CN116928211A - 轴承单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴承单元，包括：第一滚动轴承(10)、第二滚动轴承(20)、外套筒(30)和内套筒(40)，其中，第一滚动轴承(10)、第二滚动轴承(20)、外套筒(30)和内套筒(40)相对共同的轴线对中布置，其中，内套筒(40)布置在外套筒(30)的径向内部，并且外套筒(30)和内套筒(40)共同地沿轴向布置在第一滚动轴承和第二滚动轴承之间，其中，轴承单元还包括润滑剂分隔装置(70，80，90)，其中，润滑剂分隔装置(70，80，90)包括第一分隔器(71，81，91)和第二分隔器(72，82，92)，其中，第一分隔器(71，81，91)和第二分隔器(72，82，92)在径向上布置在外套筒(30)和内套筒(40)之间并且在轴向上彼此间隔布置。

Description

轴承单元
技术领域
本发明涉及轴承技术领域。本发明具体地涉及一种能够用于大型轴承系统的轴承单元。
背景技术
在通过串联配置的两个或两个以上的轴承、尤其大型轴承来支撑例如风机主轴等大型轴件的一个轴向端部时，串联配置的轴承之间的轴向间距可能非常大。因此，通常在串联布置的轴承之间设置彼此在径向上嵌套布置的外套筒和内套筒，从而能够有利地调整轴承游隙。
然而，如上所述，串联配置的轴承之间的轴向间距很大，因此在外套筒和内套筒之间产生较大的环状空间。在对轴承单元进行润滑时，需要在该较大的空间填充大量的润滑脂，才能保证有足够的润滑脂进入轴承滚道。因此，在较大的环状空间中浪费了大量的昂贵的润滑脂，系统的运行成本很高。
更进一步地，倘若串联配置的轴承采用以O型方式布置的圆锥滚子轴承，则会因轴承滚道的锥面构造在轴承运行时产生对润滑不利的泵送作用。具体来讲，在轴承运行时，在小径端处的润滑脂会被泵送到大径端处。在这种情况下，如果一开始在两个滚动轴承的轴向之间的环状空间、也即上述外套筒和内套筒之间的环状空间中加入过多的润滑脂，那么大部分的润滑脂会从该环状空间经由小径端泵送到大径端，这会导致滚动轴承在开始运行时过热。而如果在新滚动轴承运转初始时加入的润滑脂太少，那么会存在滚动轴承润滑不足的情况。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种前述类型的轴承单元，其能够减少润滑脂的浪费。优选地，该轴承单元能够解决通过由滚动轴承类型和布置方式引起生的泵送效应而导致的润滑困难问题。
根据本发明，上述目的通过一种轴承单元解决。该轴承单元包括：第一滚动轴承、第二滚动轴承、外套筒和内套筒，其中，第一滚动轴承、第二滚动轴承、外套筒和内套筒相对共同的轴线对中布置，其中，内套筒布置在外套筒的径向内部，并且外套筒和内套筒共同地沿轴向布置在第一滚动轴承和第二滚动轴承之间，其中，轴承单元还包括润滑剂分隔装置，其中，润滑剂分隔装置包括第一分隔器和第二分隔器，其中，第一分隔器和第二分隔器在径向上布置在外套筒和内套筒之间并且在轴向上彼此间隔布置。
在本文提供的轴承单元中，原则上不限定滚动轴承的具体类型，技术人员在能够根据已有方案构造滚动轴承。可以理解的是，滚动轴承优选构造为径向轴承，其包括同轴线布置的外圈和内圈以及在径向上布置在外圈和内圈之间多个滚动体。在此，外套筒在轴向上布置在第一滚动轴承的外圈和第二滚动轴承的外圈之间，并且此三者能够在圆周方向上相对系统壳体固定。对应地，内套筒在轴向上布置在第一滚动轴承的内圈和第二滚动轴承的内圈之间，并且此三者能够在圆周方向上相对系统轴件固定。
在此，润滑剂分隔装置包括两个分隔器，这两个分隔器在径向上布置在外套筒和内套筒之间并且在轴向上彼此间隔布置。为便于说明，在本文中规定，在轴向上靠近第一滚动轴承布置的分隔器为第一分隔器，并且在轴向上靠近第二滚动轴承布置的分隔器为第二分隔器。在这种情况下，由外套筒、内套筒、第一分隔器和第二分隔器共同限定了相对第一滚动轴承以及第二滚动轴承的润滑区域基本隔离的环状空间，从而在对滚动轴承进行润滑时，无须将润滑剂、例如润滑脂填充到该环状空间中。在此，“基本隔离”可以理解为，由于在轴承单元运行时，外套筒和内套筒之间存在相对旋转，因此相对于外套筒和内套筒中的一者固定的分隔器会以接触方式或非接触方式相对另一者旋转，从而可能存在少量润滑剂泄漏至该环形空间。因此，相比已有方案的轴承单元，借助第一分隔器和第二分隔器形成了基本隔离的环状空间，由此能够节省大量的润滑剂，本文提供的轴承单元能够以更低的成本运行。
在一种优选的实施方式中，第一分隔器构造有基本沿径向延伸的第一分隔部和基本沿轴向延伸的第一定位部，其中，第一定位部固定在外套筒和/或第一滚动轴承的外圈处；第二分隔器构造有基本沿径向延伸的第二分隔部和基本沿轴向延伸的第二定位部，其中，第二定位部固定在外套筒和/或第二滚动轴承的外圈处。在此，第一分隔器和第二分隔器构造为两个独立的构件。在此，利用第一分隔器和第二分隔器的各自的分隔部，即第一分隔部和第二分隔部，能够连同外套筒和内套筒形成上述的环状空间。此外，第一分隔器和第二分隔器借助各自的定位部，即第一定位部和第二定位部能够例如通过压配合、焊接、粘接等方式固定在对应滚动轴承的外圈处、或固定在外套筒处、或固定在对应滚动轴承的外圈和外套筒处。尤其在定位部固定在对应滚动轴承的外圈或者固定在外圈和外套筒处的实施方式中，基本沿轴向延伸的定位部除了用于分隔器的安装定位，还能够用作防止润滑剂进入滚动轴承的外圈和外套筒之间的邻接区域的密封件。
在另一种优选的实施方式中，第一分隔器和第二分隔器通过连接部连接形成一个构件，构件构造有基本沿轴向延伸的定位部，其中，定位部固定在外套筒、第一滚动轴承的外圈和第二滚动轴承的外圈中的至少一者处。在此，第一分隔器和第二分隔器通过构造在同一构件上的沿轴向间隔布置的两个基本沿径向延伸的两个分隔部形成。由此能够简化轴承单元的装配。
在另一种优选的实施方式中，润滑剂分隔装置还包括至少一个致动器，致动器能够推动第一分隔器沿轴向朝向第一滚动轴承移动和/或推动第二分隔器沿轴向朝向第二滚动轴承移动。在此，能够借助致动器的驱动使得第一分隔器朝向第一滚动轴承轴向移动和/或使得第二分隔器朝向第二滚动轴承轴向移动，从而能够将在径向上位于外套筒和内套筒之间的、在轴向上远离滚动轴承的滚道区域的润滑剂推向相应的滚动轴承的滚道区域，由此能够在填充较少润滑剂的情况下保证滚道区域在轴承单元的寿命周期内始终能够得到足够的润滑。
优选地，润滑剂分隔装置包括第一致动器和第二致动器，其中，第一致动器能够推动第一分隔器沿轴向朝向第一滚动轴承移动，第二致动器能够推动第二分隔器沿轴向朝向第二滚动轴承移动。在此，两个滚动轴承的滚道区域在轴承单元的寿命周期内始终能够得到足够的润滑。
优选地，致动器构造为直线电机。由此能够以简易的方式实现分隔器的轴向移动。
优选地，润滑剂分隔装置还包括支撑体，致动器能够安装在支撑体处并且第一分隔器和/或第二分隔器能够在支撑体上滑动。在此，支撑体优选地构造为具有中间径向区段的套筒，其中，致动器能够安装在中间径向区段处，分隔器能够在套筒的内周表面滑动。
优选地，润滑剂分隔装置包括在轴向上布置在第一滚动轴承和第一分隔器之间的第一限流器和/或在轴向上布置在第二滚动轴承和第二分隔器之间的第二限流器，其中，第一限流器包括基本沿径向延伸的环状区段，其中，环状区段构造有在圆周方向上分布、优选均匀分布的轴向通孔。借助如此构造的限流器，一方面限制滚动轴承的滚道区域中的润滑剂快速地进入在外套筒和内套筒之间的区域，另一方面，在致动器作用于分隔器时，润滑剂能够在圆周方向上均匀地被推入到滚动轴承的滚道区域。
优选地，第一分隔器和/或第二分隔器在径向内端部构造为含有聚四氟乙烯材料的动态接触部。由此分隔器能够以低摩擦的方式与内套筒的外周表面形成动态接触密封，从而可以有利地防止润滑剂进入由外套筒、内套筒、第一分隔器和第二分隔器共同限定的环状空间并且在分隔器相对内套筒旋转和/或被致动器推动平移时减少分隔器以及内套筒的磨损。
优选地，第一滚动轴承和第二滚动轴承均构造为圆锥滚子轴承并且彼此以O型方式布置。在这种情况下，虽然存在泵送效应，但无须在轴承单元的装配初始填入大量的润滑脂，滚动轴承的滚道区域的润滑借助能轴向移动的分隔器得到保证。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明的实施例的特征、优点和技术效果。
图1是根据本发明第一实施例的轴承单元的半剖视图；
图2是图1的局部放大图；
图3是根据本发明第二实施例的轴承单元的半剖视图；
图4是根据本发明第三实施例的轴承单元的半剖视图；
具体实施方式
图1示出了根据本发明第一实施例的轴承单元的半剖视图。
如图1所示，根据本实施例的轴承单元包括以O型方式布置的双列圆锥滚子轴承、即第一滚动轴承10和第二滚动轴承20。第一滚动轴承10包括同轴线布置的外圈11和内圈12以及在径向上布置在外圈11和内圈12之间多个圆锥滚子形式的滚动体13。第二滚动轴承20包括同轴线布置的外圈21和内圈22以及在径向上布置在外圈21和内圈22之间多个圆锥滚子形式的滚动体23。
在此，在轴向上，在第一滚动轴承10的外圈11和第二滚动轴承20的外圈21之间布置有外套筒30，其中，第一滚动轴承10的外圈11、外套筒30和第二滚动轴承20的外圈21能够在圆周方向上相对系统壳体、例如风机壳体固定。在轴向上，在第一滚动轴承10的内圈12和第二滚动轴承20的内圈22之间布置有内套筒40，其中，第一滚动轴承10的内圈12、内套筒40和第二滚动轴承20的内圈22能够在圆周方向上相对系统轴件、例如风机主轴固定。此外，在轴承单元的轴向两端，也即第一滚动轴承10的大径端部和第二滚动轴承20的大径端部分别安装有第一密封组件50和第二密封组件60。
如图1所示，根据本实施例的轴承单元还包括润滑剂分隔装置70。参照由图2示出的在图1中标记为Z区域的局部放大图，润滑剂分隔装置70包括在轴向上靠近第一滚动轴承10布置的第一分隔器71以及在轴向上靠近第二滚动轴承20布置第二分隔器72。第一分隔器71和第二分隔器72在整体上分别构造为沿径向延伸的环状板件。
润滑剂分隔装置70还包括T形套筒形式的支撑体73。在本实施例中，支撑体73能够由塑料制成并且构造为具有中间径向区段的套筒，其中，中间径向区段沿轴向布置在第一分隔器71和第二分隔器72之间。
润滑剂分隔装置70还包括第一致动器74和第二致动器75。第一致动器74和第二致动器75在本实施例中均构造为直线电机。第一致动器74安装在支撑体73的中间径向区段处并且能够推动第一分隔器71沿轴向朝向第一滚动轴承10移动。第二致动器75安装在支撑体73的中间径向区段处并且能够推动第二分隔器72沿轴向朝向第二滚动轴承20移动。
在此，第一分隔器71的径向外端部能够在支撑体73的套筒的内周表面平移地滑动；第一分隔器71的径向内端部构造为含有聚四氟乙烯材料的动态接触部78，由此第一分隔器71能够以低摩擦的方式与内套筒40的外周表面形成动态接触密封。在此，第二分隔器72的径向外端部能够在支撑体73的套筒的内周表面平移地滑动；第二分隔器72的径向内端部构造为含有聚四氟乙烯材料的动态接触部79，由此第二分隔器72能够以低摩擦的方式与内套筒40的外周表面形成动态接触密封。
因此，借助第一分隔器71和第二分隔器72能够有利地防止第一滚动轴承10和第二滚动轴承20各自滚道区域中的润滑剂、例如润滑脂进入由外套筒30、内套筒40、第一分隔器71和第二分隔器72共同限定的环状空间，因此相比已有方案的轴承单元能够节省大量的润滑剂，轴承单元能够以更低的成本运行。在此，能够借助致动器74、75的驱动将在径向上位于外套筒30和内套筒40之间的、在轴向上远离滚动轴承10、20的滚道区域的润滑剂推向相应的滚动轴承10、20的滚道区域，由此能够在填充较少润滑剂的情况下保证滚道区域在轴承单元的寿命周期内始终能够得到足够的润滑。此外，能够通过合理选择支撑体43的材料使得支撑体43的内周表面和分隔器71、72形成低摩擦的滑动接触，并且通过设置含有聚四氟乙烯材料的动态接触部78、79使得分隔器71、72和内套筒40的外周表面形成低摩擦的滑动接触，由此既能够有效防止润滑剂进入上述环状空间又能够有利地防止轴承单元中零部件的磨损，延长轴承单元的使用寿命。
此外，润滑剂分隔装置70包括第一限流器76和第二限流器77。第一限流器76在轴向上布置在第一滚动轴承10和第一分隔器71之间。第一限流器76包括沿径向延伸的环状区段和沿轴向延伸的定位区段。第一限流器76的环状区段构造有在圆周方向上均匀分布的轴向通孔。第一限流器76的定位区段通过压配合固定在第一滚动轴承10的外圈11和外套筒30的邻接位置，从而能够借助定位区段对外圈11和外套筒30的邻接缝隙进行密封。第二限流器77在轴向上布置在第二滚动轴承20和第二分隔器72之间。第二限流器77包括沿径向延伸的环状区段和沿轴向延伸的定位区段。第二限流器77的环状区段构造有在圆周方向上均匀分布的轴向通孔。第二限流器77的定位区段通过压配合固定在第二滚动轴承20的外圈21和外套筒30的邻接位置，从而能够借助定位区段对外圈21和外套筒30的邻接位置进行密封。借助如此构造的限流器76、77，一方面限制滚动轴承10、20的滚道区域中的润滑剂快速地进入在外套筒30和内套筒40之间的区域，另一方面，在致动器74、75作用于分隔器71、72时，润滑剂能够在圆周方向上均匀地被推入到滚动轴承10、20的滚道区域。
图3示出了根据本发明第二实施例的轴承单元的半剖视图。根据本实施例的轴承单元相对第一实施例的主要区别在于润滑剂分隔装置80的构造。在本实施例中，润滑剂分隔装置80包括构造为两个独立的构件的第一分隔器81和第二分隔器82。第一分隔器81构造有沿径向延伸的第一分隔部811和沿轴向延伸的第一定位部812，其中，第一分隔器81借助第一定位部812通过压配合固定在外套筒30和第一滚动轴承10的外圈11的邻接位置处。第二分隔器82构造有沿径向延伸的第二分隔部821和沿轴向延伸的第二定位部822，其中，第二分隔器82借助第二定位部822第二分隔器82固定在外套筒30和第二滚动轴承20的外圈21的邻接位置处。在此，第一定位部812和第二定位部822除了用于相应分隔器81、82的安装定位，还能够用作防止润滑剂进入滚动轴承10、20的外圈11、21和外套筒30之间的邻接区域的密封件。在此，第一分隔器81的第一分隔部811、第二分隔器82的第二分隔部821、外套筒30和内套筒40共同形成相对滚动轴承10、20的滚道区域基本隔离的环状空间，因此相比已有方案的轴承单元能够节省大量的润滑剂，轴承单元能够以更低的成本运行。
图4示出了根据本发明第三实施例的轴承单元的半剖视图。根据本实施例的轴承单元与第二实施例类似地实施，二者的主要区别在于，在根据本实施例的润滑剂分隔装置90中，第一分隔器91和第二分隔器92通过连接部93连接形成一个构件。在此，第一分隔器91和第二分隔器92通过构造在同一构件上的沿轴向间隔布置的两个沿径向延伸的两个分隔部形成。如图4所示，形成第一分隔器91和第二分隔器92的构件在径向外端还构造有沿轴向延伸的定位部94，定位部94通过压配合固定在第一滚动轴承10的外圈11和外套筒30的邻接面处。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
在本文的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，否则术语“轴向”、“径向”和“圆周方向”均基于第一滚动轴承、第二滚动轴承、外套筒和内套筒在彼此对中布置的情况下的共同的中轴线。在此，术语“轴向”可以理解为沿该中轴线的方向或者平行于该中轴线的方向；术语“径向”可以理解为垂直并且相交于该中轴线的方向；术语“圆周方向”可以理解为环绕该中轴线的方向。在此，“基本沿轴向延伸”可以理解为沿轴向延伸或者以较小角度、例如以小于45°的角度倾斜于轴向延伸；“基本沿径向延伸”可以理解为沿径向延伸或者以较小角度、例如以小于45°的角度倾斜于径向延伸。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
附图标记列表
10 第一滚动轴承
11 外圈
12 内圈
13 滚动体
20 第二滚动轴承
21 外圈
22 内圈
23 滚动体
30 外套筒
40 内套筒
50 第一密封组件
51 密封圈
52 密封连接件
60 第二密封组件
70 润滑剂分隔装置
71 第一分隔器
72 第二分隔器
73 支撑体
74 第一致动器
75 第二致动器
76 第一限流器
77 第二限流器
78 动态接触部
79 动态接触部
80 润滑剂分隔装置
81 第一分隔器
811 分隔部
812 定位部
82 第二分隔器
821 分隔部
822 定位部
90 润滑剂分隔装置
91 第一分隔器
92 第二分隔器
93 套筒部
94 定位部

Claims (10)

1.一种轴承单元，包括：
第一滚动轴承(10)和第二滚动轴承(20)，
外套筒(30)和内套筒(40)，
其中，所述第一滚动轴承(10)、所述第二滚动轴承(20)、所述外套筒(30)和所述内套筒(40)相对共同的轴线对中布置，
其中，所述内套筒(40)布置在所述外套筒(30)的径向内部，并且所述外套筒(30)和所述内套筒(40)共同地沿轴向布置在所述第一滚动轴承(10)和所述第二滚动轴承(20)之间，
其特征在于，
所述轴承单元还包括润滑剂分隔装置(70，80，90)，
其中，所述润滑剂分隔装置(70，80，90)包括第一分隔器(71，81，91)和第二分隔器(72，82，92)，
其中，所述第一分隔器(71，81，91)和所述第二分隔器(72，82，92)在径向上布置在所述外套筒(30)和所述内套筒(40)之间并且在轴向上彼此间隔布置。
2.根据权利要求1所述的轴承单元，其中，
所述第一分隔器(81)构造有基本沿径向延伸的第一分隔部(811)和基本沿轴向延伸的第一定位部(812)，其中，所述第一定位部(812)固定在所述外套筒(30)和/或所述第一滚动轴承(10)的外圈(11)处；
所述第二分隔器(82)构造有基本沿径向延伸的第二分隔部(821)和基本沿轴向延伸的第二定位部(822)，其中，所述第二定位部(822)固定在所述外套筒(30)和/或所述第二滚动轴承(20)的外圈(21)处。
3.根据权利要求1所述的轴承单元，其中，所述第一分隔器(91)和所述第二分隔器(92)通过连接部(93)连接形成一个构件，所述构件构造有基本沿轴向延伸的定位部(94)，其中，所述定位部(94)固定在所述外套筒(30)、所述第一滚动轴承(10)的外圈(11)和所述第二滚动轴承(20)的外圈(21)中的至少一者处。
4.根据权利要求1所述的轴承单元，其中，所述润滑剂分隔装置(70)还包括至少一个致动器(74，75)，所述致动器(74，75)能够推动所述第一分隔器(71)沿轴向朝向所述第一滚动轴承(10)移动和/或推动所述第二分隔器(72)沿轴向朝向所述第二滚动轴承(20)移动。
5.根据权利要求4所述的轴承单元，其中，所述润滑剂分隔装置(70)包括第一致动器(74)和第二致动器(75)，其中，所述第一致动器(74)能够推动所述第一分隔器(71)沿轴向朝向所述第一滚动轴承(10)移动，所述第二致动器(75)能够推动所述第二分隔器(72)沿轴向朝向所述第二滚动轴承(20)移动。
6.根据权利要求4所述的轴承单元，其中，所述致动器(74，75)构造为直线电机。
7.根据权利要求4所述的轴承单元，其中，所述润滑剂分隔装置(70)还包括支撑体(73)，所述致动器(74，75)能够安装在所述支撑体(73)处并且所述第一分隔器(71)和/或所述第二分隔器(72)能够在所述支撑体(73)上滑动。
8.根据权利要求4所述的轴承单元，其中，所述润滑剂分隔装置(70)包括在轴向上布置在所述第一滚动轴承(10)和所述第一分隔器(71)之间的第一限流器(76)和/或在轴向上布置在所述第二滚动轴承(20)和所述第二分隔器(72)之间的第二限流器(77)，其中，所述第一限流器(76)包括基本沿径向延伸的环状区段，其中，所述环状区段构造有在圆周方向上分布的轴向通孔。
9.根据权利要求4所述的轴承单元，其中，所述第一分隔器(71)和/或所述第二分隔器(72)在径向内端部构造为含有聚四氟乙烯材料的动态接触部。
10.根据权利要求4所述的轴承单元，其中，所述第一滚动轴承(10)和所述第二滚动轴承(20)均构造为圆锥滚子轴承并且彼此以O型方式布置。
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