CN112211902A - 一种高速轴承组结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高速轴承组结构，涉及轴承领域。高速轴承组结构包括外壳体、转动内环、转动外环及支撑轴承，外壳体上开设有中心通孔，转动内环设在中心通孔处，支撑轴承周向间隔均匀布置在转动内环的外周；支撑轴承包括轴承内圈、轴承外圈和转动体，外壳体与各个支撑轴承的轴承内圈之间连接有定位轴，支撑轴承顶紧安装在转动内环和转动外环之间的环形空间中。当转动内环高速转动时带动支撑轴承发生随动，支撑轴承的轴承外圈和转动体的运转会产生离心力，引入了新的离心力，该离心力与转动内环本身的离心力相互抵消，转动外环始终对的轴承外圈形成径向向内的箍紧力，避免现有轴承结构中滚子过度承受压力，提高了轴承结构的整体性和可靠性。

Description

一种高速轴承组结构

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，特别是涉及一种高速轴承组结构。

背景技术

轴承是机械装置中重要的零部件，其主要作用是支撑转动部件，减小转动过程中的摩擦系数，确保转动部件的旋转精度。

常见的轴承结构如授权公告号为CN205136374U、授权公告日为2016.04.06的中国实用新型专利公开了一种高速圆柱滚子轴承，并具体公开了该高速圆柱滚子轴承包括轴承外圈、轴承内圈、保持架和滚子，多个辊子均匀间隔嵌装在保持架内，滚子与轴承外圈和轴承内圈的内壁接触，滚子由钢制空心滚柱、聚四氟乙烯制弹性体和氮化硅陶瓷制空心滚套组成，弹性体充填在滚柱的内部空心部位，滚套为外表面带有圆弧形凸度，滚套镶嵌在滚柱的外表面，轴承内圈上设有挡边。由于保持架打滑率减小，高速转动过程中对轴承外圈的离心力也减小。

使用现有技术的中的高速圆柱滚子轴承时，通过重新设计滚子由钢制空心滚柱、弹性体充填在内部空心部位和空心滚套组成，从而减少滚子在高转速下产生的离心力。但是，在高转速的使用条件下，现有轴承的轴承内圈由于离心力会对滚子产生更大压力，并且，重新设计后的滚子无法保证对转动部件起到可靠的支撑作用，整个轴承的可靠性低，轴承所承受的转速以及荷载能力差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种高速轴承组结构，以解决在高转速的使用条件下，通常现有技术中为了提高转速增大荷载能力，采用多个轴承串连安装在一起，这样是比单个轴承好一些，但是数量过多时，则效果减弱，并会出现受力不均的问题。

本发明的高速轴承组结构的技术方案为：

高速轴承组结构包括外壳体、安装在所述外壳体中的转动内环、转动外环以及支撑轴承，所述外壳体上开设有中心通孔，所述转动内环设置在所述中心通孔处，所述支撑轴承周向间隔布置在所述转动内环的外周；

所述支撑轴承包括轴承内圈、轴承外圈和转动体，所述外壳体与各个所述支撑轴承的轴承内圈之间连接有定位轴，所述支撑轴承顶紧安装在所述转动内环和转动外环之间的环形空间中。

进一步的，所述定位轴与所述外壳体固定连接。

进一步的，所述外壳体包括对扣匹配的第一半壳和第二半壳，所述第一半壳包括前壳板、外周沿和凸轴，所述第二半壳与第一半壳的结构对称设置；所述第二半壳包括后壳板、外周沿和凸轴，所述第一半壳的凸轴和第二半壳的凸轴对接构成所述定位轴。

进一步的，所述第一半壳的外周沿和第二半壳的外周沿对扣构成所述外壳体的环形外壁，所述转动外环间隙安装在所述环形外壁中，且所述转动外环和环形外壁之间填充有润滑液。

进一步的，所述支撑轴承设有至少三组，至少三组支撑轴承组周向间隔均布在所述转动内环的外周。

进一步的，所述支撑轴承共设有至少六个，至少六个所述支撑轴承中两两支撑轴承构成所述支撑轴承组，且各支撑轴承组的两个支撑轴承分别安装在同一所述定位轴上。

进一步的，所述转动外环的内壁中间设有定位内沿，各支撑轴承组的两个支撑轴承分别设置在所述定位内沿的两侧位置。

进一步的，所述定位轴上还套装有挡止环，所述挡止环分别与所述支撑轴承组的两个支撑轴承的轴承内圈轴向顶压配合。

进一步的，所述转动内环的外壁设有定位环槽，所述定位环槽与所述支撑轴承的轴承外圈凹凸配合。

进一步的，至少三个所述定位轴的截面积之和大于所述转动内环的内孔截面积。

有益效果：通常现有技术中为了提高转速增大荷载能力，采用多个轴承串连安装在一起，这样是比单个轴承好一些，但是数量过多时，则效果减弱，并会出现受力不均现象，因为主轴过度加长时，主轴直径也需要加大，否则细长轴不利于高速转动，容易发生共振而折断；如果要增加了主轴的直径，轴承的大小也需要增加，通过查看轴承参数得知，承载能力是增加了，但转速则减小了。为了解决此问题，本方案采用在径向增加支撑轴承的数量，并且所增加的支撑轴承大小与原来的轴承大小相差不大，通过多个支撑轴承的共同均匀受力，在不过多增加主轴长度的同时，增加了支撑轴承的数量，使其均匀受力，而所增加的支撑轴承的大小在合理范围同并不受限制。

经过改进后的方案不但能将所增加的轴承同时受力，还能将所增加的轴承所产生的离心力与轴承定位轴所产生荷载相抵消，从而进一步提高了转速。由于本方案的支承轴承的外圈与转动内环的内槽相切，而转动内环的直径要远小于现有技术中轴承的外圈直径，支承轴承的外圈与转动内环的内圈内槽的线速度是相等的，而支承轴承转动体的位置在支承轴承外圈的内侧，所以在轴承大小相同时，转动体的线速度小于现有技术轴承转动体的线速度，间接地增加了整个轴承的所能承受的最高转速。

该高速轴承组结构采用外壳、转动内环、支撑轴承以及转动外环的设计形式，当转动内环高速转动时带动支撑轴承发生随动，由于外壳体与各个支撑轴承的轴承内圈之间连接定位轴，即支撑轴承本身会在环形空间中保持位置不变，支撑轴承的轴承外圈和转动体随着转动内环的高速转动而运动。支撑轴承的轴承外圈和转动体的运转会产生离心力，将原有轴承结构中滚子的自转加公转运动转变为支撑轴承的轴承外圈的自转运动，引入了新的离心力，该离心力与转动内环本身的离心力相互抵消，避免了现有轴承结构中滚子过度地承受压力。

由于转动外环与外壳体之间的间隙有润滑液，主轴的转动带动轴承组结构转动内环转动，转动内环带动支撑轴承的轴承外圈转动，轴承外圈带动转动外环转动，转动外环通过间隙间的润滑液将部分力直接传至外壳体，这部分力是没有经过支撑轴承转动体，减小了转动体的荷载，有利于轴承组结构的高速转动。

另外，当支撑轴承的轴承外圈运动时会带动转动外环发生线速度同速转动，根据向心力公式可知，线速度相等时，质点的转动半径越大其向心力越小，离心力的大小还与质量的大小有关，可以通过转动外环体积大小及材质(可以选用密度大的材料)的设置，来设置外产生离心力大小，使外环的离心力与内环的加荷载下的离心力大部分或全部相互抵消，并对转速的影响不大，因为转速的增加，内环荷载状态下转速的增加，则离心力也增加，而外环同样受转速的增加而增加离心力；并且支撑轴承顶紧安装在转动内环和转动外环之间的环形空间中，转动外环始终对支撑轴承的轴承外圈形成径向向内的箍紧力，进一步地抵消了转动内环所产生的离心力，提高了轴承结构的整体性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的高速轴承组结构的具体实施例1中高速轴承组结构的主视示意图；

图2为图1中高速轴承组结构在A－A处的剖视示意图；

图3为本发明的高速轴承组结构的具体实施例1中高速轴承组结构的径向剖视示意图。

图中：1－外壳体、10－中心通孔、11－第一半壳、110－前壳板、111－第一半壳的外周沿、112－第一半壳的凸轴、12－第二半壳、120－后壳板、121－第二半壳的外周沿、122－第二半壳的凸轴、13－挡止环、2－转动内环、20－定位环槽、21－密封胶条、3－转动外环、30－定位内沿、4－支撑轴承、41－轴承内圈、42－轴承外圈、43－转动体、45－保持架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的高速轴承组结构的具体实施例1，如图1至图3所示，高速轴承组结构包括外壳体1、安装在外壳体1中的转动内环2、转动外环3以及支撑轴承4，外壳体1上开设有中心通孔10，转动内环2设置在中心通孔10处，支撑轴承4周向间隔布置在转动内环2的外周；支撑轴承4包括轴承内圈41、轴承外圈42、转动体43和保持架45，外壳体1与各个支撑轴承4的轴承内圈41之间连接有定位轴，支撑轴承4顶紧安装在转动内环2和转动外环3之间的环形空间中。

该高速轴承组结构采用外壳1、转动内环2、支撑轴承4以及转动外环3的设计形式，当转动内环2高速转动时带动支撑轴承4发生随动，由于外壳体1与各个支撑轴承4的轴承内圈41之间连接定位轴，即支撑轴承4本身会在环形空间中保持位置不变，支撑轴承4的轴承外圈42和转动体43随着转动内环2的高速转动而运动。支撑轴承4的轴承外圈42和转动体43的运转会产生离心力，将原有轴承结构中滚子的自转加公转运动转变为支撑轴承4的轴承外圈42的自转运动，引入了新的离心力，该离心力与转动内环2本身的离心力相互抵消，避免了现有轴承结构中滚子过度地承受压力。

另外，当支撑轴承4的轴承外圈42运动时会带动转动外环3发生同速转动，根据向心力公式可知，线速度相等时，质点的转动半径越大其向心力越小，离心力的大小还与质量的大小有关，可以通过转动外环体积大小及材质(可以选用密度大的材料)的设置，来设置外产生离心力大小，使外环的离心力与内环的加荷载下的离心力大部分或全部相互抵消，并对转速的影响不大，因为转速的增加，内环荷载状态下转速的增加，则离心力也增加，而外环同样受转速的增加而增加离心力；并且支撑轴承4顶紧安装在转动内环2和转动外环3之间的环形空间中，转动外环3始终对支撑轴承4的轴承外圈42形成径向向内的箍紧力，进一步地抵消了转动内环2所产生的离心力，提高了轴承结构的整体性和可靠性。

在本实施例中，定位轴与外壳体1固定连接。具体的，外壳体1包括对扣匹配的第一半壳11和第二半壳12，第一半壳11包括前壳板110、外周沿和凸轴，第二半壳12与第一半壳11的结构对称设置；第二半壳12包括后壳板120、外周沿和凸轴，第一半壳的凸轴112和第二半壳的凸轴122对接构成定位轴。将外壳体1设计成对扣匹配的第一半壳11和第二半壳12，便于后续的组合装配操作，提高了生产制造的效率。

为了提高支撑轴承4对转动内环2的支撑性能，支撑轴承4设有四组，(本实施例中为四组，其他实施例中可为三组或四组以上)四组支撑轴承组周向间隔均布在转动内环2的外周。并且，支撑轴承4共设有八个，八个支撑轴承4中两两支撑轴承4构成支撑轴承组，且各支撑轴承组的两个支撑轴承4分别安装在第一半壳的凸轴112和第二半壳的凸轴122上。各支撑轴承组的两个支撑轴承4分别安装在第一半壳的凸轴112和第二半壳的凸轴122上，也就是说，各支撑轴承组的两个支撑轴承4安装在同一定位轴上，增大了支撑轴承4与转动内环2、转动外环3的接触面积，提高了整个轴承结构在高速运行时的耐压性能。

其中，转动外环3的内壁中间设有定位内沿30，各支撑轴承组的两个支撑轴承4分别设置在定位内沿30的两侧位置。利用转动外环3的定位内沿30对各支撑轴承组中的两个支撑轴承4起到分隔作用，保证了每个支撑轴承4的运转不发生相互干涉。转动外环3的内圈与支撑轴承4的轴承外圈相切，密切配合。第一半壳的外周沿111和第二半壳的外周沿121对扣构成外壳体1的环形外壁，转动外环3间隙安装在外壳体1的环形外壁中，且转动外环3和外壳体1的环形外壁之间填充有润滑液。利用润滑液进一步减小支撑轴承4和转动外环运转时的摩擦阻力。在转动内环2和外壳体1的中心通孔10之间还设有密封胶条21，以防止润滑液发生外渗。在其他实施例中，为了满足不同的使用需求，也可将密封胶条直接省去。

而且，在转动内环2的外壁设有定位环槽20，定位环槽20与支撑轴承4的轴承外圈42凹凸配合。定位轴上还套装有挡止环13，挡止环13分别与各支撑轴承组的两个支撑轴承4的轴承内圈41轴向顶压配合。具体的，挡止环13套装在第一半壳的凸轴112和第二半壳的凸轴122对接位置，通过挡止环13轴向顶压两个支撑轴承4的轴承内圈41，确保支撑轴承4的轴承内圈41不至于发生轴向活动，利用转动外环3的定位内沿30以及转动内环2的定位环槽20确保支撑轴承4的轴承外圈42的转动精度。另外，支撑轴承4的轴承外圈42的径向尺寸可以大于转动内环2的径向尺寸，降低了支撑轴承4的轴承外圈42在随动时的运转角速度，避免了因了支撑轴承4的轴承外圈42产生的离心力过大而引起轴承结构破坏的情况。

本方案中采用的支撑轴承4，可以为现有技术中常用的金属轴承、陶瓷轴承等，为了节约制造成本，可以不用将滚子制成中空的，而是制成实心的，加大离心力作用，与带有荷载的转动外环3作用力相互抵消，起到平衡的作用，转速越高则离心力越大，所抵消的力也越大；如果需要降低转动体的离心力，可选用更小的支撑轴承4，达到降低转动体离心力的目的。通常现有技术中为了提高转速，增大荷载能力，会采用多个轴承串连安装在一起，这样是比单个轴承好一些，但是数量过多时，则效果减弱，因为主轴过加长时，主轴直径也需要加长大，否则细长轴不利于高速转动，容易发生共振而折断；如果单独增加了主轴的直径，轴承的大小也需要增加，通过查看轴承参数得知，承载能力是增加了，但转速则减小了。

为了解决此问题，本方案采用在径向增加支撑轴承4的数量，并且所增加的支撑轴承4大小与原来的轴承大小相差不大，可以同大小、小于或大于原有轴承，通过多个支撑轴承4的共同受力，在不过多增加主轴长度的同时，增加了支撑轴承4的数量，而所增加的支撑轴承4的大小在合理范围同并不受限制，其原因是：如轴承增大，轴承的转速能力减小，由于本方案是以支撑轴承4的外圈与主轴连接，这样主轴的转速相等，支撑轴承4的转速(单位为转/分钟)与支撑轴承4的直径成反比关系，支撑轴承4越大，所需要的转速也越小，这与增加支撑轴承4大小没有冲突；如果所增加的支撑轴承4大小小于原有轴承，则有更多的安装空间，可以多增加支撑轴承4的数量，靠数量上的优势，弥补小轴承的承载能力低的问题。

由于增加了支撑轴承4的数量，每个支撑轴承4所承受的荷载就减小了，有利于轴承组结构的高速转动，由于轴承外圈42所产生的离心力与主轴的离心力相互抵消，这样转动体43的荷载就减小了，减小了荷载，有利于轴承外圈42的高速转动。

本方案在轴承外圈42的外面设有转动外环3，其受力位置与装在主轴上的转动内环成180度角，因为转动外环3在运行过程中会受转动内环2的影响存在偏载，转动外环3的离心力传给轴承的着力点与转动内环的着力点通过圆心成180度，其力量相互抵消，所抵消的力的大小随转速的增加而增加，离心力的抵消，转动体43的荷载就减小了，减小了荷载，有利于轴承组结构的高速转动。

由于转动外环3与外壳之间的间隙有润滑液，主轴的转动带动轴承组结构转动内环2转动，转动内环2带动支撑轴承4的轴承外圈42转动，轴承外圈42带动转动外环3转动，转动外环3通过间隙间的润滑液将部分力直接传至外壳体1，这部分力是没有经过支撑轴承4的转动体43，减小了转动体43的荷载，有利于轴承组结构的高速转动。

本发明的高速轴承组结构的其他具体实施例，为了满足不同的使用需求，可将支撑轴承的数量设计为三个或四个以上，且三个或四个以上的支撑轴承关于转动内环呈中心对称布置。或者，可将支撑轴承组设计为三组，三组支撑轴承关于转动内环呈中心对称布置，且各组支撑轴承组包括三个同轴安装的支撑轴承，同样能够增大支撑轴承与转动内环、转动外环的接触面积，起到提高整个轴承结构在高速运行时的耐压性能的目的。再或者，支撑轴承组的组数还可设有为四组以上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高速轴承组结构，其特征是，包括外壳体、安装在所述外壳体中的转动内环、转动外环以及支撑轴承，所述外壳体上开设有中心通孔，所述转动内环设置在所述中心通孔处，所述支撑轴承周向间隔布置在所述转动内环的外周；

所述支撑轴承包括轴承内圈、轴承外圈和转动体，所述外壳体与各个所述支撑轴承的轴承内圈之间连接有定位轴，所述支撑轴承顶紧安装在所述转动内环和转动外环之间的环形空间中。

2.根据权利要求1所述的高速轴承组结构，其特征是，所述定位轴与所述外壳体固定连接。

3.根据权利要求1所述的高速轴承组结构，其特征是，所述外壳体包括对扣匹配的第一半壳和第二半壳，所述第一半壳包括前壳板、外周沿和凸轴，所述第二半壳与第一半壳的结构对称设置；所述第二半壳包括后壳板、外周沿和凸轴，所述第一半壳的凸轴和第二半壳的凸轴对接构成所述定位轴。

4.根据权利要求3所述的高速轴承组结构，其特征是，所述第一半壳的外周沿和第二半壳的外周沿对扣构成所述外壳体的环形外壁，所述转动外环间隙安装在所述环形外壁中，且所述转动外环和环形外壁之间填充有润滑液。

5.根据权利要求1所述的高速轴承组结构，其特征是，所述支撑轴承设有至少三组，至少三组支撑轴承组周向间隔均布在所述转动内环的外周。

6.根据权利要求5所述的高速轴承组结构，其特征是，所述支撑轴承共设有至少六个，至少六个所述支撑轴承中两两支撑轴承构成所述支撑轴承组，且各支撑轴承组的两个支撑轴承分别安装在同一所述定位轴上。

7.根据权利要求6所述的高速轴承组结构，其特征是，所述转动外环的内壁中间设有定位内沿，各支撑轴承组的两个支撑轴承分别设置在所述定位内沿的两侧位置。

8.根据权利要求7所述的高速轴承组结构，其特征是，所述定位轴上还套装有挡止环，所述挡止环分别与所述支撑轴承组的两个支撑轴承的轴承内圈轴向顶压配合。

9.根据权利要求1所述的高速轴承组结构，其特征是，所述转动内环的外壁设有定位环槽，所述定位环槽与所述支撑轴承的轴承外圈凹凸配合。

10.根据权利要求6所述的高速轴承组结构，其特征是，至少三个所述定位轴的截面积之和大于所述转动内环的内孔截面积。

Images