CN112664575B - 一种可靠连接且可调的轴承预紧结构及装调方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可靠连接且可调的轴承预紧结构及装调方法。本发明在转轴外螺纹面安装两个调整圈，两个调整圈间留有间隙，在两个调整圈上的螺钉紧固力作用下，两个调整圈变形，固定在转轴上，两个调整圈的间隙可调，从而控制调整圈和转轴的紧固力，实现了稳定平台在承受与轴承预紧方向相同或相反且大于预紧力的工作载荷时，螺纹压圈与转轴可靠连接，且两侧螺纹压圈与转轴的连接力可根据工作载荷的不同进行调整，同时无需拆散轴系。

Description

一种可靠连接且可调的轴承预紧结构及装调方法

技术领域

本发明涉及轴承结构设计技术领域，具体涉及一种可靠连接且可调的轴承预紧结构及装调方法。

背景技术

稳定平台主要作用是承载负载和实现负载的稳定回转运动，稳定平台典型回转轴系主要由内环框架、外环框架、转轴、轴承、轴承压圈和紧固件等组成。

对于精密机械中的轴承，为提高其在工作载荷下的旋转精度，在装配轴承时需要对轴承进行预紧。典型的轴承预紧结构有在转轴与轴承内圈间安装垫圈，通过控制垫圈的厚度实现轴承预紧力的调整，而当轴承预紧力需要重新调整时就要拆散轴系进行更换垫圈，操作复杂，甚至要对精密轴系的其他关联环节进行重新标定和测试。典型的轴承预紧结构还有在转轴上安装螺纹压圈，螺纹压圈与轴承内圈外侧靠紧，通过调整螺纹压圈与转轴的相对位置对轴承进行预紧，当稳定平台承受与轴承预紧方向相同或相反且大于预紧力的工作载荷时，螺纹压圈出现松动，甚至从转轴上脱落。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可靠连接且可调的轴承预紧结构及装调方法，在转轴外螺纹面安装两个调整圈，两个调整圈间留有间隙，在两个调整圈上的螺钉紧固力作用下，两个调整圈变形，固定在转轴上，两个调整圈的间隙可调，从而控制调整圈和转轴的紧固力。一个调整圈沿圆周均匀分布有圆弧腰槽，另一个调整圈沿圆周均匀分布有螺纹孔，圆弧腰槽与螺纹孔数量满足一定关系，圆弧腰槽张角和螺纹孔张角满足一定关系，两个调整圈相对转动后，始终能在每个调整圈圆弧腰槽内至少安装一个螺钉，多个螺钉沿圆周均布，保证两调整圈夹紧力均匀，实现了稳定平台在承受与轴承预紧方向相同或相反且大于预紧力的工作载荷时，螺纹压圈与转轴可靠连接，且两侧螺纹压圈与转轴的连接力可根据工作载荷的不同进行调整，同时无需拆散轴系。

本发明的可靠连接且可调的轴承预紧结构，包括：外框、轴承、内框、转轴、调整圈一和调整圈二；其中，外框和内框为闭合框架结构；外框的两侧设有阶梯结构的圆环面，轴承安装在所述阶梯结构的圆环面上；两个转轴分别位于内框的两侧，与内框和轴承内圆面配合安装；转轴的外侧表面设有螺纹，调整圈一和调整圈二的内侧表面上设有与转轴相配合的螺纹；调整圈一安装在转轴上，并与轴承内圈上端面靠紧；调整圈二安装在转轴上，并位于调整圈一外侧，并与调整圈一之间留有间隙；调整圈一端面上设有螺纹孔，调整圈二端面上设有圆弧形腰槽；螺钉穿过调整圈二上圆弧形腰槽和调整圈一上螺纹孔，将调整圈一夹紧在转轴上。

较优的，轴承过盈安装在所述阶梯结构的圆环面上。

较优的，调整圈一和调整圈二为圆环结构。

较优的，调整圈一上均布有N1个尺寸相同的螺纹孔，调整圈二上均布有N2个尺寸相同的圆弧形腰槽，圆弧形腰槽的两端为半圆弧形，圆弧形腰槽的两侧为圆弧形，半圆弧形尺寸大于调整圈一的螺纹孔尺寸，圆弧形中心线与调整圈一的螺纹孔中心线定位圆尺寸相同，两圆弧形与两半圆弧形相切，N1和N2满足关系：N1＝N2+N2。

较优的，在转轴径向平面内，所述调整圈一两个相邻的螺纹孔中心点与转轴中心点连线的夹角记为A，调整圈二圆弧形腰槽两端的半圆弧形的中心点与转轴中心点连线的夹角记为B，A和B满足关系：A＝B。

较优的，外框两侧的调整圈二与调整圈一的间隙分别记为L1和L2，根据稳定平台沿转轴两个方向工作载荷的大小，调整L1和L2的大小，改变调整圈二与调整圈一的变形量，从而控制调整圈一和转轴的紧固力。

较优的，所述L1和L2可以相等也可以不等。

本发明还提供了上述可靠连接且可调的轴承预紧结构的装调方法，包括以下步骤：

步骤1、固定外框，安装两个轴承；

步骤2、将两个转轴分别固定在内框的两侧，转轴与轴承的内圈配合安装；将两个调整圈一分别安装在两个转轴上，并与轴承内圈端面接触；

步骤3、沿轴承内圆面的中心线施加轴向力F1，轴向力F1施加在内框或转轴上，轴向力F1大小等于轴承所需预紧力大小，将与轴向力F1方向相同一侧的调整圈一与同侧的轴承内圈靠紧，卸载轴向力F1；

步骤4、沿轴承内圆面的中心线施加与轴向力F1大小相等、方向相反的轴向力F2，轴向力F2施加在内框或转轴上；将与轴向力F2方向相同一侧的调整圈一与同侧的轴承内圈靠紧，卸载轴向力F2；

步骤5、在一侧转轴上安装调整圈二，保持同侧的调整圈一不动，该侧调整圈二与调整圈一的间隙为L1，沿调整圈一到轴承方向施加轴向力F3，轴向力F3施加在该侧调整圈二上，安装螺钉连接该侧调整圈一和调整圈二，卸载轴向力F3；所述轴向力F3大于轴承所需预紧力；

步骤6、在另一侧转轴上安装调整圈二，保持同侧的调整圈一不动，该侧调整圈二与调整圈一的间隙为L2，沿调整圈一到轴承方向施加轴向力F4，轴向力F4施加在该侧调整圈二上，安装螺钉连接该侧的调整圈一和调整圈二，卸载轴向力F4；所述轴向力F4大于轴承所需预紧力；轴向力F4的方向与轴向力F3相反。

较优的，根据稳定平台沿转轴两个方向工作载荷的大小，调整步骤5和步骤6中的轴向力，进而改变两侧调整圈二与调整圈一的变形量，从而控制两侧调整圈一和转轴的紧固力。

较优的，调整步骤5和步骤6中的轴向力可以相等也可以不等。

有益效果：

(1)实现了稳定平台在承受与轴承预紧方向相同或相反且大于预紧力的工作载荷时，调整圈与转轴可靠连接；

(2)调整圈二与调整圈一的间隙可调，可以改变调整圈二与调整圈一的变形量，从而控制调整圈一和转轴的紧固力，两侧间隙可以相等也可以不等。

(3)通过巧妙设计调整圈二的圆弧腰槽和调整圈一的螺纹孔，保证调整圈二相对调整圈一转动后，始终能在调整圈二圆弧腰槽内至少安装一个螺钉连接调整圈一，且多个螺钉沿圆周均布，保证调整圈二与调整圈一夹紧力均匀；

(4)根据稳定平台沿转轴两个方向工作载荷的大小，调整圈一、调整圈二在轴系外侧，调整圈一、调整圈二均为螺纹可调结构，而当轴承预紧力需要重新调整时无需拆散轴系，操作简便。

附图说明

图1为本发明的可靠连接且可调的轴承预紧结构示意图。

图2为调整圈一和调整圈二结构示意图。

图3为调整圈一和调整圈二结构示意图。

其中，1-外框，2-轴承，3-内框，4-转轴，5-调整圈一，6-调整圈二。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种可靠连接且可调的轴承预紧结构及装调方法。

如图1所示，本发明的可靠连接且可调的轴承预紧结构，包括：外框1、轴承2、内框3、转轴4、调整圈一5、调整圈二6和紧固件等，其中外框1和内框3均为闭合框架结构，两个轴承2分别安装在外框1两侧阶梯结构的圆环面内，外框1的两个圆环面尺寸相同且同轴，两个轴承2外圆面与外框1的两个圆环面过盈配合，内框3在外框1内部，内框3的两个圆环面尺寸相同且同轴，内框3的两个圆环面分别与两个转轴4的内侧外圆面配合安装，内框3的两个内侧面分别与两个转轴4的一个侧面通过螺钉固定；两个转轴4的中部外圆面分别与两个轴承2内圆面配合安装，两个转轴4外侧外圆面为螺纹，调整圈一5和调整圈二6为圆环结构，调整圈一5和调整圈二6的内圆面为螺纹且能配合安装在转轴4上，调整圈一5与轴承2内圈靠紧，调整圈二6在调整圈一5外侧，调整圈二6与调整圈一5间留有间隙，调整圈一5上有螺纹孔，调整圈二6上有圆弧形腰槽，调整圈一5和调整圈二6通过螺钉连接夹紧在转轴4上。

如图2和图3所示，调整圈一5上均布有6个M3螺纹孔，调整圈二6上均布有3个尺寸相同的圆弧形腰槽，圆弧形腰槽的两端为半圆弧形，圆弧形腰槽的两侧为圆弧形，半圆弧形半径为1.7mm，圆弧形中心线与调整圈一5的螺纹孔中心线尺寸相同，两圆弧形与两半圆弧形相切。

如图2和图3所示，在转轴4径向平面内，调整圈一5上两个相邻M3螺纹孔中心点与转轴4中心点连线的夹角为60°,调整圈二6上圆弧形腰槽两端的半圆弧形的中心点与转轴4中心点连线的夹角为60°。

外框两侧的调整圈二6与调整圈一5之间的间隙分别记为L1和L2，根据稳定平台沿转轴4两个方向工作载荷的大小，调整L1和L2的大小，可以改变调整圈二6与调整圈一5的变形量，从而控制调整圈一5和转轴4的紧固力，L1和L2关系可以相等，满足关系L1＝L2＝0.5mm；L1和L2关系也可以不等，满足关系L1＝0.5mm，L2＝0.6mm。

如图2所示，本发明还提供一种可靠连接且可调的轴承预紧结构的装调方法，包括以下步骤：

步骤1、固定外框1，安装两个轴承2；

步骤2、内框3与两个转轴4固定，转轴4与轴承2配合安装，安装两个调整圈一5并与轴承2内圈刚好靠紧；

步骤3、沿轴承2内圆面的中心线向上施加轴向力F1，轴向力F1施加在内框3或转轴4上，轴向力F1大小等于上侧轴承2所需预紧力大小F，旋转上侧调整圈一5并与上侧的轴承2内圈靠紧，卸载轴向力F1；

步骤4、沿轴承2内圆面的中心线向下施加轴向力F2，轴向力F2施加在内框3或转轴4上，轴向力F2大小等于下侧轴承2所需预紧力大小F，旋转下侧调整圈一5并与下侧的轴承2内圈靠紧，卸载轴向力F2；

步骤5、在上侧转轴4上安装上侧调整圈二6，保持上侧的调整圈一5不动，上侧调整圈二6与调整圈一5的间隙为L1，沿调整圈一到轴承方向向下施加轴向力F3，轴向力F3施加在上侧调整圈二6上，安装螺钉连接上侧调整圈一5和调整圈二6，卸载轴向力F3；

步骤6、在下侧转轴4上安装下侧调整圈二6，保持下侧的调整圈一5不动，下侧调整圈二6与调整圈一5的间隙为L2，沿调整圈一到轴承方向向上施加轴向力F4，轴向力F4施加在下侧调整圈二6上，安装螺钉连接下侧调整圈一5和调整圈二6，卸载轴向力F4。根据稳定平台沿转轴4两个方向工作载荷的大小，F3和F4关系可以相等,也可以不等，F3和F4均大于轴承2所需预紧力F。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可靠连接且可调的轴承预紧结构，其特征在于，包括：外框(1)、轴承(2)、内框(3)、转轴(4)、调整圈一(5)和调整圈二(6)；其中，外框(1)和内框(3)为闭合框架结构；外框(1)的两侧设有阶梯结构的圆环面，轴承(2)安装在所述阶梯结构的圆环面上；两个转轴(4)分别位于内框(3)的两侧，与内框(3)和轴承(2)内圆面配合安装；转轴(4)的外侧表面设有螺纹，调整圈一(5)和调整圈二(6)的内侧表面上设有与转轴相配合的螺纹；调整圈一(5)安装在转轴(4)上，并与轴承(2)内圈上端面靠紧；调整圈二(6)安装在转轴(4)上，并位于调整圈一(5)外侧，并与调整圈一(5)之间留有间隙；调整圈一(5)端面上均布有N1个尺寸相同的螺纹孔，调整圈二(6)端面上均布有N2个尺寸相同的圆弧形腰槽；圆弧形腰槽的两端为半圆弧形，圆弧形腰槽的两侧为圆弧形，半圆弧形尺寸大于调整圈一(5)的螺纹孔尺寸，圆弧形中心线与调整圈一(5)的螺纹孔中心线定位圆尺寸相同，两圆弧形与两半圆弧形相切，N1和N2满足关系：N1＝N2+N2；在转轴(4)径向平面内，所述调整圈一(5)两个相邻的螺纹孔中心点与转轴(4)中心点连线的夹角记为A，调整圈二(6)圆弧形腰槽两端的半圆弧形的中心点与转轴(4)中心点连线的夹角记为B，A和B满足关系：A＝B；螺钉穿过调整圈二(6)上圆弧形腰槽和调整圈一(5)上螺纹孔，将调整圈一(5)夹紧在转轴(4)上。

2.如权利要求1所述的可靠连接且可调的轴承预紧结构，其特征在于，轴承(2)过盈安装在所述阶梯结构的圆环面上。

3.如权利要求1所述的可靠连接且可调的轴承预紧结构，其特征在于，调整圈一(5)和调整圈二(6)为圆环结构。

4.如权利要求1所述的可靠连接且可调的轴承预紧结构，其特征在于，外框(1)两侧的调整圈二(6)与调整圈一(5)的间隙分别记为L1和L2，根据稳定平台沿转轴(4)两个方向工作载荷的大小，调整L1和L2的大小，改变调整圈二(6)与调整圈一(5)的变形量，从而控制调整圈一(5)和转轴(4)的紧固力。

5.如权利要求4所述的可靠连接且可调的轴承预紧结构，其特征在于，所述L1和L2可以相等也可以不等。

6.一种如权利要求1～5任意一项所述的可靠连接且可调的轴承预紧结构的装调方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、固定外框(1)，安装两个轴承(2)；

步骤2、将两个转轴(4)分别固定在内框(3)的两侧，转轴(4)与轴承(2)的内圈配合安装；将两个调整圈一(5)分别安装在两个转轴(4)上，并与轴承(2)内圈端面接触；

步骤3、沿轴承(2)内圆面的中心线施加轴向力F1，轴向力F1施加在内框(3)或转轴(4)上，轴向力F1大小等于轴承(2)所需预紧力大小，将与轴向力F1方向相同一侧的调整圈一(5)与同侧的轴承(2)内圈靠紧，卸载轴向力F1；

步骤4、沿轴承(2)内圆面的中心线施加与轴向力F1大小相等、方向相反的轴向力F2，轴向力F2施加在内框(3)或转轴(4)上；将与轴向力F2方向相同一侧的调整圈一(5)与同侧的轴承(2)内圈靠紧，卸载轴向力F2；

步骤5、在一侧转轴(4)上安装调整圈二(6)，保持同侧的调整圈一(5)不动，该侧调整圈二(6)与调整圈一(5)的间隙为L1，沿调整圈一(5)到轴承(2)方向施加轴向力F3，轴向力F3施加在该侧调整圈二(6)上，安装螺钉连接该侧调整圈一(5)和调整圈二(6)，卸载轴向力F3；所述轴向力F3大于轴承(2)所需预紧力；

步骤6、在另一侧转轴(4)上安装调整圈二(6)，保持同侧的调整圈一(5)不动，该侧调整圈二(6)与调整圈一(5)的间隙为L2，沿调整圈一(5)到轴承(2)方向施加轴向力F4，轴向力F4施加在该侧调整圈二(6)上，安装螺钉连接该侧的调整圈一(5)和调整圈二(6)，卸载轴向力F4；所述轴向力F4大于轴承(2)所需预紧力；轴向力F4的方向与轴向力F3相反。

7.根据权利要求6所述轴承预紧结构的装调方法，其特征在于，根据稳定平台沿转轴(4)两个方向工作载荷的大小，调整步骤5和步骤6中的轴向力，进而改变两侧调整圈二(6)与调整圈一(5)的变形量，从而控制两侧调整圈一(5)和转轴(4)的紧固力。

8.根据权利要求6或7所述轴承预紧结构的装调方法，其特征在于，调整步骤5和步骤6中的轴向力可以相等也可以不等。

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