CN111664172B - 一种平面圆锥滚体止推轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轴承技术领域，尤其涉及一种平面圆锥滚体止推轴承。该止推轴承包括座圈和轴圈，在座圈和轴圈之间设置有内挡圈和外挡圈，该内挡圈和外挡圈间隔设置在座圈的上表面，在内挡圈和外挡圈之间设有阶梯圆锥滚体，座圈的上表面和轴圈的下表面是与阶梯圆锥滚体的锥面相贴合的阶梯锥面，阶梯圆锥滚体能够绕座圈的轴线相对座圈公转，同时还能够绕自身轴线自转，该止推轴承通过阶梯圆锥滚体与座圈和盖圈的阶梯锥面匹配，在轴承的径向上，阶梯圆锥滚体与轴圈的下表面和座圈的上表面之间阶梯锥面形成阻挡结构，大大增加轴承的径向承载能力，尽可能降低轴承的轴向尺寸，并且阶梯圆锥滚体能够相对轴圈和座圈公转，同时还能够绕自身轴线自转，减少摩擦。

Description

一种平面圆锥滚体止推轴承
技术领域
本发明涉及轴承技术领域，尤其涉及一种平面圆锥滚体止推轴承。
背景技术
止推轴承是一般用于承受轴向力的轴承，在一些设置中要求止推轴承不但具有较好的轴向承载能力，还需要具有一定的径向负载能力，但目前的止推轴承，普通的存在径向承载能力不足的问题。另外，普通的圆锥滚体止推轴承在增加径向承载能力的同时会存在轴向尺寸较大的问题，其应用就会受到限制，尤其是在一些大型旋转结构的应用上。
发明内容
本发明的目的是提供一种平面圆锥滚体止推轴承，具有较好的轴向和径向承载能力，同时尽可能降低平面圆锥滚体止推轴承的轴向尺寸。
为了实现上述目的，本发明提供了一种平面圆锥滚体止推轴承，包括座圈和轴圈，在座圈的上表面从座圈的轴心至外缘依次间隔设置内挡圈和外挡圈，在内挡圈和外挡圈之间沿周向均匀分布多个阶梯圆锥滚体，每个阶梯圆锥滚体在其轴向上至少具有两个阶梯段，座圈的上表面为阶梯锥面；
轴圈的下表面为阶梯锥面；
座圈的上表面、轴圈的下表面与阶梯圆锥滚体的锥面贴合，在平面圆锥滚体止推轴承的径向上，阶梯圆锥滚体的阶梯处与座圈的上表面的阶梯处、轴圈的下表面的阶梯处形成阻挡结构；
每个阶梯圆锥滚体均能够绕座圈的轴线公转，同时还能够绕自身轴线自转，且在转动过程中两个相邻的阶梯圆锥滚体之间的间隔距离不变。
优选地，阶梯圆锥滚体的两端均设有柱段部；
座圈上在靠近内挡圈的外侧和外挡圈的内侧的位置分别设有第一环形支撑架，第一环形支撑架的上侧沿其周向间隔设置有多个第一U型槽，下侧设有上环形滑槽，在座圈的上表面与上环形滑槽相对应的位置设有下环形滑槽，上环形滑槽与下环形滑槽形成环形支撑架滑道，环形支撑架滑道内设有多个支撑架滚珠，第一环形支撑架能够通过支撑架滚珠相对座圈和轴圈转动；
每个阶梯圆锥滚体的两个柱段部分别放置在相对应的第一U型槽内，两个第一环形支撑架能够带动阶梯圆锥滚体绕座圈的轴线公转，阶梯圆锥滚体能够相对两个第一环形支撑架绕自身的轴线自转。
优选地，阶梯圆锥滚体在其轴向上具有两个阶梯段，从座圈的轴心至外缘依次为第一阶梯段和第二阶梯段，相邻的两个第二阶梯段之间具有间隙，在间隙内设置填充圆锥滚体，填充圆锥滚体与第二阶梯段的锥度、尺寸及安装的锥度方向均相同；
两个第一环形支撑架之间设置有第二环形支撑架，第二环形支撑架的下表面沿其周向间隔设置有多个下U型槽，第二环形支撑架的上表面沿其周向间隔设置有多个上U型槽，且上U型槽与下U型槽交错设置；第二环形支撑架通过下U型槽扣在第二阶梯段靠近第一阶梯段的位置，填充圆锥滚体靠近第一阶梯段的一端设有环形卡槽，该端放置在上U型槽内，且环形卡槽卡在第二环形支撑架的架体，填充圆锥滚体远离第一阶梯段的一端设有柱段部，并通过该柱段部安装在相对应的第一U型槽内；
第二环形支撑架和两个第一环形支撑架的能够带动阶梯圆锥滚体和填充圆锥滚体绕座圈的轴线公转，阶梯圆锥滚体能够相对两个第一环形支撑架绕自身的轴线自转，填充圆锥滚体能够相对第一环形支撑架和第二环形支撑架绕自身的轴线自转。
优选地，填充圆锥滚体的柱段部端部设有球冠槽；
外挡圈的内侧设有侧环形滑槽，每个球冠槽对应设有一挡圈滚珠，挡圈滚珠能够在侧环形滑槽内滑动。
优选地，侧环形滑槽和球冠槽均为弧形槽，弧形槽的槽内弧度与挡圈滚珠的球冠曲面相匹配。
优选地，在座圈上与第一环形支撑架相对应的位置设置第一安装槽，第一环形支撑架的下侧位于第一安装槽内，下环形滑槽设置在第一安装槽的槽底，且第一环形支撑架能够在第一安装槽内滑动；
轴圈的下表面与第二环形支撑架相对应的位置设置有第二安装槽，第二环形支撑架的上侧位于第二安装槽内，且能够在第二安装槽内滑动。
优选地，各个阶梯段的锥度方向相同。
优选地，阶梯圆锥滚体为中空结构。
优选地，轴圈的上表面和/或座圈的下表面均设有加强筋或减重槽。
优选地，内挡圈和外挡圈通过螺钉可拆卸的安装在座圈的上表面。
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的平面圆锥滚体止推轴承，包括座圈和轴圈，在座圈和轴圈之间设置有内挡圈和外挡圈，该内挡圈和外挡圈间隔设置在座圈的上表面，在内挡圈和外挡圈之间设有阶梯圆锥滚体，座圈的上表面和轴圈的下表面是与阶梯圆锥滚体的锥面相贴合的阶梯锥面，阶梯圆锥滚体能够绕座圈的轴线相对座圈公转，同时还能够绕自身轴线自转，该平面圆锥滚体止推轴承通过阶梯圆锥滚体与座圈和盖圈的阶梯锥面匹配，在平面圆锥滚体止推轴承的径向上，阶梯圆锥滚体与轴圈的下表面和座圈的上表面之间形成阻挡结构，大大增加平面圆锥滚体止推轴承的径向承载能力，尽可能的降低平面圆锥滚体止推轴承的轴向尺寸，并且阶梯圆锥滚体能够相对轴圈和座圈公转，同时还能够绕自身轴线自转，减少摩擦。
附图说明
本发明附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。
图1是本发明实施例一中一种平面圆锥滚体止推轴承沿阶梯圆锥滚体的轴线的剖视示意图；
图2是图1中A部放大示意图；
图3是图1中B部放大示意图；
图4是本发明实施例一中一种平面圆锥滚体止推轴承沿填充圆锥滚体的轴线的剖视示意图；
图5是图4中C部放大示意图；
图6是图4中D部放大示意图；
图7是本发明实施例一中一种平面圆锥滚体止推轴承去除轴圈和座圈之间结构后的半剖示意图；
图8是本发明实施例一中一种止推轴的分解状态示意图；
图9是本发明实施例一中一种第一环形支撑架的结构示意图；
图10是图9中第一环形支撑架的半剖示意图；
图11是本发明实施例一中一种第二环形支撑架的结构示意图；
图12是本发明实施例一中一种外挡圈的结构示意图；
图13是本发明实施例一中一种阶梯圆锥滚体的结构示意图；
图14是图13中阶梯圆锥滚体的半剖示意图；
图15是本发明实施例一中一种填充圆锥滚体的半剖示意图；
图16是本发明实施例一中一种平面圆锥滚体止推轴承的结构示意图。
图中：100：座圈；101：内挡圈；102：外挡圈；1021：侧环形滑槽；103：阶梯圆锥滚体；1031：第一阶梯段；1032：第二阶梯段；104：第一环形支撑架；1041：第一U型槽；1042：上环形滑槽；105：下环形滑槽；106：支撑架滚珠；107：第二环形支撑架；1071：下U型槽；1072：上U型槽；108：填充圆锥滚体；1081：环形卡槽；1082：球冠槽；109：挡圈滚珠；110：第一安装槽；
200：轴圈；201：第二安装槽；
300：螺钉；
400：吊环。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一
参见图1-图3、图7和图8所示，本发明实施例提供的平面圆锥滚体止推轴承包括座圈100和轴圈200，在座圈100的上表面从座圈100的轴心至外缘依次间隔设置内挡圈101和外挡圈102，在内挡圈101和外挡圈102之间沿周向均匀分布多个阶梯圆锥滚体103，每个阶梯圆锥滚体103在其轴向上至少具有两个阶梯段，例如，两个阶梯段和三个阶梯段，阶梯段越多相应的加工难度越高。座圈100的上表面为阶梯锥面，轴圈200的下表面为阶梯锥面。
参见图1所示，座圈100的上表面、轴圈200的下表面阶梯锥面与阶梯圆锥滚体103的锥面贴合，在平面圆锥滚体止推轴承的径向上，阶梯圆锥滚体103的阶梯处与座圈100的上表面的阶梯处、轴圈200的下表面的阶梯处形成阻挡结构。
每个阶梯圆锥滚体103均能够绕座圈100的轴线公转，同时还能够绕自身轴线自转，且在转动过程中两个相邻的阶梯圆锥滚体之间的间隔距离不变。
本实施例中的平面圆锥滚体止推轴承通过阶梯圆锥滚体103与座圈100和盖圈200的阶梯锥面匹配，在平面圆锥滚体止推轴承的径向上，阶梯圆锥滚体103与轴圈200的下表面和座圈100的上表面之间形成阻挡结构，大大增加平面圆锥滚体止推轴承的径向承载能力，尽可能降低平面圆锥滚体止推轴承的轴向尺寸，并且阶梯圆锥滚体103能够相对轴圈200和座圈100公转，同时还能够绕自身轴线自转，减少摩擦，阶梯圆锥滚体的加工精度相对较易控制，加工制作相对简单。
优选地，各个阶梯段的锥度方向相同。
在一个优选地实施方式中，参见图1-图3、图8、图13和图14所示，阶梯圆锥滚体103的两端均设有柱段部。座圈100上在靠近内挡圈101的外侧和外挡圈102的内侧的位置分别设有第一环形支撑架104，第一环形支撑架104的上侧沿其周向间隔设置有多个第一U型槽1041，在其下侧设有上环形滑槽1042，该上环形滑槽1042的槽口向下。在座圈100的上表面与上环形滑槽1042相对应的位置设有下环形滑槽105，该下环形槽105的槽口向上，上环形滑槽1042与下环形滑槽105形成环形支撑架滑道，环形支撑架滑道内设有多个支撑架滚珠106，第一环形支撑架104能够通过支撑架滚珠106相对座圈100和轴圈200转动。
每个阶梯圆锥滚体103的两个柱段部分别放置在相对应的第一U型槽1041内，两个第一环形支撑架104能够带动阶梯圆锥滚体103绕座圈100的轴线公转，由于，阶梯圆锥滚体103与两个第一环形支撑架104之间为弱约束，因此，阶梯圆锥滚体103能够相对两个第一环形支撑架104绕自身的轴线自转。
在一个具体地实施方式中，参见图1、图4、图8、图13和图14所示，阶梯圆锥滚体103在其轴向上具有两个阶梯段，从座圈100的轴心至外缘依次为第一阶梯段1031和第二阶梯段1032，相邻的两个第二阶梯段1032之间具有间隙，在间隙内设置填充圆锥滚体108，增强平面圆锥滚体止推轴承轴向的承载力。填充圆锥滚体108与第二阶梯段1032的锥度、尺寸及安装的锥度方向均相同。
优选地，第二阶梯段1032小端直径小于第一阶梯段1031的小端直径，第二阶梯段1032大端直径小于第一阶梯段1031的大端直径，这样能够在阶梯圆锥滚体103尽量短的情况下，获得足够大的用于放置填充圆锥滚体的间隙。
参见图4、图6、图8和图11所示，两个第一环形支撑架104之间设置有第二环形支撑架107，第二环形支撑架107的下表面沿其周向间隔设置有多个下U型槽1071，第二环形支撑架107的上表面沿其周向间隔设置有多个上U型槽1072，且上U型槽1072与下U型槽1071交错设置；第二环形支撑架107通过下U型槽1071扣在第二阶梯段1032靠近第一阶梯段1031的位置，参见图15所示，填充圆锥滚体108靠近第一阶梯段1031的一端设有环形卡槽1081，该端放置在上U型槽1072内，且环形卡槽1081卡在第二环形支撑架107的架体，填充圆锥滚体108远离第一阶梯段1031的一端设有柱段部，并通过该柱段部安装在相对应的第一U型槽1041内。
第二环形支撑架107和两个第一环形支撑架104的能够带动阶梯圆锥滚体103和填充圆锥滚体108绕座圈100的轴线公转。由于阶梯圆锥滚体103与第二环形支撑架107、两个第一环形支撑架104之间均为弱约束，因此，阶梯圆锥滚体103能够相对第二环形支撑架107、两个第一环形支撑架104绕自身的轴线自转，同样，填充圆锥滚体108与第一环形支撑架104和第二环形支撑架107之间为弱约束，因此，填充圆锥滚体108能够相对第一环形支撑架104和第二环形支撑架107绕自身的轴线自转。
在一些优选地实施方式中，填充圆锥滚体108的柱段部端部设有球冠槽1082，外挡圈102的内侧设有侧环形滑槽1021，每个球冠槽1082对应设有一挡圈滚珠109，挡圈滚珠109能够在侧环形滑槽1021内滑动。
优选地，参见图10和图12所示，侧环形滑槽1021和球冠槽1082均为弧形槽，弧形槽的槽内弧度与挡圈滚珠109的球冠曲面相匹配。
在一些优选地实施方式中，参见图1、图2、图4、图5和图7所示，在座圈100上与第一环形支撑架104相对应的位置设置第一安装槽110，第一环形支撑架104的下侧位于第一安装槽110内，下环形滑槽105设置在第一安装槽110的槽底，且第一环形支撑架104能够在第一安装槽110内滑动；
轴圈200的下表面与第二环形支撑架107相对应的位置设置有第二安装槽201，第二环形支撑架107的上侧位于第二安装槽201内，且能够在第二安装槽201内滑动。
为了尽可能减轻阶梯圆锥滚体103的重量，在一些优选地实施方式中，参见图14所示，阶梯圆锥滚体103为中空结构，需要说明的是，中空结构主要为了减重，并不要求其一定与阶梯圆锥滚体103的锥度相同，例如，其可以为等径的孔形成中空结构，在一个实施方式中，了为方便加工，阶梯圆锥滚体103可以采用分段加工中空结构后再焊接，然后再加工外表面的方式。
在一些优选地实施方式中，内挡圈101和外挡圈102通过螺钉300可拆卸的安装在座圈100，方便加工制造和安装。
当然，在其他一些实施方式中，内挡圈101和外挡圈102还可以是与座圈100一体的凸起部。
为了减少转动部的重量，轴圈200的上表面设有加强筋或减重槽，底圈100的下表面也可以设置加强筋或减重槽。
为了减少摩擦，在一些实施方式中，阶梯圆锥滚体103两端的柱段部的端部为球面。
此外，在一些实施方式中，阶段圆锥滚体可以为三个阶梯段，相应的座圈的上表面由三个呈阶梯的斜面组成阶梯锥面，轴圈的下表面由三个呈阶梯的斜面组成阶梯锥面。
为了方便吊装，在一些实施方式中，参见图16所示，座圈100和轴圈200的外缘间隔设置有多个吊环400，优选地，座圈100和轴圈200上的吊环在周向上交错设置，且吊环400的端部具有螺纹，通过与设置在座圈100和轴圈200外缘的螺纹孔配合可拆卸的安装在座圈100和轴圈200，在不需要时即可方便的拆除，例如在旋转承载时可以拆下。
综上所述，本发明的平面圆锥滚体止推轴承，通过阶梯圆锥滚体与阶梯锥面配合，提高平面圆锥滚体止推轴承的径向和轴向承载能力，并且阶梯圆锥滚体能够绕座圈的轴线公转的同时还能绕自身的轴线自转，能够有有效降低摩擦，整体结构简单，且使平面圆锥滚体止推轴承具有尽量小的轴向尺寸。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种平面圆锥滚体止推轴承，包括座圈和轴圈，其特征在于：在所述座圈的上表面从所述座圈的轴心至外缘依次间隔设置内挡圈和外挡圈，在所述内挡圈和外挡圈之间沿周向均匀分布多个阶梯圆锥滚体，每个所述阶梯圆锥滚体在其轴向上至少具有两个阶梯段，每个所述阶梯圆锥滚体的轴线均指向且垂直所述座圈的轴线，所述座圈的上表面为阶梯锥面；
所述轴圈的下表面为阶梯锥面；
所述座圈的上表面、所述轴圈的下表面与所述阶梯圆锥滚体的锥面贴合，在所述平面圆锥滚体止推轴承的径向上，所述阶梯圆锥滚体的阶梯处与所述座圈的上表面的阶梯处、所述轴圈的下表面的阶梯处形成阻挡结构；
每个所述阶梯圆锥滚体均能够绕所述座圈的轴线公转，同时还能够绕自身轴线自转，且在转动过程中两个相邻的所述阶梯圆锥滚体之间的间隔距离不变。
2.根据权利要求1所述的平面圆锥滚体止推轴承，其特征在于：所述阶梯圆锥滚体的两端均设有柱段部；
所述座圈上在靠近所述内挡圈的外侧和所述外挡圈的内侧的位置分别设有第一环形支撑架，所述第一环形支撑架的上侧沿其周向间隔设置有多个第一U型槽，下侧设有上环形滑槽，在所述座圈的上表面与所述上环形滑槽相对应的位置设有下环形滑槽，所述上环形滑槽与所述下环形滑槽形成环形支撑架滑道，所述环形支撑架滑道内设有多个支撑架滚珠，所述第一环形支撑架能够通过所述支撑架滚珠相对所述座圈和轴圈转动；
每个所述阶梯圆锥滚体的两个柱段部分别放置在相对应的第一U型槽内，两个所述第一环形支撑架能够带动所述阶梯圆锥滚体绕所述座圈的轴线公转，所述阶梯圆锥滚体能够相对两个所述第一环形支撑架绕自身的轴线自转。
3.根据权利要求2所述的平面圆锥滚体止推轴承，其特征在于：所述阶梯圆锥滚体在其轴向上具有两个阶梯段，从所述座圈的轴心至外缘依次为第一阶梯段和第二阶梯段，相邻的两个所述第二阶梯段之间具有间隙，在所述间隙内设置填充圆锥滚体，所述填充圆锥滚体与所述第二阶梯段的锥度、尺寸及安装的锥度方向均相同；
两个所述第一环形支撑架之间设置有第二环形支撑架，所述第二环形支撑架的下表面沿其周向间隔设置有多个下U型槽，所述第二环形支撑架的上表面沿其周向间隔设置有多个上U型槽，且所述上U型槽与所述下U型槽交错设置；所述第二环形支撑架通过下U型槽扣在所述第二阶梯段靠近第一阶梯段的位置，所述填充圆锥滚体靠近第一阶梯段的一端设有环形卡槽，该端放置在所述上U型槽内，且所述环形卡槽卡在所述第二环形支撑架的架体，所述填充圆锥滚体远离所述第一阶梯段的一端设有柱段部，并通过该柱段部安装在相对应的第一U型槽内；
第二环形支撑架和两个所述第一环形支撑架的能够带动所述阶梯圆锥滚体和填充圆锥滚体绕所述座圈的轴线公转，所述阶梯圆锥滚体能够相对两个所述第一环形支撑架绕自身的轴线自转，所述填充圆锥滚体能够相对所述第一环形支撑架和所述第二环形支撑架绕自身的轴线自转。
4.根据权利要求3所述的平面圆锥滚体止推轴承，其特征在于：所述填充圆锥滚体的柱段部端部设有球冠槽；
所述外挡圈的内侧设有侧环形滑槽，每个所述球冠槽对应设有一挡圈滚珠，所述挡圈滚珠能够在所述侧环形滑槽内滑动。
5.根据权利要求4所述的平面圆锥滚体止推轴承，其特征在于：所述侧环形滑槽和球冠槽均为弧形槽，所述弧形槽的槽内弧度与所述挡圈滚珠的球冠曲面相匹配。
6.根据权利要求3所述的平面圆锥滚体止推轴承，其特征在于：在所述座圈上与所述第一环形支撑架相对应的位置设置第一安装槽，所述第一环形支撑架的下侧位于所述第一安装槽内，所述下环形滑槽设置在所述第一安装槽的槽底，且所述第一环形支撑架能够在所述第一安装槽内滑动；
所述轴圈的下表面与所述第二环形支撑架相对应的位置设置有第二安装槽，所述第二环形支撑架的上侧位于所述第二安装槽内，且能够在所述第二安装槽内滑动。
7.根据权利要求1或2所述的平面圆锥滚体止推轴承，其特征在于：各个所述阶梯段的锥度方向相同。
8.根据权利要求1-6任一项所述的平面圆锥滚体止推轴承，其特征在于：所述阶梯圆锥滚体为中空结构。
9.根据权利要求1所述的平面圆锥滚体止推轴承，其特征在于：所述轴圈的上表面和/或所述座圈的下表面均设有加强筋或减重槽。
10.根据权利要求1所述的平面圆锥滚体止推轴承，其特征在于：所述内挡圈和所述外挡圈通过螺钉可拆卸的安装在所述座圈的上表面。
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