CN112727917B - 一种低摩擦力矩的滚子轴承 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低摩擦力矩的滚子轴承，包括：内圈，内圈上设有内滚道；外圈，外圈上设有外滚道；滚子，设有多个，装在内、外滚道之间；隔环，套在滚子外部，每隔一个滚子上就套设有一个隔环，使滚子分为交替布置的隔环内滚子和隔环外滚子，隔环与隔环内滚子和外滚子之间均为滚动接触配合；内滚道上设有供隔环嵌入的内环槽，外滚道上设有供隔环嵌入的外环槽。无论隔环内滚子还是隔环外滚子与隔环碰摩时，都不会产生大滑比的刚性摩擦，而仅能产生小滑比的非刚性摩擦，隔环会沿接触面切向随摩擦力产生一定的随动，这样就非常有利于减小轴承内部的大滑比摩擦，进而有利于减小轴承的摩擦力矩，因此能够降低轴承工作能耗，提高轴承的寿命和可靠性。

Description

一种低摩擦力矩的滚子轴承

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，具体涉及一种低摩擦力矩的滚子轴承。

背景技术

圆柱滚子轴承通常由内圈、外圈、保持架和圆柱滚子构成，对转子起径向支撑及减小摩擦作用，在旋转机械中应用非常广泛。由于工作时四大件之间不可避免地会产生接触碰摩作用，因此必然导致摩擦力矩的存在，摩擦力矩是影响轴承工作能耗、可靠性及使用寿命的重要因素，是衡量轴承性能的重要指标之一。尤其是对于保持架而言，保持架的兜孔与滚子碰摩时，兜孔不能沿接触面切向随摩擦力产生运动，这无疑会引起大滑比的刚性摩擦，进而消耗大量能量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低摩擦力矩的滚子轴承，以解决现有滚子轴承中的保持架与滚子之间会产生大滑比的刚性摩擦而导致轴承的摩擦力矩大，进而影响轴承工作能耗、可靠性及使用寿命的问题。

为实现上述目的，本发明中的低摩擦力矩的滚子轴承采用如下技术方案：

一种低摩擦力矩的滚子轴承，包括：

内圈，内圈上设置有内滚道；

外圈，外圈上设置有外滚道；

滚子，设有多个，安装在内滚道和外滚道之间；

低摩擦力矩的滚子轴承还包括：

隔环，套设在滚子的外部，且每隔一个滚子上就套设有一个所述的隔环，以使滚子分为交替布置的隔环内滚子和隔环外滚子，隔环与隔环内滚子和隔环外滚子之间均为滚动接触配合；

其中，内滚道上设置有供隔环嵌入的内环槽，外滚道上设置有供隔环嵌入的外环槽。

上述技术方案的有益效果在于：本发明的滚子轴承取消了保持架，取而代之的是采用隔环套设在滚子的外部，而内滚道上设置的内环槽以及外滚道上设置的外环槽可以使隔环嵌入其中，避免隔环影响滚子与内滚道和外滚道的正常接触，保证轴承的正常使用。

同时，由于每隔一个滚子上就套设有一个隔环，隔环将滚子隔离避免滚子之间直接接触，使滚子分为交替布置的隔环内滚子和隔环外滚子，并且隔环与隔环内滚子和隔环外滚子之间均为滚动接触配合，也即隔环与隔环内滚子之间可以有相对转动，隔环与隔环外滚子之间也可以有相对转动，因此无论隔环内滚子还是隔环外滚子与隔环碰摩时，都不会产生大滑比的刚性摩擦，而仅可能产生小滑比的非刚性摩擦，即隔环会沿接触面切向随摩擦力产生一定的随动，这样就非常有利于减小轴承内部的大滑比摩擦，进而有利于减小轴承的摩擦力矩，因此能够降低轴承工作能耗，提高轴承的寿命和可靠性。

进一步的，为了方便制造和装配，所述滚子为圆柱滚子，内滚道和外滚道均为圆柱形滚道，外圈上于外滚道的轴向一侧一体设置有挡边，外滚道的轴向另一侧设置有挡圈，挡圈和挡边分别用于与滚子的两端挡止配合。

进一步的，为了提高整体性，方便滚子轴承的整体移动和安装，所述挡圈固定在外圈上。

进一步的，为了方便拆装，所述挡圈通过螺钉固定在外圈上。

进一步的，为了简化结构，方便装配，内滚道的轴向两侧开放设置。

进一步的，为了方便隔环的安装，内圈上设置有供隔环穿过以将隔环装入内环槽和外环槽之间的安装孔。

进一步的，为了方便滚子的安装，内圈的两端分别设置有外倒角。

进一步的，为了使隔环与隔环外滚子的接触几率大于与隔环内滚子的接触几率，从而使隔环和隔环外滚子更容易接触并形成动力传递链，利于滚子之间相互传递动力，减少滚子的驱动能耗，进而减小轴承的摩擦力矩，定义隔环与隔环外滚子之间的间隙为a，隔环与隔环内滚子之间的间隙为b，a的值小于b的值。

附图说明

图1为本发明中低摩擦力矩的滚子轴承的局部剖开立体图；

图2为本发明中低摩擦力矩的滚子轴承的主视剖切图；

图3为本发明中低摩擦力矩的滚子轴承的侧视剖切图；

图4为图1~图3中外圈的局部剖开立体图；

图5为图1~图3中挡圈的局部剖开立体图；

图6为图1~图3中内圈的局部剖开立体图；

图7为图1~图3中隔环的立体图；

图8为图1~图3中隔环内滚子的立体图；

图9为图2中的局部放大图；

图10为本发明中低摩擦力矩的滚子轴承的隔环与隔环内滚子和隔环外滚子之间的碰摩示意图；

图11为本发明中低摩擦力矩的滚子轴承的隔环与隔环外滚子接触时所形成的动力传递链示意图；

图12为本发明中低摩擦力矩的滚子轴承的安装结构图。

图中：1-内圈；11-内滚道；12-内环槽；13-安装孔；14-外倒角；2-外圈；21-外滚道；22-外环槽；23-挡边；3-挡圈；4-隔环内滚子；5-隔环外滚子；6-隔环；7-轴承座；8-外定位套筒；9-内定位套筒；10-转轴。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明中低摩擦力矩的滚子轴承的一个实施例如图1、图2和图3所示，低摩擦力矩的滚子轴承（以下简称滚子轴承）包括内圈1、外圈2、挡圈3、滚子以及隔环6，本实施例中的滚子轴承为圆柱滚子轴承，也即滚子均为圆柱滚子。

其中，结合图6所示，内圈1上设置有用于与滚子接触的内滚道11，内滚道11为内圈1的外圆柱面，也即内滚道11为圆柱形滚道，内圈1的两端分别设置有外倒角14，因此内滚道11的轴向两侧为开放设置，方便滚子的安装。此外，内滚道11上设置有供隔环6嵌入的内环槽12。

结合图1、图2、图3以及图4所示，外圈2上设置有用于与滚子接触的外滚道21，外滚道21为外圈2的内圆柱面，也即外滚道21也为圆柱形滚道。外滚道21上设置有供隔环6嵌入的外环槽22，外圈2上于外滚道21的轴向一侧一体设置有挡边23，图5中所示的挡圈3固定在外圈2上于外滚道21的轴向另一侧，挡圈3和挡边23分别用于与滚子的两端挡止配合，以将滚子限位在内滚道11和外滚道21之间。另外为了方便挡圈3的拆装，挡圈3通过螺钉（图中未示出）固定在外圈2上。

滚子轴承中的滚子设有多个，各滚子安装在内滚道11和外滚道21之间，并且如图1和图2所示，每隔一个滚子上就套设有一个隔环6（如图7所示），隔环6套设在滚子的外部，将滚子隔离避免滚子之间直接接触，从而使滚子分为交替布置的隔环内滚子4（如图8所示）和隔环外滚子5，并且隔环6与隔环内滚子4和隔环外滚子5之间均为滚动接触配合，也即如图10所示，隔环6与隔环内滚子4之间可以有相对转动，隔环6与隔环外滚子5之间也可以有相对转动，因此无论隔环内滚子4还是隔环外滚子5与隔环6碰摩时，都不会产生大滑比的刚性摩擦，而仅可能产生小滑比的非刚性摩擦，即隔环6会沿接触面切向随摩擦力产生一定的随动，这样就非常有利于减小轴承内部的大滑比摩擦，进而有利于减小轴承的摩擦力矩，因此能够降低轴承工作能耗，提高轴承的寿命和可靠性。

由于隔环6是内嵌在内环槽12和外环槽22之间，避免隔环6的设置影响隔环内滚子4与内滚道11和外滚道21的正常接触，保证了滚子轴承的正常使用。为了方便隔环6的安装，如图1~图3以及图6所示，在内圈1上设置有供隔环6穿过以将隔环6装入内环槽12和外环槽22之间的安装孔13。在进行滚子轴承的组装时，可以先将内圈1放入外圈2内摆好，然后通过安装孔13向内环槽12和外环槽22之间装入隔环6，然后将隔环内滚子4从没有挡边23的一侧装入隔环6中，将隔环外滚子5直接装入内滚道11和外滚道21之间，依次装好所有隔环和滚子，最后通过螺钉将挡圈3固定在外圈2上即可。其中，由于隔环内滚子4穿设在隔环6的内孔中，而隔环内滚子4限位在内圈1和外圈2之间，因此使用过程中即使隔环6转动到安装孔13的位置，也不会脱出。

如图9所示，定义隔环6与隔环外滚子5之间的间隙为a，隔环6与隔环内滚子4之间的间隙为b，隔环6与外环槽22槽底之间的径向间隙为c，隔环6与内环槽12槽底之间的径向间隙为d，在进行滚子轴承的设计时，优选的，a、b、c、d应符合以下条件：a<b，b<c，c=d，0<a≤0.2mm，0.4mm≤d≤2mm。

其中，由于a的值小于b的值，因此从理论上来说，隔环6与隔环外滚子5的接触几率大于与隔环内滚子4的接触几率，从而使隔环6和隔环外滚子5更容易接触并形成如图11所示的动力传递链，相当于所有的滚子都通过隔环6转动了起来，包括承载区的和非承载区的，有利于滚子之间相互传递动力，避免非承载区的滚子打滑，减少滚子的驱动能耗，进而减小轴承的摩擦力矩。

本发明的滚子轴承在安装时，如图12所示，滚子轴承的内圈1安装在转轴10上，其一侧靠转轴10的轴肩定位，另一侧靠内定位套筒9进行定位。滚子轴承的外圈2安装在轴承座7内，其一侧的挡圈3抵顶在轴承座7内的台阶上，另一侧靠外定位套筒8进行定位。

本发明的滚子轴承取消了保持架，取而代之的是采用隔环套设在滚子的外部，隔环的厚度以及长度尺寸都比较小，在相同尺寸规格下，本发明的滚子轴承能容纳的滚子数多于带保持架的普通圆柱滚子轴承，滚子越多，轴承的支承刚度就越高，轴承的承载能力也就越高，所以本发明的滚子轴承的承载能力高于普通圆柱滚子轴承。

为验证本发明中滚子轴承的预期效果，以NU1009普通圆柱滚子轴承为比较对象，设计与其同样规格的具有本发明结构型式的圆柱滚子轴承。然后给定内圈转速4000r/min、内圈径向载荷1000N，外圈不动，通过ADAMS仿真软件对本发明轴承和普通轴承进行摩擦力矩对比仿真，仿真结果显示本发明轴承的摩擦力矩显著低于普通圆柱滚子轴承。

在低摩擦力矩的滚子轴承的其他实施例中，隔环与隔环外滚子之间的间隙a也可以等于隔环与隔环内滚子之间的间隙b。

在低摩擦力矩的滚子轴承的其他实施例中，内圈的两端可以不设置外倒角。

在低摩擦力矩的滚子轴承的其他实施例中，挡圈也可以焊接固定外圈上。

在低摩擦力矩的滚子轴承的其他实施例中，挡圈也可以不固定在外圈上，挡圈与外圈之间是分离的，安装滚子轴承时，由于挡圈夹装在轴承座的台阶以及轴承外圈之间，因此也能够起到对滚子进行限位的作用。

在低摩擦力矩的滚子轴承的其他实施例中，可以在内滚道的轴向两侧也设置挡圈和挡边。

在低摩擦力矩的滚子轴承的其他实施例中，内圈上可以不设置安装孔，此时为了方便隔环的安装，可以将内圈和外圈分别以内环槽和外环槽的位置为界设置成两半式，两半对在一起固定连接，形成中间的环槽，并将隔环限位在其中。

在低摩擦力矩的滚子轴承的其他实施例中，滚子也可以是滚珠，此时内滚道和外滚道均为弧形，隔环的内外表面也均为弧形。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种低摩擦力矩的滚子轴承，包括：

内圈，内圈上设置有内滚道；

外圈，外圈上设置有外滚道；

滚子，设有多个，安装在内滚道和外滚道之间；

其特征在于，低摩擦力矩的滚子轴承还包括：

隔环，套设在滚子的外部，且每隔一个滚子上就套设有一个所述的隔环，以使滚子分为交替布置的隔环内滚子和隔环外滚子，隔环与隔环内滚子和隔环外滚子之间均为滚动接触配合；

其中，内滚道上设置有供隔环嵌入的内环槽，外滚道上设置有供隔环嵌入的外环槽。

2.根据权利要求1所述的低摩擦力矩的滚子轴承，其特征在于，所述滚子为圆柱滚子，内滚道和外滚道均为圆柱形滚道，外圈上于外滚道的轴向一侧一体设置有挡边，外滚道的轴向另一侧设置有挡圈，挡圈和挡边分别用于与滚子的两端挡止配合。

3.根据权利要求2所述的低摩擦力矩的滚子轴承，其特征在于，所述挡圈固定在外圈上。

4.根据权利要求3所述的低摩擦力矩的滚子轴承，其特征在于，所述挡圈通过螺钉固定在外圈上。

5.根据权利要求2~4任意一项所述的低摩擦力矩的滚子轴承，其特征在于，内滚道的轴向两侧开放设置。

6.根据权利要求1~4任意一项所述的低摩擦力矩的滚子轴承，其特征在于，内圈上设置有供隔环穿过以将隔环装入内环槽和外环槽之间的安装孔。

7.根据权利要求1~4任意一项所述的低摩擦力矩的滚子轴承，其特征在于，内圈的两端分别设置有外倒角。

8.根据权利要求1~4任意一项所述的低摩擦力矩的滚子轴承，其特征在于，定义隔环与隔环外滚子之间的间隙为a，隔环与隔环内滚子之间的间隙为b，a的值小于b的值。

Images