CN1253612A - 滚柱轴承 - Google Patents

Abstract

一种滚柱为对称滚筒形的滚柱轴承,具有一个内座圈(13)、一个外座圈(14)和多个滚柱(11),每一滚柱都具有至少一个倒圆的端头,并且该轴承属于这样一种型式,其滚柱和滚道的纵剖面轮廓具有基本相同的曲率半径,从而在正常运转条件下,滚柱可在滚道之间沿轴向移动,而不会在滚道上受到轴向约束,这样便可允许滚道有较小的不对准和轴向的位移能力,其特征为,端部倒圆区的长度(dl)小于滚柱长度(la)的5%,并且端部倒圆区是在轴向上滚柱曲率的弯转超过滚柱正常曲率0.1°时开始的,滚柱的端部倒圆还可用下列关系来确定:r/la≥0.35适用于上达0.7°的γ值,及r/la≥0.2适用于在0.7°和1.4°之间的γ值。

Description

滚柱轴承

本发明涉及一种滚柱轴承，其滚柱为对称的滚筒形，该轴承具有一个内座圈、一个外座圈和多个滚柱，每一滚柱都具有至少一个倒圆的端头，并且该轴承属于这样一种型式，其滚柱和滚道的纵剖面轮廓具有基本相同的曲率半径，该曲率半径大于在垂直于滚道的方向上测量时从外滚道到轴承轴线的距离，从而在正常运转条件下，滚柱可在滚道之间沿轴向移动，而不会在滚道上受到轴向阻碍，这样便可允许滚道有较小的不对正和轴向的位移能力。

在这样的一种轴承内，滚柱端头通常有一倒角部。在倒角部和滚柱的其余部分之间通常有一较尖锐的边。在具有对称滚筒形滚柱的这种型式的滚柱轴承中，特别是当用在基本垂直的轴线上如图1所示时，在未受载荷区带内的滚柱会向外移动到内部径向间隙所允许的程度。这样在倒角部和滚柱其余部分之间的较尖锐的边便会与滚道接触。当继续旋转时，滚柱被迫重新回到正常位置，即，使它向中心移动，这样便会在应力、使用寿命和润滑油膜厚度上引起问题。这些问题可这样解决，即，可将倒角部和滚柱其余部分之间的较尖锐的边按照一定的标准来倒圆。

瑞典专利SE-C8404813-1曾示出这种型式的轴承，其中滚柱和滚道的纵向剖面轮廓具有基本相同的曲率半径，该曲率半径大于在垂直于滚道的方向上测量时从外滚道到轴承轴线的距离，从而在正常运转条件下，滚柱可在滚道之间沿轴向移动，而不会在滚道上受到轴向阻碍，这样便可允许滚道有较小的不对正和轴向的位移能力。这种轴承特别容易受到上述这些问题的影响。

美国专利US-A-4,802,775曾公开一种滚柱轴承，其滚柱具有倒圆的端部。该轴承具有一个内座圈、一个外座圈和多个布置在这些座圈之间的滚柱。在每一个滚柱的最大直径、每一个滚柱的长度及在滚柱的滚动表面和倒角部间的接触部的曲率半径之间有如下的预定关系： $0.04\sqrt{\left(\mathrm{Dalr}\right)}\≤\mathrm{Rk}\≤0.20\sqrt{\left(\mathrm{Dalr}\right)}$ 其中Rk、Da和lr分别指曲率半径、滚柱的最大直径和滚柱的长度。在这轴承中，曲率半径不够大，以致不能确定使应力小到上述问题不会发生的程度。

本发明的目的是要在上面所说的这种具有对称滚筒形滚柱的滚柱轴承内，特别是但不仅仅是当用在基本垂直的轴线上时，防止在运转中出现有关应力、使用寿命和润滑油膜厚度的问题。在滚柱上设有端部下降或倒圆区(end drop zone)，在该区内的滚柱端部具有比滚筒形滚柱本身的曲率半径小得多的纵向曲率半径。这种布置造成切向接触，即滚柱被滚道沿着一个线段支承着，因此可以防止在滚柱和滚道之间的接触不是在一个线段上而是在一个点上时所会出现的一些运转上的问题。

在上述这种滚柱轴承内，为了达到本发明的目的，滚柱端头的倒圆部应遵照下列这些特征准则：

1)倒圆端部的最小半径，也被称为最小端部倒圆或称下降半径，是一个重要特征，如果太小，接触应力将会过高。而且，润滑油膜厚度应至少为滚柱中央油膜厚度的一半。

2)滚柱倒圆端部的最大长度，也被称为最大端部倒圆或下降长度，也是一个重要特征，如果太长，将会不必要地减少载有载荷的接触。

3)滚柱倒圆端部的最小长度，也被称为最小端部倒圆或下降长度，是一个很重要的特征，如果太短，那么切向接触就会太短，上述运转上的问题将会依然存在。

4)端部倒圆或下降半径并不必须恒定。

下面本发明将结合代表较优实施例的附图进一步说明。

图1示出通过一个传统滚柱轴承的横剖面，该轴承的轴线被布置在垂直的方向，滚柱处在“下坠”位置。

图2为一滚柱轴承的滚柱的视图，该图并放大地示出滚柱上设有倒圆端部的区域。

图3为一轴承的剖视图。

图4为一图解示出端部倒圆区的倒圆部曲率如何能按照本发明变化。

图1示出一个具有对称滚筒形滚柱的滚柱轴承。该轴承具有一个内座圈13、一个外座圈14和多个设在两个座圈之间的滚柱11。另外，所说轴承还属于这样一个型式，其滚道的曲率半径要比从滚道上任一点到轴承纵轴线的半径大得多，并且滚柱的曲率半径至少基本上相当于滚道的曲率半径。再者，滚柱的轴向运动并不受到滚道边界上的突缘或类似物的阻挡。这样轴承便能允许滚道有较小的不对正和轴向运动。但这也意味着这种轴承容易发生上面所说的这些问题，特别是当轴承被安装在一基本垂直的轴线上时。

图2示出本发明的一个较优实施例。其中被用在滚柱轴承内的滚柱具有对称的滚筒形，该轴承属于上面所说的形式。滚柱至少在其一端具有额外的倒圆，这个倒圆的曲率比滚柱本身的曲率还要大，被称为端部倒圆或端部下降。端部倒圆延伸越过一个区即端部倒圆区，该区有一长度dl，位在这个额外倒圆开始处和滚柱的有效端头之间。在附图中，“R”指滚柱的纵向曲率半径，“r”为端部倒圆区的倒圆半径。“Δr”为轴承内部的径向间隙，见图3。所说滚柱的有效长度“la”在图2中被定义为滚柱能与滚道接触的轴向长度，其中滚柱倒角部的长度通常并不包括在内。

滚柱和滚道最好为切向接触，因为这样可造成较低的应力。为了得到这种切向接触，端部倒圆的几何尺寸应按下述方式安排。

没有必要将端部倒圆做得太长，致使出现的间隙比一个滚柱在接触一个环时所会发生的典型弹性挠曲大得多。如果这样，将会不必要地减少载有载荷的接触，这会减少滚柱轴承的寿命。曾经证明如果端部倒圆的长度超过有效滚柱长度的5％，滚道寿命的减少将大于25％。因此应该避免采用较长的端部倒圆区，最好端部倒圆长度约为有效滚柱长度la的2％，这样会使寿命减少低于10％。

除了上述以外，还应考虑端部倒圆半径。端部倒圆半径r为在图2中示出的半径。根据应力，假定轴承受到最大的速率和最大的载荷，那么端部倒圆半径r应由下列关系来定：r/la≥0.35，其中la为有效滚柱长度。此外，端部倒圆半径r也可根据润滑油膜厚度而从下列关系来定：r/la≥0.2，适用于r/Dw＝0.5，假定la为2.5Dw，Dw指滚柱的直径。

图4意味着端部倒圆半径r并非必需沿着端部倒圆区恒定而是可变化的。端部倒圆区的开始和终止可通过一个斜度渐增的角度γ来确定，如图2所示。端部倒圆区的范围在0.1°到1.4°之间。

在图4中示出了端部倒圆半径可变化的区域。

应该注意到本发明的范围并不仅限于图中所示的实施例，半径的变化可通过不同的途径被形成。例如，滚柱的倒圆表面的半径可这样变化使在滚柱端头的所说半径略小于在滚柱弯曲侧即中腹曲线另一端的半径。半径的变化还可用在一连串连接的圆弧上，每一圆弧都可有不同的半径，而且，这个圆弧序列可有连续递减的半径。

Claims (3)

1.一种滚柱为对称滚筒形的滚柱轴承，具有一个内座圈(13)、一个外座圈(14)和多个设在所说座圈之间的滚柱(11)，每一滚柱都具有至少一个倒圆的端头，并且该轴承属于这样一种型式，其滚柱和滚道的纵剖面轮廓具有基本相同的曲率半径，该曲率半径大于在垂直于滚道的方向上测量时从外滚道到轴承轴线的距离，从而在正常运转条件下，滚柱可在滚道之间沿轴向移动，而不会在滚道上受到轴向约束的阻碍，这样便可允许滚道有较小的不对准和轴向的位移能力，其特征为，

端部倒圆区的长度(dl)小于滚柱长度(la)的5％，并且端部倒圆区是在轴向上滚柱曲率的弯转超过滚柱正常曲率0.1°时开始的；

滚柱的端部倒圆还可另外用下列关系来确定：

对上达0.7°的γ值，r/la≥0.35

对0.7°和1.4°之间的γ值，r/la≥0.2

其中r为所说滚柱端部倒圆的半径，la为所说滚柱的有效长度，而γ为端部倒圆曲率相对于滚柱本身曲率的角度。

2.按照权利要求1的滚柱轴承，其特征为，在滚柱接触区的过渡处，端部倒圆区的半径(r)小于滚柱长度(la)的2倍。

3.按照权利要求1或2的滚柱轴承，其特征为，在从滚柱接触区的过渡处到滚柱终端的方向上，端部倒圆区的半径r逐渐减少。

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