面22A,外壁23包括与外圈3的圆柱(表)面19面对的外(周向的)圆柱(表)面23A。
各分段21还具有两个端部部分(/端部)(end portions)24和25,这两个端部部分24和25在周向上相对,并相对于轴线X1而言沿径向延伸。端部部分24和25连接了内壁22与外壁23。
各端部部分24、25分别包括端面24A、25A。当轴承1处于组装(完的)状态时,也就是说,当构成了保持架17的分段21就位且在周向上相邻时,(一个)分段21的各端面24A、25A与相邻的分段21的端面24A、25A在周向上邻接(/抵接)。
此外,如图3所示,各分段21的端面24A和25A的形状为轴向轴线与轴承1或保持架17的轴线平行的凸出圆柱形状、或等同形状,使得两个连续(且)相邻的分段的端面24A和25A仅沿着轴向接触线抵接,以使保持架17内的摩擦最小化。
各分段21设置有轴向横向(的)腔格(/兜孔)(pockets)26,腔格26分别容纳列8的一些滚动体9或所有的滚动体9。在图1和图2所示的实施方式中,每个腔格26容纳有两个滚动体9。
腔格26在周向上由相对于轴线X1沿径向延伸的径向梁27界定。每个径向梁27具有两个端部部分,使得一个端部部分与内壁22连接、而另一个端部部分与外壁23连接。各径向梁27在周向上具有厚度T。
径向梁27的厚度T在径向上不是恒定的,而是(/并且)从内壁22向外壁23增大。这是不可避免的,以便确保滚动体9(如果滚动体是相同的话则)在其对应的腔格26内具有相同的游隙(clearance)或可用空间(available space)。
径向梁27具有由Tmax表示的最大厚度值。
如图2、图3和图4所示,各径向梁27(均)包括第一凹部28。
第一凹部28相对于轴线X1沿轴向延伸。
第一凹部28被形成为贯通径向梁27,使得面对环形径向滚道10和环形径向滚道11。
第一凹部28在周向上具有厚度T1。第一凹部28的厚度T1在径向上不是恒定的,而是从内壁22向外壁23增大。
优选的是,梁27的厚度T和第一凹部28的厚度T1这两者均线性地增大。
此外,为了在不损害分段在使用时(once in use)的机械性能的情况下改善在制造分段21期间的合成材料的注射,重要的是:
T1<=Tmax/3
出于制造可行性(manufacturing feasibility)的原因,只有当Tmax大于(superior)或等于15mm时,才推荐在分段21的径向梁27内设置第一凹部28。
在分段21中,内壁22与外壁23之间的径向距离由附图标记H表示。优选的是,H在整个分段21上是恒定的。径向距离H还与腔格26的径向尺寸对应。
第一凹部28的径向尺寸由附图标记H1表示。
第一凹部28可以在径向梁27的整个径向长度上延伸,然而,为了在不损害分段在使用时的机械性能的情况下改善在制造分段21期间的合成材料的注射,推荐的是:
H/3<=H1<=2H/3
在第一凹部28的高度H1上,第一凹部28在周向上界定出径向梁27的两个部分27.2和27.3。所述部分27.2和27.3在周向上分别具有厚度T2和T3
为了确保有效地成型合成材料,厚度T2和T3是恒定且相等的。
此外,分段21的内壁22和外壁23包括第二凹部29。在内壁22与各径向梁27之间的结合部(junction)处存在有第二凹部29,在外壁23与各径向梁27之间的结合部处存在有第二凹部29。
第二凹部29设置在内壁22的内(表)面22A上和外壁23的外(表)面23A上,使得分别面对外圈3和内圈2的圆柱(形)滚道19和20。
各第二凹部29均是盲的(/盲凹部),即不形成为贯通分段21的厚度。
各第二凹部29与第一凹部28不同(distinct from),在第一凹部28与第二凹部29之间不存在流体连通的可能。
各第二凹部29与第一凹部28径向对齐。
图6示出了本发明的另一个实施方式,其中为了简单和清楚起见,与图1至图5所示相同的元件具有相同的附图标记。
分段21的两个端部部分24和25中的每一个端部部分在周向上具有厚度T’。各端部部分24、25的厚度T’在径向上不是恒定的,(而是)从内壁22向外壁23增大,并具有最大值Tmax’。
分段21的两个端部部分24和25中的每一个端部部分均包括第三凹部30。
第三凹部30与各径向梁27的第一凹部28类似。
第三凹部30在周向上具有厚度T1’。第三凹部30的厚度T1’在径向上不是恒定的,而是从内壁22向外壁23增大。
各端部部分24、25的厚度T’和第三凹部30的厚度T1’两者均线性地增大。
第三凹部30被形成为贯通径向梁27,使得面对环形径向滚道10和环形径向滚道11。
重要的是:T1’<=Tmax’/3
只有当Tmax’高于或等于15mm时,才存在第三凹部30。
第三凹部30的径向尺寸由附图标记H1’表示。
第三凹部30可以在径向梁27的端部部分24、25的整个径向长度上延伸,但是,为了在不损害分段在使用时的机械性能的情况下改善在制造分段21期间的合成材料的注射,然而推荐的是:
H/3<=H1’<=2H/3
此外,仍对于图6所示的实施方式,每个腔格26均被分成由周向梁31界定的两个子腔格,使得每个子腔格均包括单个的滚动体9。各周向梁31在周向上与分段21的内壁22和外壁23平行。
对于本发明的图示实施方式,分段21的轴向尺寸由分段的宽度W表示。
分段的宽度W是恒定的。
在分段的宽度W具有与径向梁27的厚度T相同数量级(order of magnitude)的情况下,不一定要使第一凹部28和第三凹部30形成贯通孔,因此可以是盲的(/盲孔)。
由于单个地或彼此组合地实现的第一凹部、第二凹部和第三凹部,通过成型热材料而得到的分段的制造被改善,这是因为:
-由于需要冷却的材料更少,与环境大气接触的表面更大,因此被成型的分段的冷却时间减少。
-分段在收缩(这在分段冷却时是不可避免的)过程中不会有更多或减少的塑性变形。
由于有周向梁31,因此分段21更加有刚性。
此外,周向梁31为待注射的材料提供了更多的注射点,因此可以使注射过程更加可靠和快速。
有利的是,各周向梁31也可以包括与第一凹部28和第三凹部30类似的凹部。
凹部的另一个优点在于,它们(/凹部)构成了用于润滑滚动体与其对应的滚道之间的接触的润滑剂的额外储存器(additional reservoirs)。
凹部的另一个优点在于,它们使得保持架分段和分段式保持架相对于没有凹部的相同的分段或保持架而言更轻。用来制造保持架或分段的材料更少,这还导致了显著的成本节省。
此外,有利的是,凹部可以被用来定位其它装置(诸如传感器),以监视(/监测)轴承的状况(/状态)。
已经描述了本发明涉及包括了多个保持架分段(cage segments)的分段式保持架(segmented cage)。本发明还可以适用于包括单个保持架分段的分段式保持架。
已经描述了本发明涉及在等于360°的角度上沿周向延伸的分段式保持架。本发明还可以适用于在小于360°的角度上沿周向延伸的分段式保持架。
已经描述了本发明涉及这样的分段式保持架,该分段式保持架容纳有用于主要支撑轴向载荷的轴承的推力列(thrust row)的滚动体。本发明还可以适用于这样的保持架:该保持架容纳有(由于存在至少一个径向列而)用于主要支撑径向载荷的轴承的滚动体。
已经描述了本发明具有这样的分段,所述分段具有多个腔格或子腔格(其中每个腔格或子腔格容纳一个或两个滚动体)。本发明还可以适用于一种保持架,该保持架具有分段,每个分段容纳多个腔格或子腔格,在每个腔格或子腔格内具有至少三个滚动体。
已经描述了本发明的如下情况:分段式保持架由相同的保持架分段制成。本发明还可以适用于构成了分段式保持架的的分段是不同的情况,例如各分段具有不同数量的腔格或不同的周向尺寸。
已经描述了本发明涉及用于这样的滚动体的分段:所述滚动体意在用于分别在轴承的内圈和外圈的两个环形径向滚道上行进。本发明还可以适用于用于这样的滚动体的分段:所述滚动体意在用于在两个环形轴向滚道上行进。
此外,由相同的列的分段保持的滚动体可以是不同的,即,具有不同的尺寸。

Claims (9)

1.一种用于轴承(1)的保持架分段(21),所述轴承(1)能够围绕轴线(X1)转动,所述保持架分段(21)能够容纳多个滚动体(9),所述滚动体(9)意在用于分别在所述轴承(1)的内圈(2)和外圈(3)的两个环形滚道(10、11)上行进,并且所述保持架分段(21)包括:
-内壁(22),其以圆柱的一部分的形式沿周向延伸,所述内壁的对称轴线为所述轴线(X1),
-外壁(23),其以圆柱的一部分的形式沿周向延伸,所述外壁的对称轴线为所述轴线(X1),
-两个端部部分(24、25),其在周向上相对、相对于所述轴线(X1)径向延伸并且将所述内壁(22)与所述外壁(23)连接在一起,
-多个连续的腔格(26),其用于容纳所述滚动体(9),使得两个连续的腔格(26)在周向上由径向梁(27)界定,
所述径向梁(27)相对于所述轴线(X1)径向延伸,
所述径向梁(27)包括两个端部部分,使得一个端部部分与所述内壁(22)连接并且另一个端部部分与所述外壁(23)连接,
其特征在于:
所述径向梁(27)包括相对于所述轴线(X1)轴向延伸的第一凹部(28),
所述第一凹部(28)被形成为贯通所述径向梁(27),使得面对所述两个环形滚道(10、11)。
2.根据权利要求1所述的保持架分段(21),其特征在于,所述第一凹部(28)在周向上具有厚度(T1),该厚度(T1)在径向上不恒定,并从所述内壁(22)向所述外壁(23)增大。
3.根据权利要求1或2所述的保持架分段(21),其特征在于,所述分段(21)的内壁(22)和外壁(23)包括第二凹部(29)。
4.根据权利要求1或2所述的保持架分段(21),其特征在于,所述分段(21)的每个端部部分(24、25)均包括第三凹部(30)。
5.根据权利要求4所述的保持架分段(21),其特征在于,所述第三凹部(30)在周向上具有厚度(T1’),该厚度(T1’)在径向上不恒定,并从所述分段(21)的内壁(22)向外壁(23)增大。
6.根据权利要求1或2所述的保持架分段(21),其特征在于,所述保持架分段(21)由合成材料制成并通过注射成型得到。
7.根据权利要求1或2所述的保持架分段(21),其特征在于,所述保持架分段(21)还包括周向梁(31),所述周向梁(31)在周向上与所述分段(21)的内壁(22)和外壁(23)平行。
8.一种用于轴承(1)的分段式保持架(17),其由多个根据权利要求1至7中的任一项所述的保持架分段(21)构成,各所述保持架分段(21)在组装完的轴承的正常状态下是相邻的。
9.一种轴承(1),包括:多个圈(2、3);介于所述圈(2、3)之间的滚动体(9);和用于容纳所述滚动体(9)的至少一个根据权利要求1至7中的任一项所述的保持架分段(21)或根据权利要求8所述的分段式保持架(17)。
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