CN115013441B - 一种增强润滑双层高强度低摩擦保持架 - Google Patents

一种增强润滑双层高强度低摩擦保持架 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种增强润滑双层高强度低摩擦保持架，包括外圈和位于外圈内的内圈，还包括用于连接外圈与内圈的保持架，保持架上设置有若干球体，其中，保持架，包括上层保持圈和下层保持圈，上层保持圈靠近外圈，下层保持圈靠近内圈，若干球体分别位于上层保持圈与下层保持圈形成的若干容纳件内。本发明能够实现增强润滑双层高强度低摩擦保持架，加快了润滑油和空气的流通，提高了轴承腔内部的润滑性能，增强了轴承的散热特性，解决了轴承在高转速工况下高温散热问题，有效防止了内圈与球体的烧结。且通过创新型双层结构减少了轴承的摩擦与磨损，增强了轴承保持架的强度，可有效避免轴承在高转速工况下引起的断裂失效问题。

Description

一种增强润滑双层高强度低摩擦保持架
技术领域
本发明涉及轴承技术领域，特别是涉及一种增强润滑双层高强度低摩擦保持架。
背景技术
随着高速铁路速度的不断提高，电动汽车也朝着静音、高功率密度发展。轴承需满足设备可以在高转速工况下正常运转，这对轴承的要求越来越高。高转速将会引发一系列的问题，例如，高速运转的滚动体与轴承内外圈、保持架之间的摩擦会产生大量的热量，如果不能及时地对轴承部件高温区进行散热，降低温度，将会出现滚动体与内外圈出现烧结现象。除此之外，高温将带来保持架或内外圈变形等问题。这将使滚动体与保持架以及内外圈的间隙变小，导致摩擦增大，产生的热量增加。最终使轴承失效，设备无法正常运转，严重地还会造成重大的安全事故。同时，高转速工况离心力增大，润滑油向外圈运动，导致内圈润滑不良，摩擦增大，发生磨损或烧结。因此，良好的润滑是轴承能否正常运转的关键。除此之外，高转速工况下保持架受到的离心力增大，保持架受到的载荷增大，同样使保持架变形，最终断裂。因此，高强度的保持架也是保证轴承稳定运转的关键因素之一。如何使轴承在高转速工况下局部高温产生的热量带走，保证良好的润滑效果，避免出现烧结现象的发生。防止轴承保持架部件在高转速工况下的断裂问题，使轴承能够正常的运转。以及在高速工况下，降低轴承摩擦，降低轴承系统的功率损耗，低振动、低噪音、高稳定性是轴承亟需解决的问题。
保持架(又称轴承保持器)，是轴承的重要组成部件之一。其包裹着滚动体，其作用是将轴承中的滚动体等距隔开，引导滚动体在正确的轨道上运动，防止滚动体间直接接触以减少摩擦和减少热量的产生。传统的轴承并无设计专门的散热结构或装配有相关的零件，现有的专利大多只是在保持架上开设引油槽、储油槽，或者利用外部特定的润滑装置对轴承进行喷油润滑。虽能改善轴承的润滑特性，但保持架结构单一，润滑装置的布置占用空间使轴承相关的装配体结构繁琐，且不能主动地利用外部的润滑条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种增强润滑双层高强度低摩擦保持架，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现增强润滑双层高强度低摩擦保持架，加快了润滑油和空气的流通，提高了轴承腔内部的润滑性能，增强了轴承的散热特性，解决了轴承在高转速工况下高温散热问题，有效防止了内圈与球体的烧结。且通过创新型双层结构减少了轴承的摩擦与磨损，增强了轴承保持架的强度，可有效避免轴承在高转速工况下引起的断裂失效问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种增强润滑双层高强度低摩擦保持架，包括外圈和位于所述外圈内的内圈，还包括用于连接所述外圈与所述内圈的保持架，所述保持架上设置有若干球体，其中，
保持架，包括上层保持圈和下层保持圈，所述上层保持圈靠近所述外圈，所述下层保持圈靠近所述内圈，若干所述球体分别位于所述上层保持圈与所述下层保持圈形成的若干容纳件内；
输送件，设置在所述上层保持圈与所述下层保持圈之间，所述上层保持圈通过所述输送件与所述下层保持圈固定，所述输送件包括若干引导结构和若干输油结构，所述输油结构与所述引导结构分别位于所述球体两侧；
强固结构，设置在所述上层保持圈与所述下层保持圈之间，所述强固结构用于连接所述上层保持圈和所述下层保持圈。
优选的，所述上层保持圈包括相对设置的前侧上层保持圈和后侧上层保持圈，所述下层保持圈包括相对设置的前侧下层保持圈和后侧下层保持圈，所述前侧上层保持圈与前侧下层保持圈对应设置，且所述前侧上层保持圈通过所述输油结构与所述前侧下层保持圈连接，所述后侧上层保持圈与所述后侧下层保持圈对应设置，且所述后侧上层保持圈通过引导结构与所述后侧下层保持圈连接。
优选的，所述容纳件包括设置在所述前侧上层保持圈与所述后侧上层保持圈之间的两上层隔固梁，所述前侧上层保持圈与所述后侧上层保持圈通过两所述上层隔固梁固定，所述前侧下层保持圈与所述后侧下层保持圈之间设置有两下层隔固梁，所述前侧下层保持圈与所述后侧下层保持圈通过两所述下层隔固梁固定，所述球体位于所述前侧上层保持圈、所述后侧上层保持圈、所述前侧下层保持圈、所述后侧下层保持圈、两所述上层隔固梁、两所述下层隔固梁形成的空腔内。
优选的，所述前侧上层保持圈、所述后侧上层保持圈、所述前侧下层保持圈、所述后侧下层保持圈靠近所述球体的一侧均开设有用于容纳所述球体的第一球槽，两所述上层隔固梁和两所述下层隔固梁靠近所述球体的一侧均开设有用于容纳所述球体的第二球槽。
优选的，所述第二球槽与所述球体的接触面积小于所述第一球槽与所述球体的接触面积。
优选的，所述输油结构包括设置在所述前侧上层保持圈与所述前侧下层保持圈之间的两输油肋，两所述输油肋两端分别与所述前侧上层保持圈与所述前侧下层保持圈固接，两所述输油肋倾斜设置。
优选的，所述引导结构包括设置在所述后侧上层保持圈与所述后侧下层保持圈之间的两引导肋，两所述引导肋两端分别与所述后侧上层保持圈与所述后侧下层保持圈固接，两所述引导肋倾斜设置。
优选的，所述强固结构包括若干强固肋，若干所述强固肋分别设置在所述前侧上层保持圈与所述前侧下层保持圈之间和所述后侧上层保持圈与所述后侧下层保持圈之间，所述前侧上层保持圈与所述前侧下层保持圈通过所述强固肋固定，所述后侧上层保持圈与所述后侧下层保持圈通过所述强固肋固定。
本发明公开了以下技术效果：
1.对保持架采用镂空结构，可减轻保持架的重量，使得轴承轻量化，减小了轴承在高转速下的所受到的离心力。
2.通过设置引导结构和输油结构，将流体引导到球体与内外圈的接触区，同时加快了润滑油和空气的流通，极大程度的改善了轴承腔内部的润滑性能，增强了轴承的散热特性。解决了轴承在高转速工况下高温散热问题，有效防止了内圈与球体的烧结。
3.通过设置上层保持圈和下层保持圈，上层保持圈与下层保持圈通过强固结构紧固在一起，极大的增加了保持架的强度，有效避免轴承在高转速工况下引起的断裂失效问题。
4.本装置提供的保持架具有重量轻，摩擦损耗小，高强度，润滑性能好，低温升，低噪音，高稳定性，长寿命等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为深沟球轴承主视图；
图2为深沟球保持架的立体图；
图3为角接触轴承的主视图；
图4为角接触保持架的立体图；
图5为图4中A处的局部放大图；
其中，1-外圈，2-内圈，3-球体，4-前侧上层保持圈，5-后侧上层保持圈，6-前侧下层保持圈，7-后侧下层保持圈，8-上层隔固梁，9-下层隔固梁，10-第一球槽，11-第二球槽，12-输油肋，13-引导肋，14-强固肋。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-5，本发明提供一种增强润滑双层高强度低摩擦保持架，包括外圈1和位于外圈1内的内圈2，还包括用于连接外圈1与内圈2的保持架，保持架上设置有若干球体3，其中，保持架，包括上层保持圈和下层保持圈，上层保持圈靠近外圈1，下层保持圈靠近内圈2，若干球体3分别位于上层保持圈与下层保持圈形成的若干容纳件内；输送件，设置在上层保持圈与下层保持圈之间，上层保持圈通过输送件与下层保持圈固定，输送件包括若干引导结构和若干输油结构，输油结构与引导结构分别位于球体3两侧；强固结构，设置在上层保持圈与下层保持圈之间，强固结构用于连接上层保持圈和下层保持圈。
保持架由上层保持圈和下层保持圈组成，在上层保持圈与下层保持圈的配合下，对多个球体3进行承载，并通过引导结构和输油结构对油液进行引导，从而加快油液流速，起到降温的效果。
进一步的，容纳件、引导结构、输油结构、强固结构均设置有若干个，上述部件均匀分布在上层保持圈与下层保持圈上或上层保持圈与下层保持圈之间。
进一步优化方案，上层保持圈包括相对设置的前侧上层保持圈4和后侧上层保持圈5，下层保持圈包括相对设置的前侧下层保持圈6和后侧下层保持圈7，前侧上层保持圈4与前侧下层保持圈6对应设置，且前侧上层保持圈4通过输油结构与前侧下层保持圈6连接，后侧上层保持圈5与后侧下层保持圈7对应设置，且后侧上层保持圈5通过引导结构与后侧下层保持圈7连接。上层保持圈由两部分组成，其包括前侧上层保持圈4和后侧上层保持圈5，而下层保持圈包括前侧下层保持圈6和后侧下层保持圈7，通过强固结构以及容纳件将前侧上层保持圈4、后侧上层保持圈5、前侧下层保持圈6、后侧下层保持圈7紧固在一起，极大的增加了保持架的强度，有效避免轴承在高转速工况下引起的断裂失效问题。
本发明的一个实施例中，当保持架应用于深沟球轴承时，前侧上层保持圈4、后侧上层保持圈5、前侧下层保持圈6、后侧下层保持圈7的外径与内径之间的距离和宽度相同，前侧上层保持圈4的外径与内径之间的距离为球体3半径的六分之一，前侧上层保持圈4的宽度也为球体3半径的六分之一。
本发明的一个实施例中，当保持架应用于角接触球轴承时，前侧上层保持圈4和前侧下层保持圈6的外径与内径之间的距离和宽度相同，均为球体3半径的六分之一，而后侧上层保持圈5与后侧下层保持圈7的外径与内径之间的距离以及宽度根据角接触球轴承的接触角设计。
进一步优化方案，容纳件包括设置在前侧上层保持圈4与后侧上层保持圈5之间的两上层隔固梁8，前侧上层保持圈4与后侧上层保持圈5通过两上层隔固梁8固定，前侧下层保持圈6与后侧下层保持圈7之间设置有两下层隔固梁9，前侧下层保持圈6与后侧下层保持圈7通过两下层隔固梁9固定，球体3位于前侧上层保持圈4、后侧上层保持圈5、前侧下层保持圈6、后侧下层保持圈7、两上层隔固梁8、两下层隔固梁9形成的空腔内。在上层隔固梁8和下层隔固梁9的作用下，对前侧上层保持圈4与后侧上层保持圈5进行连接固定，在下层隔固梁9的作用下，对前侧下层保持圈6与后侧下层保持圈7进行连接固定，且在各部件的配合下，对球体3包裹，其作用是将轴承的滚子分隔，减小轴承在高转速之间的窜动，进而降低轴承在高转速工况的噪音。
本发明的一个实施例中，上层隔固梁8和下层隔固梁9的横截面优选为近似为等边的四边形棱柱。
进一步的，上层隔固梁8与下层隔固梁9的边优选为圆弧形。
进一步的，一上层隔固梁8与对应设置的下层隔固梁9同向设置，另一上层隔固梁8与对应设置的另一下层隔固梁9通常设置，而两上层隔固梁8反向对称设置。
本发明的一个实施例中，当保持架应用于深沟球轴承时，两上层隔固梁8和两下层隔固梁9与轴承的轴线相平行，当保持架应用于角接触球轴承时，两上层隔固梁8和两下层隔固梁9与轴承的轴线具有一定的倾斜角度，而该倾斜角度需要根据角接触球轴承的接触角而设置。
进一步优化方案，前侧上层保持圈4、后侧上层保持圈5、前侧下层保持圈6、后侧下层保持圈7靠近球体3的一侧均开设有用于容纳球体3的第一球槽10，两上层隔固梁8和两下层隔固梁9靠近球体3的一侧均开设有用于容纳球体3的第二球槽11。在第一球槽10与第二球槽11的配合下，对球体3进行安装限位。
进一步优化方案，第二球槽11与球体3的接触面积小于第一球槽10与球体3的接触面积。第一球槽10的面积相对于第二球槽11的面积较大，该种设置可使球体3在安装的时更加方便。随着轴承的极限转速的提高，可适当减小第一球槽10或第二球槽11的面积，从而减小轴承在高转速工况下的摩擦。
传统的保持架为半包或全包球体，这使得球体3与保持架之间接触面积较大，产生的摩擦力较大。为了在高转速工况下的低摩擦性能，可通过减小第一球槽10和第二球槽11的面积，降低滚子与保持架之间的摩擦。
进一步优化方案，输油结构包括设置在前侧上层保持圈4与前侧下层保持圈6之间的两输油肋12，两输油肋12两端分别与前侧上层保持圈4与前侧下层保持圈6固接，两输油肋12倾斜设置。输油肋12的存在对前侧上层保持圈4和前侧下层保持圈6进行连接，其设置可提高两者的连接强度，进而增强保持架的强度，另一方面，其可以将经过轴承滚子与内外圈接触区润滑后的油液快速输送出轴承腔，降低轴承腔的温度。
进一步优化方案，引导结构包括设置在后侧上层保持圈5与后侧下层保持圈7之间的两引导肋13，两引导肋13两端分别与后侧上层保持圈5与后侧下层保持圈7固接，两引导肋13倾斜设置。引导肋13用于连接后侧上层保持圈5和后侧下层保持圈7，一方面增强保持架的强度，另一方面，将经过轴承滚子与内外圈接触区润滑后的油液快速输送出轴承腔，降低轴承腔的温度。
本发明的一个实施例中，输油肋12和引导肋13的倾斜角度优选为45°，其倾斜方向与旋转方向相同，此外，倾斜角度可根据轴承的极限转速的变化设计，转速越高倾斜角度越大。
本发明的一个实施例中，当保持架应用于深沟球轴承中时，两输油肋12的高度与两引导肋13的高度相同，当保持架应用于角度接触球轴承时，输油肋12的高度低于引导肋13的高度，而输油肋12的高度根据角接触球轴承的接触角设计。
本发明的一个实施例中，输油肋12和引导肋13的宽度优选为保持圈宽度的一半，例如，输油肋12的宽度是前侧上层保持圈4或前侧下层保持圈6宽度的一半，引导肋13的宽度是后侧上层保持圈5或后侧下层保持圈7宽度的一半，此外，引导肋13与输油肋12的宽度也可不同。
本发明的一个实施例中，输油肋12和引导肋13的肋长优选为其宽度的两倍。
进一步优化方案，强固结构包括若干强固肋14，若干强固肋14分别设置在前侧上层保持圈4与前侧下层保持圈6之间和后侧上层保持圈5与后侧下层保持圈7之间，前侧上层保持圈4与前侧下层保持圈6通过强固肋14固定，后侧上层保持圈5与后侧下层保持圈7通过强固肋14固定。强固肋14的主要作用是提高保持架的强度，使轴承在高转速工况下不易断裂，两强固肋径向位置与球体3的中心在同一直线上，其形状为端面为正方形的长方体。
其中，强固肋14的宽度优选与引导肋13的宽度相同，同时可根据轴承的转速以及基本负荷适当加宽，以增加轴承的强度，当保持架应用于角接触球轴承时，两强固肋14中的一强固肋14的高度需要相应进行调整。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种增强润滑双层高强度低摩擦保持架，包括外圈(1)和位于所述外圈(1)内的内圈(2)，其特征在于：还包括用于连接所述外圈(1)与所述内圈(2)的保持架，所述保持架上设置有若干球体(3)，其中，
保持架，包括上层保持圈和下层保持圈，所述上层保持圈靠近所述外圈(1)，所述下层保持圈靠近所述内圈(2)，若干所述球体(3)分别位于所述上层保持圈与所述下层保持圈形成的若干容纳件内；
输送件，设置在所述上层保持圈与所述下层保持圈之间，所述上层保持圈通过所述输送件与所述下层保持圈固定，所述输送件包括若干引导结构和若干输油结构，所述输油结构与所述引导结构分别位于所述球体(3)两侧；
强固结构，设置在所述上层保持圈与所述下层保持圈之间，所述强固结构用于连接所述上层保持圈和所述下层保持圈；
所述上层保持圈包括相对设置的前侧上层保持圈(4)和后侧上层保持圈(5)，所述下层保持圈包括相对设置的前侧下层保持圈(6)和后侧下层保持圈(7)，所述前侧上层保持圈(4)与前侧下层保持圈(6)对应设置，且所述前侧上层保持圈(4)通过所述输油结构与所述前侧下层保持圈(6)连接，所述后侧上层保持圈(5)与所述后侧下层保持圈(7)对应设置，且所述后侧上层保持圈(5)通过引导结构与所述后侧下层保持圈(7)连接；
所述输油结构包括设置在所述前侧上层保持圈(4)与所述前侧下层保持圈(6)之间的两输油肋(12)，两所述输油肋(12)两端分别与所述前侧上层保持圈(4)与所述前侧下层保持圈(6)固接，两所述输油肋(12)倾斜设置；
所述引导结构包括设置在所述后侧上层保持圈(5)与所述后侧下层保持圈(7)之间的两引导肋(13)，两所述引导肋(13)两端分别与所述后侧上层保持圈(5)与所述后侧下层保持圈(7)固接，两所述引导肋(13)倾斜设置。
2.根据权利要求1所述的增强润滑双层高强度低摩擦保持架，其特征在于：所述容纳件包括设置在所述前侧上层保持圈(4)与所述后侧上层保持圈(5)之间的两上层隔固梁(8)，所述前侧上层保持圈(4)与所述后侧上层保持圈(5)通过两所述上层隔固梁(8)固定，所述前侧下层保持圈(6)与所述后侧下层保持圈(7)之间设置有两下层隔固梁(9)，所述前侧下层保持圈(6)与所述后侧下层保持圈(7)通过两所述下层隔固梁(9)固定，所述球体(3)位于所述前侧上层保持圈(4)、所述后侧上层保持圈(5)、所述前侧下层保持圈(6)、所述后侧下层保持圈(7)、两所述上层隔固梁(8)、两所述下层隔固梁(9)形成的空腔内。
3.根据权利要求2所述的增强润滑双层高强度低摩擦保持架，其特征在于：所述前侧上层保持圈(4)、所述后侧上层保持圈(5)、所述前侧下层保持圈(6)、所述后侧下层保持圈(7)靠近所述球体(3)的一侧均开设有用于容纳所述球体(3)的第一球槽(10)，两所述上层隔固梁(8)和两所述下层隔固梁(9)靠近所述球体(3)的一侧均开设有用于容纳所述球体(3)的第二球槽(11)。
4.根据权利要求3所述的增强润滑双层高强度低摩擦保持架，其特征在于：所述第二球槽(11)与所述球体(3)的接触面积小于所述第一球槽(10)与所述球体(3)的接触面积。
5.根据权利要求1所述的增强润滑双层高强度低摩擦保持架，其特征在于：所述强固结构包括若干强固肋(14)，若干所述强固肋(14)分别设置在所述前侧上层保持圈(4)与所述前侧下层保持圈(6)之间和所述后侧上层保持圈(5)与所述后侧下层保持圈(7)之间，所述前侧上层保持圈(4)与所述前侧下层保持圈(6)通过所述强固肋(14)固定，所述后侧上层保持圈(5)与所述后侧下层保持圈(7)通过所述强固肋(14)固定。
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