CN110043566A - 滚动轴承及其轴承套圈 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轴承技术领域，特别涉及滚动轴承及其轴承套圈。滚动轴承包括两个适配的轴承套圈和处于两个轴承套圈之间的滚动体，两个轴承套圈中一个为使用时固定的固定套圈，一个为使用时相对固定套圈转动的转动套圈，固定套圈和转动套圈上均设有供滚动体滚动的滚道，固定套圈上包括圆弧承载段和圆弧非承载段，圆弧承载段的滚道半径为r3满足关系：(2(r2+Dw)‑r1)＜r3＜r1；或者所述固定套圈为轴承内圈，圆弧承载段的滚道半径为r3满足关系：r1＜r3＜(2(r2‑Dw)‑r1)。滚动轴承运转的过程中，滚动体奇数受压与偶数受压的情况下轴承内圈产生的径向位置差值减小，滚动体的“跨步跳动”幅度减小，从而解决了目前的滚动轴承的滚动体由于“跨步跳动”幅度较大造成的轴承寿命低的问题。

Description

滚动轴承及其轴承套圈
本申请为下述申请的分案申请，原申请的申请日：2017年11月28日，原申请的申请号：201711219109.4，原申请的发明名称：滚动轴承及其轴承套圈。
技术领域
本发明涉及轴承技术领域，特别涉及滚动轴承及其轴承套圈。
背景技术
滚动轴承的轴承套圈有两个，如图1至图4所示，其中一个为轴承内圈10，另一个为轴承外圈20，轴承内圈10和轴承外圈20中一个为在使用时固定的固定套圈，另一个为使用时转动的转动套圈，轴承内圈10和轴承外圈20之间设有滚动体30，由于滚动体30的离散型及轴承自身存在的径向游隙，滚动轴承在转动的过程中存在“跨步跳动”，即轴承内圈10及安装在轴承内圈上的轴在转动过程中存在振幅为δ的上下跳动。《轴承》期刊2007年11期中刊登的名称为《滚动轴承的“跨步跳动”》的论文中记载了滚动轴承的“跨步跳动”原理，当滚动轴承的滚动体30通过承载段40时，滚动体30的位置会在图1和图2中所示的两种状态之间呈周期性的变化，在图1和图3中，受压的滚动体30为奇数，在图2中，受压的滚动体30为偶数，并且在载荷作用线的两边呈对称分布状态，在载荷作用下，轴承内圈相对于外圈产生径向位移，如图4所示，这两种状态下轴承内圈10产生的径向位置差值为δ，这种因滚动体30位置不同引起的振动就像人走路时出现的起伏一样，可以称之为“跨步跳动”。滚动体的“跨步跳动”幅度大会造成轴承振动幅度大，从而造成轴承寿命低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种滚动轴承，以解决目前的滚动轴承的滚动体由于“跨步跳动”幅度较大造成的轴承寿命低的问题；另外，本发明的目的还在于提供一种上述滚动轴承所使用的轴承套圈。
为实现上述目的，本发明的滚动轴承的第一种技术方案为：滚动轴承包括两个适配的轴承套圈和处于两个轴承套圈之间的滚动体，两个轴承套圈中一个为使用时固定的固定套圈，另一个为使用时相对固定套圈转动的转动套圈，固定套圈和转动套圈上均设有供滚动体滚动的滚道，固定套圈上包括圆弧承载段和圆弧非承载段，圆弧非承载段的滚道半径为r1，转动套圈滚道半径为r2，滚动体的直径为Dw，圆弧承载段的滚道半径为r3，所述固定套圈为轴承外圈，圆弧承载段的滚道半径为r3满足关系：(2(r2+Dw)-r1)＜r3＜r1；或者所述固定套圈为轴承内圈，圆弧承载段的滚道半径为r3满足关系：r1＜r3＜(2(r2-Dw)-r1)。
本发明的滚动轴承的第二种技术方案为：在本发明的第一种技术方案的基础上，所述固定套圈为轴承外圈，所述圆弧承载段的滚道半径为滚动体的直径与转动套圈的滚道半径之和，即r3＝(r2+Dw)；或者所述固定套圈为轴承内圈，所述圆弧承载段的滚道半径为转动套圈的滚道半径与滚动体的直径之差，即r3＝(r2-Dw)。
本发明的滚动轴承的第三种技术方案为：在本发明的第二种技术方案的基础上，所述固定套圈为轴承外圈，以固定套圈上圆弧非承载段的滚道所在圆的圆心为原点、固定套圈上圆弧非承载段的滚道所在圆的两个相互垂直的半径为x、y轴建立坐标系，圆弧承载段的滚道朝向y轴正向，且圆弧承载段的滚道关于y轴对称，圆弧承载段的滚道所在的圆的方程为：x2+(y+e)2＝r3 2， 式中，r3＝r2+Dw；其中Z为滚动体个数。
本发明的滚动轴承的第四种技术方案为：在本发明的第二种技术方案的基础上，所述固定套圈为轴承内圈，以固定套圈上圆弧非承载段的滚道所在圆的圆心为原点、固定套圈上圆弧非承载段的滚道所在圆的两个相互垂直的半径为x、y轴建立坐标系，圆弧承载段的滚道朝向y轴正向，且圆弧承载段的滚道关于y轴对称，圆弧承载段的滚道所在的圆的方程为：x2+(y+e)2＝r3 2， 式中，r3＝r2-Dw；其中Z为滚动体个数。
本发明的滚动轴承的第五种技术方案为：在本发明的第一种至第四种中任意一种技术方案的基础上，所述圆弧承载段设置至少两个。
本发明的轴承套圈的第一种技术方案为：轴承套圈为使用时固定的固定套圈，固定套圈包括圆弧承载段和圆弧非承载段，圆弧非承载段的滚道半径为r1，用于与固定套圈适配的转动套圈滚道半径为r2，用于设置在固定套圈与轴承套圈之间的滚动体的直径为Dw，圆弧承载段的滚道半径为r3，所述固定套圈为轴承外圈，圆弧承载段的滚道半径为r3满足关系：(2(r2+Dw)-r1)＜r3＜r1；或者所述固定套圈为轴承内圈，圆弧承载段的滚道半径为r3满足关系：r1＜r3＜(2(r2-Dw)-r1)。
本发明的轴承套圈的第二种技术方案为：在第一种技术方案的基础上，所述固定套圈为轴承外圈，所述圆弧承载段的滚道半径为滚动体的直径与转动套圈的滚道半径之和，即r3＝(r2+Dw)；或者所述固定套圈为轴承内圈，所述圆弧承载段的滚道半径为转动套圈的滚道半径与滚动体的直径之差，即r3＝(r2-Dw)。
本发明的轴承套圈的第三种技术方案为：在第二种技术方案的基础上，所述固定套圈为轴承外圈，以圆弧非承载段的滚道所在圆的圆心为中心、圆弧非承载段的滚道所在圆的两个相互垂直的半径为x、y轴建立坐标系，圆弧承载段的滚道朝向y轴正向，且圆弧承载段滚道关于y轴对称，圆弧承载段的滚道所在的圆的方程为：x2+(y+e)2＝r3 2，式中，r3＝r2+Dw；其中Z为滚动体个数。
本发明的轴承套圈的第四种技术方案为：在第二种技术方案的基础上，所述固定套圈为轴承内圈，以圆弧非承载段的滚道所在圆的圆心为中心、圆弧非承载段的滚道所在圆的两个相互垂直的半径为x、y轴建立坐标系，圆弧承载段的滚道朝向y轴正向，且圆弧承载段滚道关于y轴对称，圆弧承载段的滚道所在的圆的方程为：x2+(y+e)2＝r3 2，式中，r3＝r2-Dw；其中Z为滚动体个数。
本发明的轴承套圈的第五种技术方案为：在第一种至第四种中任意一种技术方案的基础上，所述圆弧承载段设置至少两个。
本发明的有益效果为：固定套圈为轴承外圈时，本发明的滚动轴承的圆弧承载段的滚道半径满足：(2(r2+Dw)-r1)＜r3＜r1，滚动轴承运转的过程中，滚动体奇数受压与偶数受压的情况下轴承内圈产生的径向位置差值减小，滚动体的“跨步跳动”幅度减小，同理，固定套圈为轴承内圈时，滚动体的跨步幅度也减小，从而解决了目前的滚动轴承的滚动体由于“跨步跳动”幅度较大造成的轴承寿命低的问题。
进一步的，所述固定套圈为轴承外圈，所述圆弧承载段的滚道半径为滚动体的直径与转动套圈的滚道半径之和，即r3＝(r2+Dw)；或者所述固定套圈为轴承内圈，所述圆弧承载段的滚道半径为转动套圈的滚道半径与滚动体的直径之差，即r3＝(r2-Dw)，使滚动体的“跨步跳动”的幅度最小，进一步提高轴承的寿命。
进一步的，圆弧承载段设置至少两个，使滚动轴承具有不同的安装姿态，方便安装。
附图说明
图1是现有技术中滚动轴承中的轴承内圈转动至第一位置时受压的滚动体为偶数的状态示意图；
图2是现有技术中滚动轴承中的轴承内圈转动至第二位置时受压的滚动体为基数的状态示意图；
图3是现有技术中滚动轴承中的轴承内圈转动至第三位置时受压的滚动体为偶数的状态示意图；
图4是现有技术中滚动体的“跨步跳动”分析及跳动曲线展开对比图；
图5是本发明的滚动轴承的具体实施例1的结构示意图(部分滚动体未示出)；
图6是本发明的滚动轴承的具体实施例1的简化示意图；
图7是本发明的滚动轴承的具体实施例1的加工参数示意图；
图8是图7中A部分的放大图；
图9是本发明的滚动轴承的具体实施例2的加工参数示意图；
图10是图9中B部分的放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的滚动轴承的具体实施例1，如图5和图6所示，滚动轴承包括两个轴承套圈，其中一个为转动套圈1，另一个为固定套圈2。转动套圈1与固定套圈2之间设置保持架4和滚动体3。
本实施例中的固定套圈2为轴承外圈，转动套圈1为轴承内圈。转动套圈1和固定套圈2上均设置供滚动体3滚动的滚道，固定套圈2上设有圆弧承载段21和圆弧非承载段22。如图7和图8所示，圆弧非承载段22的滚道半径为r1＝70mm，转动套圈1滚道半径为r2＝54.95mm，滚动体3的直径为Dw＝15mm，滚动体3个数Z＝14，圆弧承载段21的滚道所在圆的半径即圆弧承载段21的滚道半径为r3。
以圆弧非承载段22的滚道所在圆的圆心为坐标系原点、圆弧非承载段22所在圆的两个相互垂直的半径为x、y轴建立坐标系，圆弧承载段21的滚道朝向y轴正向，且圆弧承载段21的滚道关于y轴对称，固定套圈2上圆弧非承载段22的滚道所在圆M的方程为：x2+y2＝702，
圆弧承载段21的滚道所在的圆N的方程为：
x2+(y+e)2＝r3 2，
式中，r3＝r2+Dw；其中Z为滚动体3个数。
代入数值后： r4＝54.95+15＝69.95(mm)。
圆弧承载段21滚道所在圆的方程为：x2+(y+0.0555)2＝69.952。
根据圆弧承载段21的滚道所在圆的方程和圆弧非承载段22的滚道所在圆的方程加工固定套圈2，将加工完成后的固定套圈2与转动套圈1、滚动体3、保持架进行合套，即可得到一种超低振动滚动轴承。圆弧承载段21的滚道半径长度r3＝r2+Dw，滚动体3处于圆弧承载段21的滚道上时，如图6所示，无论是奇数个滚动体3受压或者偶数个滚动体3受压，圆弧承载段21的滚道所在圆与转动套圈1的滚道所在圆始终同心设置，滚动体3不会出现“跨步跳动”现象，避免了“跨步跳动”对轴承振动的影响。
本发明的滚动轴承的圆弧承载段21最低点处于滚道最下方，以便达到最佳使用效果。其他实施例中，根据承载方向的不同，可以设置至少两个圆弧承载段21，圆弧承载段21也可以设置在顶部或者左侧或者右侧。
其他实施例中，在不追求极致效果的情况下，在圆弧承载段21的滚道半径r3满足：(2(r2+Dw)-r1)＜r3＜r1时，均能够减小滚动体3的“跨步跳动”幅度，减轻滚动轴承的振动，提高滚动轴承的寿命。
本发明的滚动轴承的具体实施例2，本实施例中的滚动轴承的结构与上述滚动轴承的具体实施例1的区别仅在于：如图9和图10所示，本实施例中的滚动轴承的轴承内圈为固定套圈2，此时，圆弧承载段21设置在轴承内圈上，固定套圈2滚道半径为r1，转动套圈1滚道半径为r2，滚动体3的直径为Dw，滚动体3个数Z，圆弧承载段21的滚道半径为r3，圆弧承载段21的滚道半径r3满足：r3＝(r2-Dw)，可以避免“跨步跳动”对轴承振动的影响。
本实施例中，r1＝54.95mm，r2＝70mm，滚动体3的直径为Dw＝15mm
以圆弧非承载段22的滚道所在圆的圆心为坐标系原点、圆弧非承载段22所在圆的两个相互垂直的半径为x、y轴建立坐标系，圆弧承载段21的滚道朝向y轴正向，且圆弧承载段21的滚道关于y轴对称，固定套圈2上圆弧非承载段22的滚道所在圆M的方程为：x2+y2＝54.952，
圆弧承载段21的滚道所在的圆N的方程为：
x2+(y+e)2＝r3 2，
式中，r3＝r2-Dw；其中Z为滚动体3个数。
代入数值后： r3＝70-15＝55(mm)。
圆弧承载段21滚道所在圆的方程为：x2+(y+0.0555)2＝552。
其他实施例中，在不追求极致效果的情况下，在圆弧承载段21的滚道半径r3满足r1＜r3＜(2(r2-Dw)-r1)时，均能够减小滚动体3的“跨步跳动”幅度，减轻滚动轴承的振动，提高滚动轴承的寿命。
本发明的轴承套圈的具体实施例，本实施例中的轴承套圈的结构与上述滚动轴承的具体实施例1或2中所示的固定套圈的结构相同，不再赘述。

Claims (6)

1.滚动轴承，包括两个适配的轴承套圈和处于两个轴承套圈之间的滚动体，两个轴承套圈中一个为使用时固定的固定套圈，另一个为使用时相对固定套圈转动的转动套圈，固定套圈和转动套圈上均设有供滚动体滚动的滚道，固定套圈上包括圆弧承载段和圆弧非承载段，其特征在于：圆弧非承载段的滚道半径为r1，转动套圈滚道半径为r2，滚动体的直径为Dw，圆弧承载段的滚道半径为r3；所述固定套圈为轴承外圈，圆弧承载段的滚道半径为r3满足关系：(2(r2+Dw)-r1)＜r3＜r1，或者所述固定套圈为轴承内圈，圆弧承载段的滚道半径为r3满足关系：r1＜r3＜(2(r2-Dw)-r1)。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于：所述固定套圈为轴承外圈，所述圆弧承载段的滚道半径为滚动体的直径与转动套圈的滚道半径之和，即r3＝(r2+Dw)；或者所述固定套圈为轴承内圈，所述圆弧承载段的滚道半径为转动套圈的滚道半径与滚动体的直径之差，即r3＝(r2-Dw)。
3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于：所述圆弧承载段设置至少两个。
4.轴承套圈，轴承套圈为使用时固定的固定套圈，固定套圈包括圆弧承载段和圆弧非承载段，其特征在于：圆弧非承载段的滚道半径为r1，用于与固定套圈适配的转动套圈滚道半径为r2，用于设置在固定套圈与轴承套圈之间的滚动体的直径为Dw，圆弧承载段的滚道半径为r3，所述固定套圈为轴承外圈，圆弧承载段的滚道半径为r3满足关系：(2(r2+Dw)-r1)＜r3＜r1；或者所述固定套圈为轴承内圈，圆弧承载段的滚道半径为r3满足关系：r1＜r3＜(2(r2-Dw)-r1)。
5.根据权利要求4所述的轴承套圈，其特征在于：所述固定套圈为轴承外圈，所述圆弧承载段的滚道半径为滚动体的直径与转动套圈的滚道半径之和，即r3＝(r2+Dw)；或者所述固定套圈为轴承内圈，所述圆弧承载段的滚道半径为转动套圈的滚道半径与滚动体的直径之差，即r3＝(r2-Dw)。
6.根据权利要求4或5所述的轴承套圈，其特征在于：所述圆弧承载段设置至少两个。
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