CN117145871B - 一种高强度轻量化高速深沟球轴承用保持架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度轻量化高速深沟球轴承用保持架，包括保持架主体、支撑梁和加强筋，保持架主体上均匀布设有多个兜孔，兜孔用于放置轴承的滚珠，将轴承的滚珠进行等距布设，在轴承高速运动过程中对滚珠起到支撑作用，放置滚珠之间的间距发生变化；加强筋均匀布设在支撑梁上，通过加强筋的设置，便于提高保持架主体的整体强度，也可以通过加强筋对保持架整体的质心进行配置，防止保持架整体在高速转动过程中，由于质心不均匀的问题引发的兜孔部位变形磨损；保持架主体呈圆环状，支撑梁布设在保持架主体的环形下端面上，且支撑梁沿着保持架主体的圆周内壁布设，通过适当缩小支撑梁直径可以增加支撑梁的径向支撑强度，提高保持架主体的强度。
Description
技术领域
本发明属于轴承技术领域，具体涉及一种高强度轻量化高速深沟球轴承用保持架。
背景技术
深沟球轴承是通用性强、用途广、生产量较大的一种轴承。深沟球轴承主要用于承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷，主要用于汽车、通用电动机、家用电器、仪表、内燃机、铁路车辆、装卸搬运机械、各种产业机械等，深沟球轴承的质量稳定性是轴承行业的基石，影响着机械行业的发展。
保持架作为深沟球轴承的基本元件之一，在深沟球轴承中使滚动体保持一定的间隔以免互相接触产生碰撞，从而使其进行圆滑的正常滚动，防止滚动体脱落并改善轴承的润滑程度。
目前市面上的深沟球轴承保持架主要存在以下不足，（1）保持架兜孔与兜孔之间的环状体比较厚重，导致保持架的质心不均匀，不均匀的质心会引起保持架的高频涡动，轴承高速运转过程中兜孔部位容易发生变形磨损；（2）保持架整体重量较大，不能满足高速电机轴承轻量化设计要求。
申请号为CN201180016440.0的发明公开了一种滚动轴承和冠形保持架，该滚动轴承为夹设于内外圈之间的多个滚珠被保持架所保持的滚动轴承，其中，保持架为冠状且具有兜孔，该兜孔的一部分在环状体的一个侧面上开放、将滚珠保持于其内部，保持架在环状体的圆周方向的多个部位具有兜孔，在环状体中的沿圆周方向邻接的兜孔之间设置存留润滑脂的润滑脂接纳凹部，保持架设置连通口，连通口与该润滑脂接纳凹部和兜孔连通，通过滚珠和保持架的相对动作，将附着于滚珠上的润滑脂移向润滑脂接纳凹部中。上述保持架的不足在于，（1）兜孔与兜孔之间的环状体比较厚重，导致保持架的质心不均匀，导致轴承高速运转过程中兜孔部位容易发生变形磨损，（2）保持架的结构设计较差，导致保持架的强度不足，不能满足高速电机的转动需求。
发明内容
针对以上不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度轻量化高速深沟球轴承用保持架，在保证轴承支架轻量化的同时保证轴承强度。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是，
一种高强度轻量化高速深沟球轴承用保持架，包括
保持架主体，用于对轴承的滚珠进行支撑；
支撑梁，布设在保持架主体的内侧，以通过缩小支撑梁直径增加支撑梁强度；
加强筋，均匀布设在支撑梁上，以配置所述保持架的质心分布。
作为本发明的一种优选方案，所述加强筋与保持架主体连接。
作为本发明的一种优选方案，所述保持架主体上均匀布设有多个兜孔，加强筋布设在相邻的兜孔之间。
作为本发明的一种优选方案，所述兜孔底部、支撑梁外侧壁之间形成朝向所述保持架外侧的减重槽，加强筋布设在减重槽内。
作为本发明的一种优选方案，相邻兜孔之间通过连接梁固定连接，加强筋与连接梁固定连接。
作为本发明的一种优选方案，所述支撑梁相对所述保持架的轴线倾斜设置。
作为本发明的一种优选方案，所述支撑梁包括倾斜环部和连接在倾斜环部两侧的第一连接环部和第二连接环部，倾斜环部相对所述保持架的轴线倾斜设置。
作为本发明的一种优选方案，所述保持架主体的厚度由上至下增大。
作为本发明的一种优选方案，所述第一增厚斜面上设有环形切面，以在第一增厚斜面所在位置形成进油台阶。
作为本发明的一种优选方案，所述保持架主体的外侧壁上设有直径不同的第一环形面和第二环形面，使得保持架主体的外侧壁形成进油台阶。
本发明的有益效果是，（1）通过加强筋增加保持架主体的强度，从而增加保持架的整体强度，并且通过加强筋对保持架整体的质心进行配置，从而防止保持架整体高速旋转过程中引发的兜孔部位新变磨损，从而提高保持架整体的使用寿命，使得保持架整体更适应高速运行。
（2）通过在保持架主体的内侧边沿上设置支撑梁，减少保持架主体的支撑梁数量，同时小直径的支撑梁可以为保持架主体提供更大的支撑力，从而进一步提高保持架主体的强度。
附图说明
图1是本保持架的结构示意图。
图2是图1转过一定角度后的结构示意图。
图3是本保持架的半剖示意图。
图4是本高速深沟球轴承用保持架的超速实验数据图。
图5是本高速深沟球轴承用保持架的急加减速试验图。
附图标记：1保持架主体，1-1兜孔，1-2连接梁，1-3第一增厚斜面，1-4第二增厚斜面，1-5环形切面，1-7开口型环状体，1-8内侧弧面，1-9外侧弧面，1-10抱接部，1-11增厚区，2支撑梁，2-1倾斜环部，2-2第一连接环部，2-3第二连接环部，3加强筋，外侧面3-1。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步描述。
如图1、图2所示，一种高强度轻量化高速深沟球轴承用保持架，包括保持架主体1、支撑梁2和加强筋3，保持架主体1上均匀布设有多个兜孔1-1，兜孔1-1用于对轴承的滚珠进行放置，从而将轴承的各个滚珠进行等距布设，在轴承高速运动过程中对滚珠起到支撑作用，放置滚珠之间的间距发生变化；加强筋3均匀布设在支撑梁2上，通过加强筋3的设置，一方面便于提高保持架主体1的整体强度，另一方面，可以通过加强筋3对保持架整体的质心进行配置，防止保持架整体在高速转动过程中，由于质心不均匀的问题引发的兜孔1-1部位变形磨损；保持架主体1呈圆环状，支撑梁2布设在保持架主体1的环形下端面上，且支撑梁2沿着保持架主体1的圆周内壁布设，通过适当缩小支撑梁2直径可以增加支撑梁2的径向支撑强度，从而提高保持架主体1的强度。
保持架主体1包括开口型环状体1-7、连接梁1-2，在每个开口型环状体1-7内形成兜孔1-1，从而在每个开口型环状体1-7内布置一个滚珠，相邻的开口型环状体1-7之间通过连接梁1-2进行固定连接。由于用于形成兜孔1-1的开口型环状体1-7比较厚重，容易使得保持架主体1的质心不均匀，不均匀的质心会引起保持架的高频涡动，轴承高速运转过程中兜孔部位容易发生变形磨损，为保证保持架整体的质心均匀性，将加强筋3布设在相邻的开口型环状体1-7之间，且与连接梁1-2连接，从而实现加强筋3与保持架主体1连接；作为一种优选的方案，为进一步保证保持架整体的质心均匀性，加强筋3与连接梁1-2垂直连接。
如图3所示，开口型环状体1-7的厚度由上至下增大，且开口型环状体1-7的上端呈开口状，通过上小下大的开口型环状体1-7结构，可以减小保持架主体1的整体质量，并且开口型环状体1-7的下端厚度较大，可以保证开口型环状体1-7对滚珠的支撑性能。
由于开口型环状体1-7的厚度由上至下增大，开口型环状体1-7的下部强度较大，为进一步保证保持架主体1的强度，将连接梁1-2相对兜孔1-1中心所在平面向下偏移设置；由于开口型环状体1-7的上端为开口结构，这种单边开口结构会导致质心偏离，并且在保持架主体1高速旋转的过程中，受到保持架主体1受到较大的离心力，开口型环状体1-7的开口会增大，导致连接梁1-2受到较大的拉力，容易使得连接梁1-2发生断裂，通过将连接梁1-2适当向下偏移式连接在开口型环状体1-7上，从而进一步增加保持架主体1的强度；作为一种优选的实施方式，兜孔1-1中心所在平面位于连接梁1-2的上下平面之间，连接梁1-2上端面、兜孔1-1中心所在平面之间的间距与连接梁1-2下端面、兜孔1-1中心所在平面之间间距的比值为0.5-0.7。
本实施例中，开口型环状体1-7的上端为相互平行的内侧弧面1-8和外侧弧面1-9，使得开口型环状体1-7的上端形成上下厚度一致的抱接部1-10，在抱接部1-10的下方形成增厚区1-11，增厚区1-11的内外两侧包括第一增厚斜面1-3和第二增厚斜面1-4，第一增厚斜面1-3与外侧弧面1-9连接，第二增厚斜面1-4与内侧弧面1-8连接，支撑梁2与第二增厚斜面1-4连接。
作为一种优选的实时方式，由于支撑梁2、第二增厚斜面1-4，使得开口型环状体1-7的内侧强度较大，即，第二增厚斜面1-4所在位置的强度大于第一增厚斜面1-3所在位置的强度，为进一步减小本保持架的质量，第二增厚斜面1-4的高度小于第一增厚斜面1-3，使得开口型环状体1-7的外侧增厚厚度大于开口型环状体1-7的内侧增厚厚度，在保证开口型环状体1-7整体强度的情况下，适当减小第二增厚斜面1-4所在区域的增厚厚度来降低保持架主体1的质量。
在第一增厚斜面1-3的底部设有环形切面1-5，环形切面1-5、外侧弧面1-9之间设有一定的径向位置差，从而在第一增厚斜面1-3所在位置形成进油台阶，便于润滑油通过进油台阶进入兜孔1-1内，同时环形切面1-5可以减小保持架主体1的底部厚度，从而防止保持架主体1与轴承的外圈发生干涉。
支撑梁2布设在相邻开口型环状体1-7底部、支撑梁2下端面围成的区域内，且由于支撑梁2沿着保持架主体1的圆周内壁布设，使得相邻开口型环状体1-7底部、支撑梁2下端面、支撑梁2圆周外侧壁之间形成减重槽4，减重槽4的开口朝向保持架主体1的外侧设置，使得保持架主体1的圆周内壁为光面结构，从而防止污物、碎屑等物质残留在保持架主体1的内壁上，从而防止污物、碎屑等物质对轴承的滚珠造成伤害。本实施例的加强筋3布设在减重槽4内，通过减重槽4的槽型结构来减小保持架整体的重量，并且将加强筋3布设在减重槽4内可以保证保持架整体的质心均匀性，也提高了加强筋3的布置合理性。
如图3所示，支撑梁2包括倾斜环部2-1、第一连接环部2-2和第二连接环部2-3，第一连接环部2-2、第二连接环部2-3分别连接在倾斜环部2-1的两侧，倾斜环部2-1相对保持架整体的轴线倾斜设置；常态下支撑梁2为等直径圆环，即，支撑梁2的截面为呈竖直状，通过倾斜环部2-1的设置，增加了支撑梁2的截面长度，从而增加支撑梁2的有效面积，以保证支撑梁2的强度效果，进一步提高保持架整体的强度。本实施例中的倾斜环部2-1与第二增厚斜面1-4适配，即，倾斜环部2-1的内侧面与第二增厚斜面1-4位于同一圆环面上，保证保持架的圆周内壁为光滑的圆心；第一连接部2-2与内侧弧面1-8为与同一平面上。
第二连接环部2-3朝向开口型环状体1-7的底部延伸，且第二连接环部2-3的地面与开口型环状体1-7的底面位于同一平面上，在保证第二连接环部2-3有效的前提下，减小第二连接环部2-3对保持架整体的重量影响。
加强筋3的两端分别与连接梁1-2的下端面、第二连接环部2-3的底部连接，即，加强筋3外侧面3-1的上端边缘与连接梁1-2下端面的边缘连接，加强筋3外侧面3-1的下端边缘与第二连接环部2-3下端面的边缘位连接，并且连接梁1-2、第二连接环部2-3之间设有一定的径向位置差，使得加强筋3的外侧面3-1呈倾斜设置，从而在减重槽4内形成呈三角形布设的加强筋3。
在一些实施例中，外侧面3-1与倾斜环部2-1平行设置，使得外侧面3-1、第一连接环部2-2之间形成一个三角形结构，外侧面3-1、第二连接环部2-3之间形成另一个三角形结构，从而保证加强筋3可以有效的提高本保持架的强度；优选的，外侧面3-1、倾斜环部2-1之间设有一定的夹具，保证在减重槽4内形成一个连续的加强筋3，进一步提高本保持架的强度。
如图4、图5所示，本高速深沟球轴承用保持架可以在32000rpm转速下运行，远远超出市面上深沟球轴承保持架所能承受的最大转速；并且本高速深沟球轴承用保持架的耐久性能较高，在进行40000次循环498小时的急加减速试验后仍未发生损坏，由此试验数据可以证明，本申请保持架的质量更轻，同时，可以承受远大于市面保持架所能承受的运行速度，并且可以持续在急加减速环境下持续工作，耐久性能好。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
尽管本文较多地使用了图中附图标记对应的术语，但并不排除使用其它术语的可能性；使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种高强度轻量化高速深沟球轴承用保持架，其特征在于，包括：
保持架主体（1），用于对轴承的滚珠进行支撑，其内设有兜孔（1-1）；
支撑梁（2），布设在保持架主体（1）的内侧，以通过缩小支撑梁（2）直径增加支撑梁（2）强度；
加强筋（3），均匀布设在支撑梁（2）上，以配置所述保持架的质心分布；
保持架主体（1）包括开口型环状体（1-7）、连接梁（1-2），加强筋（3）与连接梁（1-2）垂直连接，连接梁（1-2）相对兜孔（1-1）中心所在平面向下偏移设置。
2.根据权利要求1所述的一种高强度轻量化高速深沟球轴承用保持架，其特征在于，所述加强筋（3）与保持架主体（1）连接。
3.根据权利要求2所述的一种高强度轻量化高速深沟球轴承用保持架，其特征在于，所述保持架主体（1）上均匀布设有多个兜孔（1-1），加强筋（3）布设在相邻的兜孔（1-1）之间。
4.根据权利要求3所述的一种高强度轻量化高速深沟球轴承用保持架，其特征在于，所述兜孔（1-1）底部、支撑梁（2）外侧壁之间形成朝向所述保持架外侧的减重槽（4），加强筋（3）布设在减重槽（4）内。
5.根据权利要求3所述的一种高强度轻量化高速深沟球轴承用保持架，其特征在于，相邻兜孔（1-1）之间通过连接梁（1-2）固定连接，加强筋（3）与连接梁（1-2）固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种高强度轻量化高速深沟球轴承用保持架，其特征在于，所述支撑梁（2）相对所述保持架的轴线倾斜设置。
7.根据权利要求1所述的一种高强度轻量化高速深沟球轴承用保持架，其特征在于，所述支撑梁（2）包括倾斜环部（2-1）和连接在倾斜环部（2-1）两侧的第一连接环部（2-2）和第二连接环部（2-3），倾斜环部（2-1）相对所述保持架的轴线倾斜设置。
8.根据权利要求1所述的一种高强度轻量化高速深沟球轴承用保持架，其特征在于，所述保持架主体（1）的厚度由上至下增大。
9.根据权利要求8所述的一种高强度轻量化高速深沟球轴承用保持架，其特征在于，所述保持架主体（1）的内外两侧侧壁上分别设有第一增厚斜面（1-3）和第二增厚斜面（1-4）。
10.根据权利要求9所述的一种高强度轻量化高速深沟球轴承用保持架，其特征在于，所述第一增厚斜面（1-3）上设有环形切面（1-5），以在第一增厚斜面（1-3）所在位置形成进油台阶。
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