CN110219887A - 一种采用异形隔离体的无保持架高速球轴承 - Google Patents

一种采用异形隔离体的无保持架高速球轴承 Download PDF

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潘承怡
曹冠群
赵彦玲
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/20—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows with loose spacing bodies, e.g. balls, between the bearing balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C33/37—Loose spacing bodies
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Abstract

本发明公开了一种采用异形隔离体的无保持架高速球轴承，包括有轴承外圈、轴承内圈、球形滚动体、隔离体，隔离体分布在任意两相邻的球形滚动体与轴承内圈三者形成的近似三角形间隙中，隔离体与两球形滚动体接触且与轴承内圈存在一定间隙，隔离体数量与球形滚动体数量相同，隔离体起到代替传统轴承中保持架的作用，隔离体与球形滚动体之间产生滚动摩擦，发热量远小于传统轴承中保持架与球形滚动体之间摩擦碰撞产生的发热量，从而相较于传统带保持架的轴承性能有较大提升，可提高我国高速电主轴轴承的极限转速和摩擦性能，并可以在现有轴承基础上进行加工改造，易于实现标准化制造，成本低、互换性好。

Description

一种采用异形隔离体的无保持架高速球轴承
技术领域
本发明涉及高速及超高速下轴承应用领域，具体为一种适用于各种电主轴、高档数控机床、电动机、航空发动机等的采用异形隔离体的无保持架的新结构高速球轴承。
背景技术
高档数控机床技术是“中国制造2025”提出的重要发展目标之一，而电主轴是影响数控机床性能的关键部件，随着电主轴对速度要求逐渐提高，对轴承的高速性能要求也越来越高，但是轴承发热导致的轴承性能降低或失效极大的影响了轴承的极限转速，其中轴承保持架与滚动体间的滑动摩擦是引起轴承发热的主要因素，因此本发明高速球轴承采用异形隔离体的无保持架新结构，提高我国高速电主轴轴承的极限转速和摩擦性能，并可以在现有轴承基础上进行加工改造，易于实现标准化制造，成本低、互换性好。
发明内容
本发明的目的是：提供了一种采用异形隔离体的无保持架高速球轴承，以满足我国对高速电主轴轴承的极限转速和摩擦性能日益提升的要求；
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种采用异形隔离体的无保持架高速球轴承，包括有轴承外圈、轴承内圈、球形滚动体、隔离体，所述轴承外圈与轴承内圈同轴线布置，且轴承外圈内侧与轴承内圈外侧均加工有对球形滚动体进行轴向定位的滚道，所述球形滚动体为球体且沿周向均匀分布在轴承内圈与轴承外圈之间，所述隔离体两端为圆柱体、中间为与隔离体两端圆柱面相连的由内凹的特殊曲线绕隔离体轴线形成的回转体，隔离体与滚动体间隔布置且位于任意两相邻的球形滚动体与轴承内圈三者之间的间隙中，工作时隔离体与两球形滚动接触并与轴承内圈存在一定间隙，隔离体数量与球形滚动体数量相同；
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述轴承外圈、轴承内圈可以同时为任意的同规格的深沟球轴承或同规格的角接触球轴承；
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述隔离体两端圆柱面相连的由内凹的特殊曲线绕隔离体轴线形成的回转体中的特殊曲线在同一型号轴承中相同，不同的类型的隔离体曲线为圆弧线、双曲线、渐开线、V形线或部分椭圆线；
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述隔离体与球形滚动体的数量相同；
本发明的有益效果为：提供了一种采用异形隔离体的无保持架高速球轴承，通过在各球形滚动体之间引入异形隔离体而去掉了原有的保持架，消除了保持架与轴承滚动体的滑动摩擦及碰撞，同时隔离体承担了原保持架将球形滚动体互相隔开的作用，由于隔离体可以自转，从而隔离体与球形滚动体之间产生的摩擦为滚动摩擦，滚动摩擦产生的发热量远少于原保持架与滚动体之间滑动摩擦产生的发热量，从而可以提高轴承的极限转速和摩擦性能，又因为本发明可以在现有轴承基础上进行加工改造，易于实现标准化制造，成本低、互换性好。
附图说明
图1为本发明轴承运动工作时结构图；
图2为本发明轴承在静止时结构位置图；
图3为本发明隔离体示意图；
其中：1轴承外圈，2轴承内圈，3球形滚动体，4隔离体。
具体实施方式
如图1所示，一种采用异形隔离体的无保持架高速球轴承，其特征在于：包括有轴承外圈(1)和与轴承外圈(1)同轴的轴承内圈(2)，所述轴承外圈(1)和轴承内圈(2)之间填充有一定数量的球形滚动体(3)和与球形滚动体(3)数量相同的隔离体(4)，高速球轴承工作时，所述隔离体(4)位于轴承内圈(2)的滚道上且与轴承内圈(2)存在一定间隙，所述隔离体(4)位于任意两相邻的球形滚动体(3)与轴承内圈(2)所形成的间隙之间，所述隔离体(4)最小直径处与相邻球形滚动体(3)相切并与轴承内圈(2)上的滚道存在间隙，具体工作形式为：轴承外圈(1)固定不动，轴承内圈(2)高速旋转，轴承内圈(2)带动球形滚动体(3)旋转，球形滚动体(3)带动隔离体(4)绕轴承轴线旋转，隔离体(4)由于离心作用从而与轴承内圈(2)完全分离，同时由于隔离体(4)最小直径处直径大于相邻两球形滚动体(3)的最小间隙因此仍处于相邻两球形滚动体(3)与轴承内圈(2)之间形成的近似三角形的区域中，由于相邻球形滚动体(3)自转速度近乎相同导致相邻两球形滚动体(3)与隔离体(4)接触处速度相同，又由于隔离体(4)为回转体，因此当隔离体以一定速度自转时可以与相邻两球形滚动体(3)之间均形成滚动摩擦，当轴承从启动到轴承稳定运转时由于球形滚动体(3)与隔离体(4)之间的摩擦导致隔离体(4)开始加速自转，当隔离体(4)与球形滚动体(3)接触处线速度相等时，此时由于摩擦力的性质，隔离体(4)自转速度稳定，隔离体(4)与球形滚动体(3)之间形成稳定的滚动摩擦，从而减小了轴承内部的有害摩擦，减少了轴承的发热量，提高了轴承的极限转速；如图2所示，当轴承静止放置时，由于重力作用球形滚动体(3)与隔离体(4)向下聚集，此时，下方隔离体(4)中部与相邻球形滚动体(3)相切，同时隔离体(4)两端还与轴承内圈(2)相接触，此时相邻两球形滚动体(3)的最大可能间距小于隔离体(4)的最小直径，如图所示，隔离体(4)被相邻两球形滚动体(3)限制，无法脱离相邻两球形滚动体(3)与轴承内圈(2)所形成的区域；如图3所示，隔离体(4)两侧部分为圆柱体，中间部分为与隔离体两端圆柱面相连的内凹的特殊曲线绕隔离体轴线旋转所形成的回转体，隔离体(4)关于中间部分最小直径处所在的圆截面对称。

Claims (2)

1.一种采用异形隔离体的无保持架高速球轴承，其特征在于：使用异形隔离体（4）代替传统保持架作用将球形滚动体（3）相互隔离，隔离体（4）两侧部分为圆柱体，中间部分为与隔离体两端圆柱面相连的内凹的特殊曲线绕隔离体轴线旋转所形成的回转体，隔离体（4）关于中间部分最小直径处所在的圆截面对称，隔离体（4）的工作位置位于相邻两个球形滚动体（3）与轴承内圈（2）所围成的近似三角形的区域内，当轴承停止和运转时，相邻两球形滚动体（3）之间的最小间隙小于隔离体（4）的最小直径。
2.根据权利要求1所述的一种采用异形隔离体的无保持架高速球轴承，其特征还在于：隔离体中段通过旋转形成实体所用的特殊曲线可以为圆弧线、双曲线、渐开线、V形线或部分椭圆线。
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