CN108425950A - 保持架分段、分段式保持架和轴承 - Google Patents

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Abstract

一种用于轴承的保持架分段，轴承能够围绕限定了轴向的轴线转动，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径向滚道上行进，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；外壁，其以圆柱的一部分的形式沿周向延伸；多个径向梁，其相对于轴线在全局上沿径向延伸并使内壁与外壁连接，各径向梁均在轴向上包括中心部分和相对于中心部分而言相对的两个端部部分，中心部分相对于平面对称，两个端部部分中的至少一者与滚动体配合，以使分段在滚动体上对中，各端部部分分别相对于平面对称，并且与滚动体配合以使分段对中的至少一个端部部分的对称平面与中心部分的对称平面形成不等于零的角度。

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，例如在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中，已知使用这样的分段式保持架：该分段式保持架包括(多个)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。
已知的分段是大而重的，特别是(对于)由金属制成的分段(尤其如此)。
已知的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，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。
在图1所示的已知分段中存在有这种厚度差(异)。该分段包括沿周向延伸的内壁和外壁(未示出)和将内壁与外壁连接在一起的径向梁27。各径向梁均包括中心部分27a和两个相对的端部部分27b、27c。至少一个端部部分27b、27c与一个滚动体9配合以使该分段在滚动体上对中。端部部分比中心部分宽，这实际上构成了径向梁在周向上的厚度差。
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X1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径向滚道上行进(travel)。
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X1。
保持架分段还包括多个径向梁，径向梁相对于所述轴线而言在全局上(/整体上)(globally)沿径向延伸并使内壁与外壁连接。
各径向梁均在轴向上包括中心部分(central portion)和相对于所述中心部分而言相对的(opposite)两个端部部分，所述两个端部部分中的至少一者与滚动体配合，以使所述分段在滚动体上对中(center)。
中心部分和端部部分各自相对于对应的平面对称。
与滚动体配合以使所述分段对中的所述至少一个端部部分的对称平面与所述中心部分的对称平面形成不等于零的角度。
根据本发明的有利但非强制性的进一步(/另外)方面，这种分段可以包含以下特征中的一个或几个：
-所述径向梁的中心部分在轴向上延伸，所述径向梁的端部部分中的至少一者在轴向和周向上延伸；
-两个端部部分均在轴向和周向上延伸；
-所述端部部分的对称平面与所述中心部分的对称平面形成相同的角度；
-一个端部部分在轴向上延伸，另一端部部分在轴向和周向上延伸；
-所述中心部分和各端部部分各自在垂直于其对应的对称平面的方向上具有恒定的厚度；
-这些厚度是相同的；
-所述分段由合成材料制成并通过注射成型得到。
根据本发明的另一方面，一种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是现有技术的分段式保持架的图；
-图2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3是根据本发明的保持架分段的第一实施方式的立体图；
-图4是图3的保持架分段的俯视图；
-图5是图4的保持架分段在配备有滚动体的情况下沿着A-A的截面；
-图6是根据本发明的保持架分段的第二实施方式的立体图；
-图7是图6的保持架分段在配备有滚动体的情况下的立体图。
附图标记说明
TOP
BOTTOM
Ab、Ac 角度
Ta、Tb、Tc 厚度
Pa、Pb、Pc 平面
X1 轴线
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
24A、25A 端面
26 腔格
27 径向梁
27a 中心部分
27b、27c 端部部分
29 凹部
31 周向梁
具体实施方式
在接下来的说明中仅仅是出于方便的目的而非限制性的目的使用某些术语。词语“内”、“向内”和“外”、“向外”分别是指朝向和远离当前说明的元件的指定中心线或几何中心的方向，其具体含义容易从说明书的上下文显而易见。
如图2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)。滚道10、11相对于轴线X1而言沿径向延伸。
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2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(bronze alloy)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3、图4和图5所示的实施方式中，每个腔格26容纳一个滚动体9。
腔格26在周向上由相对于轴线X1而言在全局上(/在整体上)(globally)沿径向延伸的径向梁27界定。
径向梁27连接内壁22与外壁23。
现在参照图5，每个径向梁27在轴向上(也就是说，在轴线X1的方向上)包括：中心部分27a；和相对于中心部分27a而言相对的两个端部部分27b、27c。
中心部分27a相对于平面Pa对称，各端部部分27b、27c分别相对于平面Pb、Pc对称。
平面Pb与平面Pa形成角度Ab，平面Pc与平面Pa形成角度Ac。
在图示的实施方式中，如最佳在图5中所示，平面Pa沿径向延伸，平面Pb和Pc中的至少一者倾斜地延伸(也就是说，在轴向和周向这两者上延伸)。
在周向上，各分段21具有两个相对的端部径向梁27。对于每个端部径向梁27而言，两个端部部分27b、27c中的一者和中心部分27a沿轴向延伸，对于任何其它径向梁27而言，中心部分27a沿轴向延伸，而两个端部部分27b、27c以如下这样的方式倾斜地延伸：使得径向梁27在轴向截面中呈S形。仍对于除了端部径向梁27以外的任何径向梁27而言，端部部分27b、27c的对称平面Pb和Pc是平行的，也就是说，角度Ab和Ac是相等的。
仍参照能够在图5中看到的实施方式，对于两个端部径向梁27中的每一者而言，角度Ab等于零，而角度Ac不等于零，对于其它径向梁27而言，角度Ab和Ac都不等于零。
径向梁27的倾斜延伸的端部部分27b、27c与滚动体9配合，以使分段21在滚动体9上对中(/定心)(center)，(以这种方式)使得在轴承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，分段21保持(stays)远离(被安装在分段21的腔格26内的)滚动体9所行进的滚道10和11。(如果)没有这些倾斜的端部部分，则由于(存在)从TOP到(/向)BOTTOM作用的重力，因此存在这样的风险：分段21倾斜并与滚道10、11中的至少一者接触，引起分段21的额外的摩擦、磨耗和楔入(wedging)。
在与平面Pa垂直的方向上，中心部分27a具有厚度Ta。在与平面Pb垂直的方向上，相应的端部部分27b具有厚度Tb。在与平面Pc垂直的方向上，相应的端部部分27c具有厚度Tc。
中心部分27a的厚度Ta是恒定的(constant)，各端部部分27b、27c的对应的厚度Tb、Tc是恒定的。
在图示的实施方式中，中心部分27a和端部部分27b、27c的对应的厚度Ta、Tb、Tc是恒定且相同的，因此能够通过注射成型合成材料而容易且可靠地获得。
此外，各端部径向梁27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，各分段21的端面24A和25A是平面的(planar)。作为另一种选择，端面24A和25A的形状可以为轴向轴线与轴承1或保持架17的轴线平行的凸出(convex)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。
图6和图7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，与在图1至图5中所示相同的元件具有相同的附图标记。
此外，分段21的内壁22和外壁23包括多个凹部29。在内壁22与各径向梁27之间的结合部(junction)处存在有凹部29，在外壁23与各径向梁27之间的结合部处存在有凹部29。
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。
各凹部29均是盲的(/盲凹部)，即不形成为贯通分段21的厚度。
各凹部29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 reservoir)。此外，由于(存在)凹部29，因此分段21更轻，并且分段在其收缩(这在分段冷却时是不可避免的)期间不会有更多塑性变形或者(仅)有减小的塑性变形。
此外，仍对于图6和图7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。
由于周向梁31(的存在)，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(/注射工艺)更加可靠和快速。
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。
已经描述了本发明具有(一个)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滚动体。本发明还可以适用于一种保持架，该保持架具有(多个)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两个滚动体。
已经描述了本发明的如下情况：分段式保持架，其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。
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。
由于根据本发明径向梁具有恒定的厚度，因此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，以及
-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(thereis no more or reduced)塑性变形。

Claims (10)

1.一种用于轴承(1)的保持架分段(21)，所述轴承(1)能够围绕限定了轴向的轴线(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)的两个环形径向滚道(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)；
-多个径向梁(27)，其相对于所述轴线(X1)而言在全局上沿径向延伸并连接了所述内壁(22)与所述外壁(23)，
各径向梁(27)均在轴向上包括中心部分(27a)和相对于所述中心部分(27a)而言相对的两个端部部分(27b、27c)，
所述中心部分(27a)相对于平面(Pa)对称，
所述两个端部部分(27b、27c)中的至少一者与滚动体(9)配合，以使所述分段(21)在所述滚动体(9)上对中，
其特征在于，
各端部部分(27b、27c)分别相对于平面(Pb、Pc)对称，并且
与滚动体(9)配合以使所述分段(21)对中的所述至少一个端部部分(27b、27c)的对称平面(Pb、Pc)与所述中心部分(27a)的对称平面(Pa)形成不等于零的角度(Ab、Ac)。
2.根据权利要求1所述的保持架分段(21)，其特征在于，所述径向梁(27)的中心部分(27a)在轴向上延伸，所述径向梁(27)的端部部分(27b、27c)中的至少一者在轴向和周向上延伸。
3.根据权利要求2所述的保持架分段(21)，其特征在于，两个端部部分(27b、27c)均在轴向和周向上延伸。
4.根据权利要求3所述的保持架分段(21)，其特征在于，所述端部部分(27b、27c)的对称平面(Pb、Pc)与所述中心部分(27a)的对称平面(Pa)形成相同的角度(Ab、Ac)。
5.根据权利要求2所述的保持架分段(21)，其特征在于，一个端部部分(27b、27c)在轴向上延伸，另一端部部分(27c、27b)在轴向和周向上延伸。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的保持架分段(21)，其特征在于，所述中心部分(27a)在垂直于平面(Pa)的方向上具有厚度(Ta)，相应的端部部分(27b)在垂直于平面(Pb)的方向上具有厚度(Tb)，相应的端部部分(27c)在垂直于平面(Pc)的方向上具有厚度(Tc)，并且各厚度(Ta、Tb、Tc)是恒定的。
7.根据权利要求6所述的保持架分段(21)，其特征在于，各厚度是相同的。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的保持架分段(21)，其特征在于，所述保持架分段由合成材料制成并通过注射成型得到。
9.一种用于轴承(1)的分段式保持架(17)，其由多个根据权利要求1至8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。
10.一种轴承(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8中的任一项所述的保持架分段(21)或根据权利要求9所述的分段式保持架(17)。
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