CN116877650A - 一种双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，包括丝杠、螺母本体、圆锥滚子、滚珠、支承轴和安装套；螺母本体内部沿丝杠螺旋线方向布设若干圆锥滚子，且圆锥滚子的母线与丝杠牙齿母线接触；其特征在于，圆锥滚子作为外环支撑于一列小滚珠和一列大滚珠，所述的支承轴作为内环，支撑一列小滚珠和一列大滚珠；或者包括两列圆锥滚子，其中一列圆锥滚子作为外环支撑于大滚珠，另外一列圆锥滚子作为外环支撑于小滚珠；所述的支承轴作为内环，支撑一列大滚珠和一列小滚珠。这样不仅大大减小了安装尺寸，在相同安装空间下，相当于选用了更大型号的滚动轴承，而且，两列滚珠，可大大提高承载力。

Description

一种双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副

技术领域

本发明属于螺旋进给传动领域，具体涉及一种种双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副。

背景技术

在专利CN202010354880.8中，公开了一种双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副及其制作方法，双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副包括螺母本体和丝杠，所述螺母本体内部沿丝杠螺旋线方向布设若干圆锥滚子，且圆锥滚子的母线与丝杠牙齿母线接触；所述圆锥滚子内部安装有与支承轴相连的轴承，所述支承轴一端通过轴承安装于安装套内部，另一端与螺母本体卡接形成双支承结构；其中圆锥滚子组件如图1所示，由于该专利中采用了标准的滚动轴承，滚动轴承本身占据了较大的安装空间，因此不得不选择更小型号的滚动轴承进行安装，这样就会存在同等安装条件下，采用小型号的滚子组件承载力不足的缺陷；同时由于只有1列滚珠，也会加剧滚子组件承载力不足的缺陷。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，该装置可以解决承载力不足的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，包括丝杠、螺母本体、圆锥滚子、滚珠、支承轴和安装套；所述螺母本体内部沿丝杠螺旋线方向布设若干圆锥滚子，且圆锥滚子的母线与丝杠牙齿母线接触；所述圆锥滚子作为外环支撑于两列滚珠之上，所述的支承轴作为内环，支撑两列滚珠，形成双列滚珠结构；且支承轴的一端卡装在螺母本体上；另一端与安装套卡接，形成双支承结构。

作为进一步的技术方案，双列滚珠，采用不同的直径，小滚珠位于靠近丝杠螺纹根部的位置，大滚珠位于远离丝杠螺纹根部的位置；即适应了空间要求，又满足了安装需要。

作为进一步的技术方案，在所述的支承轴为变径轴，其作为内环段的直径大于其他段的直径；且支承轴在安装两列滚珠的部位具有不同的直径。

作为进一步的技术方案，所述的支承轴包括第一段、第二段、第三段和第四段；第一段与安装套的孔配合，第二段、第三段用于支撑所述的大滚珠、小滚珠，第四段卡装在螺母本体上；第一段的外径等于或不等于第四段的外径，第二段的外径大于第三段的外径，且第二段外径、第三段外径都大于第一段外径、第四段的外径。

作为进一步的技术方案，所述的支承轴与大滚珠、小滚珠接触的面上设置有与大滚珠、小滚珠配合的弧状槽；所述的圆锥滚子与大滚珠、小滚珠接触的面上设置有与大滚珠、小滚珠配合的半弧状槽，与大滚珠、小滚珠形成角接触。

第二方面，本发明还提供了另外一种双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，包括丝杠、螺母本体、圆锥滚子、滚珠、支承轴和安装套；所述螺母本体内部沿丝杠螺旋线方向布设若干圆锥滚子，且圆锥滚子的母线与丝杠牙齿母线接触；还包括两列圆锥滚子，其中一列圆锥滚子作为外环支撑于大滚珠，另外一列圆锥滚子作为外环支撑于小滚珠；所述的支承轴作为内环，支撑于一列大滚珠和一列小滚珠；支承轴的一端卡装在螺母本体上；另一端与安装套卡接，形成双支承结构。

作为进一步的技术方案，小滚珠位于靠近丝杠螺纹根部的位置，大滚珠位于远离丝杠螺纹根部的位置。

作为进一步的技术方案，在所述的支承轴为变径轴，其作为内环段的直径大于其他段的直径；且支承轴在安装两列滚珠的部位也具有相同的直径。

作为进一步的技术方案，所述的支承轴包括第一段、第二段和第三段；第一段与安装套的孔配合，第二段用于支撑所述的滚珠，第三段卡装在螺母本体上；第一段的外径等于第三段的外径，第二段的外径大于第一段、第三段的外径。

作为进一步的技术方案，所述的支承轴与大滚珠、小滚珠接触的面上设置有与大滚珠、小滚珠配合的弧状槽；所述的圆锥滚子与大滚珠、小滚珠接触的面上设置有与大滚珠、小滚珠配合的半弧状槽，与大滚珠、小滚珠形成角接触。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

1.本发明通过圆锥滚子兼做滚动轴承的外圈，支承轴兼做滚动轴承内环，这样就大大减小了整个装置的安装尺寸，在相同的安装空间下，相当于选用了更大型号的滚动轴承，达到了提高承载力的目的；同时采用两列滚珠，因此承载力更高。小滚珠位于靠近丝杠螺纹根部的位置，大滚珠位于远离丝杠螺纹根部的位置；可最大限度的利用空间。

2.本发明由于去掉了现有技术中设置的轴承，因此减少了零件数量，即减少了零件数量及其偏心造成的组件回转径向跳动误差。

3.本发明由于去掉了现有技术中设置的轴承，因此减少了零部件接触界面的数量，提高了整个装置的接触刚度。

4.减小滚珠直径会使相同空间下的滚珠数目增多，有利于加大外圈壁厚，减小两滚珠间的支承跨距，有利于承载；但是，由于滚珠直径减小，会使曲率会增加，对单列滚珠将减小轴向的承载能力和刚度；而对于这类双排滚珠，则不受影响，所以，尽量选用小一些的滚珠。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是现有技术中的双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副的结构示意图；图中：1螺母本体，2圆锥滚子，3滚动轴承，4支承轴，5安装套、6固定套；

图2是本发明中实施例1中公开的双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副的结构示意图；

图3是图2的A-A视图的放大图；

图4是本发明实施例1中丝杠的结构示意图；

图5是实施例1中大滚珠在支承轴与安装套之间安装的示意图；

图6是实施例1中小滚珠在支承轴与安装套之间安装的示意图；

图7是实施例2中公开的双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副的结构示意图；

图8是图7的A-A剖视图；

图中：11螺母本体，12圆锥滚子，13小滚珠，14大滚珠，15支承轴，16安装套，17丝杠；18固定套；

21螺母本体、22小圆锥滚子、23小滚珠、24大圆锥滚子、25大滚珠、26支承轴、27安装套、28丝杠、29外套。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

正如背景技术所介绍的，现有技术中公开的双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，包括螺母本体1、圆锥滚子2、滚动轴承3、支承轴4、安装套5和固定套6；其中圆锥滚子组件如图1所示，由于采用了标准的滚动轴承3，占据了较大的安装空间，不得不选择更小型号的滚动轴承，这样存在滚子组件承载力不足的缺陷。

为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副；通过圆锥滚子兼做滚动轴承的外圈，支承轴兼做滚动轴承内环，这样就大大减小了整个装置的安装尺寸，在相同的安装空间下，相当于选用了更大型号的滚动轴承，达到了提高承载力的目的。由于去掉了现有技术中设置的轴承，因此减少了零件数量，即减少了零件数量及其偏心造成的组件回转径向跳动误差；由于省略掉了轴承，因此减少了零部件接触界面的数量，提高了整个装置的接触刚度。

实施例1

本发明的一种典型的实施方式中，如图2、图3、图4、图5、图6所示，本实施例公开的一种双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，包括螺母本体11、圆锥滚子12、小滚珠13、大滚珠14、支承轴15、安装套16、固定套18和丝杠17，所述螺母本体11内部沿丝杠17螺旋线方向布设若干圆锥滚子12，且圆锥滚子12的母线与丝杠17牙齿母线接触；所述圆锥滚子12内部安装有若干小滚珠13和大滚珠14，所述的支承轴15作为内支撑，支撑所述的小滚珠13和大滚珠14；支承轴15的一端卡装在螺母本体11上；另一端与安装套16卡接，形成双支承结构。即，在本实施例中，圆锥滚子12兼做现有技术中滚动轴承的外环，支承轴15兼做现有技术中滚动轴承内环，取消了现有滚动轴承的内环和外环，这样就大大减小了安装尺寸，在相同安装空间下，相当于选用了更大型号的滚动轴承，达到了提高承载力的目的。进一步的，小滚珠13和大滚珠14采用两列设置，小滚珠13位于靠近丝杠17螺纹根部的位置，大滚珠14位于远离丝杠17螺纹根部的位置。

进一步的，本实施例中的丝杠17螺母副仍采用梯形螺纹，圆锥滚子12的锥度，与丝杠17的牙形角的锥度一样，通过设计可实现二者的纯滚动，即丝杠17采用梯形丝杠，螺母本体11采用梯形螺母，且螺母本体11的齿槽宽度大于丝杠17的牙齿宽度，保证工作过程中螺母本体11的齿槽不与丝杠17的牙齿母线接触。

如图2和图3、图4所示，螺母本体11的齿槽位置沿垂直于轴向开设若干用于安装滚子组件(由圆锥滚子12、滚珠13、支承轴15、安装套16组成)的安装孔，安装孔沿螺母本体11周向螺旋线方向排列多个，沿轴向排列多圈；具体个数根据实际承载要求设定。且安装孔并不贯穿螺母本体11内壁，即，安装孔的内侧边缘与丝杠17牙齿顶部留有一定厚度的螺母本体11。在所述厚度的螺母本体11位置开设配合孔，所述配合孔与安装孔的轴线重合，且配合孔直径小于安装孔直径。

进一步的，圆锥滚子12设置于丝杠17的相邻牙齿之间，且圆锥滚子12的母线与丝杠17牙齿母线接触，且圆锥滚子12的圆锥角与丝杠17的齿形角相等；圆锥滚子12沿螺母本体11周向均匀布置多个，例如四个、六个等，具体可以根据承载力选择。

进一步的，圆锥滚子12的母线与丝杠17齿形母线接触的各点没有相对运动，即圆锥滚子12做纯滚动。这时，齿形角a满足tana＝R/r；其中，R表示丝杠17外圆半径，r表示与丝杠17外径接触点的圆锥滚子12大端半径。

本实施例中的圆锥滚子12的厚度相对于现有技术增加，主要是因为圆锥滚子12兼做现有技术中滚动轴承的外环，因此其厚度增加，且圆锥滚子12与小滚珠13、大滚珠14接触面上设置有与圆锥滚子12配合的半弧状槽，半弧状槽的设计可以参考原先滚动轴承外环的设计。

进一步的，本实施例中的支承轴15为一个变径结构，包括第一段、第二段、第三段和第四段；第一段与安装套的孔配合，第二段、第三段用于支撑所述的大滚珠、小滚珠，第四段卡装在螺母本体上；第一段的外径等于或不等于第四段的外径，第二段的外径大于第三段的外径，且第二段外径、第三段外径都大于第一段外径、第四段的外径且；支承轴15的一端卡装在安装套16内，另一端卡装在螺母本体1上，形成双支承结构，为滚子组件提供稳定支承；且支承轴15支撑小滚珠13和大滚珠14的段直径变大，主要原因是其代替了原先的滚动轴承的内圈，因此，直径变大；在支承轴15的外圈还形成有用于与小滚珠13、大滚珠14外表面配合的弧状槽，可以参考原先滚动轴承内环的设计。

进一步的，安装套16内部具有台阶孔，以对支承轴15形成轴线方向的限制。

本实施例与普通梯形丝杠副比，圆锥滚子12与丝杠接触线上为纯滚动，没有滑动，摩擦小；与滚珠丝杠副相比，把滚珠的点接触变为圆锥滚子12的线接触，有利于提高承载力；与静压丝杠副比，不需要静压油腔和供油系统。

本实施例的圆锥滚子12、小滚珠13、大滚珠14和支撑轴15的端部安装在螺母牙齿的内部，受滚动轴承尺寸影响，适合螺距较大的传动丝杠。

如图4所示的丝杠副，螺距为24mm，滚子安装空间为18mm，单排滚珠选用726C/AC(7m*22m*7m)的滚珠，直径3.25mm。双排可小些，如上列滚珠采用2.75mm，下列滚珠采用2.25mm。如图5，图6所示，承载力可提高很多。

本实施例基于上述的双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，还提出了一种制作方法，用于制作上述的丝杠螺母副，具体步骤如下：

步骤(1)按齿形角a分别制造丝杠17和螺母本体11，螺母本体11的齿槽宽度大于丝杠17的牙齿宽度，保证工作过程中螺母本体11齿槽不与丝杠17牙齿母线接触。

步骤(2)在图1所示的切入点所对应的螺母轴向截面内，计算测量第一个圆锥滚子12对应的轴向位置L。垂直螺母轴向钻安装孔φ，安装孔的直径略大于圆锥滚子12最大直径，且与安装套16外圆尺寸一致。安装孔深H至丝杠17牙齿顶部留有一定的厚度h。在此厚度上加工与支承轴15相配合的配合孔d。

步骤(3)按照螺母本体11的螺旋升角，沿螺母螺旋线方向，按步骤(2)加工多个安装孔、配合孔，直至所需要的承载圈数。

步骤(4)分别制造实施例1中所述的圆锥滚子12、支承轴15和安装套16，并与滚珠13装配成滚子组件；

步骤(5)将多个滚子组件依次装入螺母本体1的上述步骤(2)、步骤(3)所加工的安装孔内，然后与螺母本体11一同磨削外圆。

步骤(6)制造固定套18，其内孔与螺母本体11外圆一致；将固定套18与螺母本体11装配在一起。

实施例2

如图7、图8所示，本实施例还提供了另外一种双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，包括丝杠28、螺母本体21、小圆锥滚子22、小滚珠23、大圆锥滚子24、大滚珠25、支承轴26、安装套27、外套29；所述螺母本体内部沿丝杠螺旋线方向布设若干圆锥滚子，且圆锥滚子的母线与丝杠牙齿母线接触；圆锥滚子作为外环支撑于若干滚珠，支承轴作为内环，支撑若干所述的滚珠，支承轴的一端卡装在螺母本体上；另一端与安装套卡接，形成双支承结构；本实施例与实施例1的不同点在于：圆锥滚子沿着支撑轴轴线方向设置两列，每一列对应的设置一列滚珠，具体的，包括小圆锥滚子22和大圆锥滚子24，其中在小圆锥滚子22内设置一圈小滚珠23，在大圆锥滚子24内设置一圈大滚珠25；

即本实施例的双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副包括上下两列圆锥滚子，小圆锥滚子22兼做小滚珠23的外圈，大圆锥滚子24兼做大滚珠25的外环，支承轴26兼做上下两列滚珠的内环，这样、不仅大大减小了安装尺寸，在相同安装空间下，相当于选用了更大型号的滚动轴承，而且，两列滚珠，可大大提高承载力。同样的，小滚珠23位于靠近丝杠螺纹根部的位置，大滚珠25位于远离丝杠螺纹根部的位置，可最大限度的利用空间。

进一步的，减小滚珠直径会使相同空间下的滚珠数目增多，有利于加大外圈壁厚，减小两滚珠间的支承跨距，有利于承载。但是，由于滚珠直径减小，会使曲率会增加，对单列滚珠将减小轴向的承载能力和刚度。而对于这类双排滚珠，则不受影响。所以，尽量选用小一些的滚珠。

最后还需要说明的是，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一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。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，包括丝杠、螺母本体、圆锥滚子、滚珠、支承轴和安装套；所述螺母本体内部沿丝杠螺旋线方向布设若干圆锥滚子，且圆锥滚子的母线与丝杠牙齿母线接触；其特征在于，所述圆锥滚子作为外环支撑于两列滚珠之上，所述的支承轴作为内环，支撑两列滚珠，形成双列滚珠结构；且支承轴的一端卡装在螺母本体上；另一端与安装套卡接，形成双支承结构。

2.如权利要求1所述的一种双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，其特征在于，双列滚珠，采用不同的直径，小滚珠位于靠近丝杠螺纹根部的位置，大滚珠位于远离丝杠螺纹根部的位置。

3.如权利要求2所述的双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，其特征在于，在所述的支承轴为变径轴，其作为内环段的直径大于其他段的直径；且支承轴在安装两列滚珠的部位也具有不同的直径。

4.如权利要求2所述的双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，其特征在于，所述的支承轴包括第一段、第二段、第三段和第四段；第一段与安装套的孔配合，第二段、第三段用于支撑所述的大滚珠、小滚珠，第四段卡装在螺母本体上；第一段的外径等于或不等于第四段的外径，第二段的外径大于第三段的外径，且第二段外径、第三段外径都大于第一段外径、第四段的外径。

5.如权利要求2所述的双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，其特征在于，所述的支承轴与大滚珠、小滚珠接触的面上设置有与大滚珠、小滚珠配合的弧状槽；所述的圆锥滚子与大滚珠、小滚珠接触的面上均设置有与大滚珠、小滚珠配合的半弧状槽，与大滚珠、小滚珠均形成角接触。

6.一种双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，包括丝杠、螺母本体、圆锥滚子、滚珠、支承轴和安装套；所述螺母本体内部沿丝杠螺旋线方向布设若干圆锥滚子，且圆锥滚子的母线与丝杠牙齿母线接触；其特征在于，包括两列圆锥滚子，其中一列圆锥滚子作为外环支撑于大滚珠，另外一列圆锥滚子作为外环支撑于小滚珠；所述的支承轴作为内环，支撑于一列大滚珠和一列小滚珠；支承轴的一端卡装在螺母本体上；另一端与安装套卡接，形成双支承结构。

7.如权利要求6所述的双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，其特征在于，小滚珠位于靠近丝杠螺纹根部的位置，大滚珠位于远离丝杠螺纹根部的位置。

8.如权利要求6所述的双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，其特征在于，在所述的支承轴为变径轴，其作为内环段的直径大于其他段的直径；且支承轴在安装两列滚珠的部位具有相同的直径。

9.如权利要求6所述的双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，其特征在于，所述的支承轴包括第一段、第二段和第三段；第一段与安装套的孔配合，第二段用于支撑所述的滚珠，第三段卡装在螺母本体上；第二段的外径大于第一段、第三段的外径。

10.如权利要求6所述的双支承双列圆锥滚子丝杠螺母副，其特征在于，所述的支承轴与大滚珠、小滚珠接触的面上设置有与大滚珠、小滚珠配合的弧状槽；所述的圆锥滚子与大滚珠、小滚珠接触的面上设置有与大滚珠、小滚珠配合的半弧状槽，与大滚珠、小滚珠形成角接触。