CN117366109A - 一种低温升角接触球轴承保持架 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轴承技术领域，具体涉及一种低温升角接触球轴承保持架。该保持架包括位于外侧的开放式半保持架外环及位于内侧的开放式半保持架内环对应连接而成的保持架体，开放式半保持架外环上沿圆周均匀分布外环过梁，相邻外环过梁之间通过圆弧过渡形成一端开口的结构，开放式半保持架内环上沿圆周均匀分布内环过梁，相邻内环过梁之间通过圆弧过渡形成一端开口的结构，由外环过梁、内环过梁一一对应连接所形成的圆周方向上均匀分布兜孔，兜孔用于放置滚动体。该保持架的外环过梁及内环过梁均为轴向非对称结构，整体呈叶片状。该保持架结构可调控轴承腔内温度场及气流场，进而影响散热，实现轴承运行时低温升、低噪音、低能耗等有益效果。
Description
技术领域
本发明属于轴承技术领域，具体涉及一种低温升角接触球轴承保持架。
背景技术
角接触球轴承是精密机床的核心部件，其运动状态直接影响精密机床的加工精度和运转性能。保持架作为滚动轴承的组成元件之一，它是轴承中较为薄弱的一部分，起到将所有滚动体等距隔开使各滚动体均匀地分布在轴承内外圈之间，并引导滚动体在正确轨道上转动的作用，保持架的结构及其运转的稳定性直接影响轴承服役性能。
振动和温升是高速高精密角接触球轴承最关键的两个指标，但关于保持架结构的研究多集中于兜孔间隙及引导间隙对轴承振动的影响上，对温升影响的研究甚少。因为传统的酚醛胶木保持架结构较为简单，可改变的结构参数有限，限制了保持架结构对降低温升方面的探索。但随着工程塑料保持架的应用，其采用的注塑成型工艺为更灵活的结构设计提供了可能，也为保持架结构对降低温升的贡献提供了更多发挥空间。
基于保持架结构的改变，降低轴承运转时的整体温升，有助于高速高精密角接触球轴承的精度提升和服役寿命延长，提高精密机床的加工精度和运转性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温升角接触球轴承保持架，通过优化保持架结构来调控轴承腔内温度场及气流场，进而影响散热，实现轴承运行时低温升、低噪音、低能耗等有益效果。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种低温升角接触球轴承保持架，该保持架由工程塑料一体注塑成型，包括位于外侧的开放式半保持架外环及位于内侧的开放式半保持架内环对应连接而成的保持架体，开放式半保持架外环上沿圆周均匀分布外环过梁，相邻外环过梁之间通过圆弧过渡形成一端开口的结构，开放式半保持架内环上沿圆周均匀分布内环过梁，相邻内环过梁之间通过圆弧过渡形成一端开口的结构，由外环过梁、内环过梁一一对应连接所形成的圆周方向上均匀分布兜孔，兜孔用于放置滚动体，外环过梁端面及内环过梁端面为倾斜面。
所述的低温升角接触球轴承保持架，开放式半保持架外环为外环过梁和外圆环于保持架轴向中心截面一体对接构成，保持架外环过梁为轴向非对称结构，整体呈叶片状，外环过梁的两侧面分别为外环过梁迎风面和外环过梁避风面，外环过梁的内表面与内环过梁的内圆环外壁连接。
所述的低温升角接触球轴承保持架，外环过梁迎风面和外环过梁避风面为轴向对称结构，外环过梁的外表面与外环过梁的中心面相比，外环过梁的外表面梁宽，与内环过梁连接处的外环过梁中心面梁窄。
所述的低温升角接触球轴承保持架，保持架轴向中心截面至外环过梁端面，外环过梁为轴向非对称结构，外环过梁的外表面梁宽逐渐缩短，外环过梁迎风面为偏转角逐渐增大的凸面，外环过梁避风面为凹面。
所述的低温升角接触球轴承保持架，外环过梁迎风面、外环过梁避风面与外环过梁端面的相交线为偏转方向一致的曲线，沿保持架旋转方向，外环过梁的外表面与外环过梁迎风面、外环过梁避风面、外环过梁端面的交点，滞后于外环过梁的中心面与外环过梁迎风面、外环过梁避风面、外环过梁端面的交点。
所述的低温升角接触球轴承保持架，开放式半保持架内环为内环过梁和内圆环于保持架轴向中心截面一体对接构成，保持架内环过梁为轴向非对称结构，整体呈叶片状，内环过梁的两侧面分别为内环过梁迎风面和内环过梁避风面，内环过梁的外表面与外环过梁的外圆环内壁连接。
所述的低温升角接触球轴承保持架，内环过梁迎风面和内环过梁避风面为轴向对称结构，内环过梁的内表面与内环过梁的中心面相比，内环过梁的内表面梁宽，与外环过梁连接处的内环过梁中心面梁窄。
所述的低温升角接触球轴承保持架，保持架轴向中心截面至内环过梁端面，内环过梁为轴向非对称结构，内环过梁的内表面梁宽逐渐缩短，内环过梁迎风面为偏转角逐渐增大的凸面，内环过梁避风面为凹面。
所述的低温升角接触球轴承保持架，内环过梁迎风面、内环过梁避风面与内环过梁端面的相交线为偏转方向一致的曲线，沿保持架旋转方向，内环过梁的内表面与内环过梁迎风面、内环过梁避风面、内环过梁端面的交点，滞后于内环过梁的中心面与内环过梁迎风面、内环过梁避风面、内环过梁端面的交点。
所述的低温升角接触球轴承保持架，在保持架轴向中心截面上，外环过梁与内环过梁相交处形成避让空间；相邻两个外环过梁外表面顶点距离小于滚动体直径，相邻两个内环过梁内表面顶点距离小于滚动体直径，形成上下两个径向锁口。
本发明的设计思想及有益效果：
1、轴承高速运转时，保持架结构对轴承腔内温度场及气流场的影响显著，通过优化保持架结构，将原本对称的侧梁结构改进为向一侧偏转的形似叶片的侧梁结构，来改善调控轴承腔内温度场及气流场，进而实现轴承运行时低温升、低噪音、低能耗等有益效果。
2、轴承运行时的温升是轴承性能的重要考核指标，高温升会导致轴承及主轴变形，严重影响机床加工精度。改进后的结构可加速空气流动，带走更多轴承运转时产生的热量，同时可将原本聚集在侧梁处多余的润滑油脂甩出，降低油脂搅拌生热，通过减少摩擦生热和加速空气流动散热两方面实现低温升。
3、轴承高速运转时，保持架在滚动体的拖拽力作用下也随之高速旋转，但由于受油气阻力、滚动体与保持架的相互作用力、套圈挡边与保持架的摩擦力、保持架偏心旋转及残余不平衡量的影响，保持架会出现不同程度的打滑。侧梁偏转结构的改进，可减小保持架受到的油气阻力及保持架引导面的摩擦，从而降低保持架打滑率，提高保持架运转稳定性，实现低噪音。
4、此外，该结构能显著降低风阻和搅油损失从而实现低能耗。
附图说明
图1是本发明角接触球轴承保持架立体结构示意图。
图2是装配滚动体后本发明角接触球轴承保持架主视图。
图3-图4是装配滚动体后本发明角接触球轴承保持架左视图(图3)及局部放大示意图(图4)。
图5-图6是图2中的A-A截面(即轴向中心截面)图(图5)及局部放大示意图(图6)。
图7-图8是装配滚动体后本发明角接触球轴承保持架右视图(图7)及局部放大示意图(图8)。
图中，a-开放式半保持架外环，b-开放式半保持架内环，c-兜孔，d-滚动体，e-保持架旋转方向，1-外环过梁，11-外环过梁迎风面，12-外环过梁避风面，13-外环过梁端面，14-外圆环，2-内环过梁，21-内环过梁迎风面，22-内环过梁避风面，23-内环过梁端面，24-内圆环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明，但本发明并不限于这些实施例。
如图1、图2所示，本发明提供的低温升角接触球轴承保持架立体结构图及装配滚动体后的主视图，该保持架由工程塑料一体注塑成型，包括位于外侧的开放式半保持架外环a及位于内侧的开放式半保持架内环b对应连接而成的保持架体，开放式半保持架外环a上沿圆周均匀分布外环过梁1，相邻外环过梁1之间通过圆弧过渡形成一端开口的结构，开放式半保持架内环b上沿圆周均匀分布内环过梁2，相邻内环过梁2之间通过圆弧过渡形成一端开口的结构，由外环过梁1、内环过梁2一一对应连接所形成的圆周方向上均匀分布兜孔c，兜孔c用于放置滚动体d，外环过梁端面13及内环过梁端面23为倾斜面。
开放式半保持架外环a为外环过梁1和外圆环14于保持架轴向中心截面一体对接构成，保持架外环过梁1为轴向非对称结构，整体呈叶片状，外环过梁1的两侧面分别为外环过梁迎风面11和外环过梁避风面12，外环过梁1的内表面(即中心面)与内环过梁2的内圆环24外壁连接。外环过梁迎风面11和外环过梁避风面12为轴向对称结构，外环过梁1的外表面与外环过梁1的中心面相比，外环过梁1的外表面梁宽，与内环过梁2连接处的外环过梁1中心面梁窄；保持架轴向中心截面至外环过梁端面13，外环过梁1为轴向非对称结构，外环过梁1的外表面梁宽逐渐缩短，外环过梁迎风面11为偏转角逐渐增大的凸面，外环过梁避风面12为凹面。外环过梁1采用偏转的侧梁结构可降低风阻和搅油损失，将本聚集在侧梁端面处多余的润滑油脂甩出，降低油脂搅拌生热，通过减少摩擦生热和加速空气流动散热两方面实现低温升。
开放式半保持架内环b为内环过梁2和内圆环24于保持架轴向中心截面一体对接构成，保持架内环过梁2为轴向非对称结构，整体呈叶片状，内环过梁2的两侧面分别为内环过梁迎风面21和内环过梁避风面22，内环过梁2的外表面(即中心面)与外环过梁1的外圆环14内壁连接。内环过梁迎风面21和内环过梁避风面22为轴向对称结构，内环过梁2的内表面与内环过梁2的中心面相比，内环过梁2的内表面梁宽，与外环过梁1连接处的内环过梁2中心面梁窄；保持架轴向中心截面至内环过梁端面，内环过梁2为轴向非对称结构，内环过梁2的内表面梁宽逐渐缩短，内环过梁迎风面21为偏转角逐渐增大的凸面，内环过梁避风面22为凹面。优选的，若保持架强度满足工况要求，可适当缩短内环过梁2的长度，在保持架轴向中心截面至保持架外环过梁端面13之间取值。缩短的内环过梁2可进一步减小气帘效应影响，增加轴承腔内的进气量，改善空气流动带走更多热量。
如图3-图4所示，装配滚动体d后，本发明角接触球轴承保持架左视图及局部放大示意图，外环过梁迎风面11、外环过梁避风面12与外环过梁端面13的相交线为偏转方向一致的曲线，沿保持架旋转方向e，外环过梁1的外表面与外环过梁迎风面11、外环过梁避风面12、外环过梁端面13的交点，滞后于外环过梁1的中心面与外环过梁迎风面11、外环过梁避风面12、外环过梁端面13的交点。
如图5-图6所示，图2中的A-A截面图及局部放大示意图，在保持架轴向中心截面上，外环过梁1与内环过梁2相交处形成避让空间，用于存储润滑脂减小滚动体与兜孔侧梁的摩擦，也可消除注塑时内外模具连接处连接痕对兜孔尺寸精度的影响，改善润滑提升运行稳定性。相邻两个外环过梁1外表面顶点距离小于滚动体d直径，相邻两个内环过梁2内表面顶点距离小于滚动体d直径，形成上下两个径向锁口。
如图7-图8所示，装配滚动体d后，本发明角接触球轴承保持架右视图及局部放大示意图，内环过梁迎风面21、内环过梁避风面22与内环过梁端面23的相交线为偏转方向一致的曲线，沿保持架旋转方向e，内环过梁2的内表面与内环过梁迎风面21、内环过梁避风面22、内环过梁端面23的交点，滞后于内环过梁2的中心面与内环过梁迎风面21、内环过梁避风面22、内环过梁端面23的交点。
本发明的低温升角接触球轴承保持架，实际使用时需要生产两种过梁偏转方向的保持架，以配合轴承正转或反转的使用工况。
实施结果表明，本发明保持架适用于高速角接触球轴承，可实现轴承运行时低温升、低噪音、低能耗等有益效果。
Claims (10)
1.一种低温升角接触球轴承保持架，其特征在于，该保持架由工程塑料一体注塑成型，包括位于外侧的开放式半保持架外环及位于内侧的开放式半保持架内环对应连接而成的保持架体，开放式半保持架外环上沿圆周均匀分布外环过梁，相邻外环过梁之间通过圆弧过渡形成一端开口的结构，开放式半保持架内环上沿圆周均匀分布内环过梁，相邻内环过梁之间通过圆弧过渡形成一端开口的结构，由外环过梁、内环过梁一一对应连接所形成的圆周方向上均匀分布兜孔，兜孔用于放置滚动体，外环过梁端面及内环过梁端面为倾斜面。
2.按照权利要求1所述的低温升角接触球轴承保持架，其特征在于，开放式半保持架外环为外环过梁和外圆环于保持架轴向中心截面一体对接构成，保持架外环过梁为轴向非对称结构，整体呈叶片状，外环过梁的两侧面分别为外环过梁迎风面和外环过梁避风面，外环过梁的内表面与内环过梁的内圆环外壁连接。
3.按照权利要求2所述的低温升角接触球轴承保持架，其特征在于，外环过梁迎风面和外环过梁避风面为轴向对称结构，外环过梁的外表面与外环过梁的中心面相比，外环过梁的外表面梁宽，与内环过梁连接处的外环过梁中心面梁窄。
4.按照权利要求2所述的低温升角接触球轴承保持架，其特征在于，保持架轴向中心截面至外环过梁端面，外环过梁为轴向非对称结构，外环过梁的外表面梁宽逐渐缩短，外环过梁迎风面为偏转角逐渐增大的凸面，外环过梁避风面为凹面。
5.按照权利要求2所述的低温升角接触球轴承保持架，其特征在于，外环过梁迎风面、外环过梁避风面与外环过梁端面的相交线为偏转方向一致的曲线，沿保持架旋转方向，外环过梁的外表面与外环过梁迎风面、外环过梁避风面、外环过梁端面的交点，滞后于外环过梁的中心面与外环过梁迎风面、外环过梁避风面、外环过梁端面的交点。
6.按照权利要求1所述的低温升角接触球轴承保持架，其特征在于，开放式半保持架内环为内环过梁和内圆环于保持架轴向中心截面一体对接构成，保持架内环过梁为轴向非对称结构，整体呈叶片状，内环过梁的两侧面分别为内环过梁迎风面和内环过梁避风面，内环过梁的外表面与外环过梁的外圆环内壁连接。
7.按照权利要求6所述的低温升角接触球轴承保持架，其特征在于，内环过梁迎风面和内环过梁避风面为轴向对称结构，内环过梁的内表面与内环过梁的中心面相比，内环过梁的内表面梁宽，与外环过梁连接处的内环过梁中心面梁窄。
8.按照权利要求6所述的低温升角接触球轴承保持架，其特征在于，保持架轴向中心截面至内环过梁端面，内环过梁为轴向非对称结构，内环过梁的内表面梁宽逐渐缩短，内环过梁迎风面为偏转角逐渐增大的凸面，内环过梁避风面为凹面。
9.按照权利要求6所述的低温升角接触球轴承保持架，其特征在于，内环过梁迎风面、内环过梁避风面与内环过梁端面的相交线为偏转方向一致的曲线，沿保持架旋转方向，内环过梁的内表面与内环过梁迎风面、内环过梁避风面、内环过梁端面的交点，滞后于内环过梁的中心面与内环过梁迎风面、内环过梁避风面、内环过梁端面的交点。
10.按照权利要求1所述的低温升角接触球轴承保持架，其特征在于，在保持架轴向中心截面上，外环过梁与内环过梁相交处形成避让空间；相邻两个外环过梁外表面顶点距离小于滚动体直径，相邻两个内环过梁内表面顶点距离小于滚动体直径，形成上下两个径向锁口。
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