CN1624349A - 用于机床的滚动轴承和心轴的密封装置 - Google Patents

用于机床的滚动轴承和心轴的密封装置 Download PDF

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Abstract

一种轴承组件，包括：双行圆柱形滚子轴承，其不具有密封件，但具有被密封在其内部空间的润滑油。具有密封件的双行径向止推滚珠轴承与双行圆柱形滚子轴承的一个端面并列设置。试车期间，被密封在双行圆柱形滚子轴承中的部分润滑油粘结至面对圆柱形滚子轴承的内部空间的径向止推滚珠轴承的其中一个密封件。这样，增加了被密封在圆柱形滚子轴承内的内部空间的润滑油的初始量，由此延长其寿命。

Description

用于机床的滚动轴承和心轴的密封装置
技术领域
本发明涉及一种用于机床的密封滚动轴承和心轴的密封装置，该滚动轴承不具有密封件但具有被密封在其内部空间中的润滑油，以及由该密封装置密封的滚动轴承支撑的心轴。
背景技术
诸如机床的心轴之类的各种工业机械的转轴由用于支撑径向负载的多个滚动轴承或者单个双行滚动轴承、以及用于支撑轴向负载的多个滚动轴承或者单个双行滚动轴承进行支撑。滚动轴承通常在轴承壳体中设置成行。如果这种不同类型的滚动轴承在轴承壳体中设置成行，轴承壳体则可以设有用于压住最前面的滚动轴承的前端盖、和/或在相邻轴承之间和/或最后面的轴承的后端面和轴承壳体的后端壁之间设置隔件。
用于支撑工业机械的转轴的滚动轴承具有被密封在其内部空间中的润滑油。在一些高速运行之前需要试车的机床中，例如车床，在试车之前过量的润滑油被密封在轴承内部空间中。试车(run-in)之后，由于在轴承正常运行期间，在轴承内部空间中所出现的相对大量的这种不稳定的润滑油容易突然粘结在滚动部件之间、或者滚动部件和其它轴承部件之间，从而在轴承正常高速运行期间，会急剧地增加对滚动部件滚动运动的阻力，因此要清除没有在轴承内表面上形成薄膜的过量的润滑油。这样，可能引起轴承中非正常的温度上升。
试车之后在轴承内表面上形成薄膜的润滑油的数量不超过轴承内部空间体积的10％。试车之后形成薄膜的润滑油在轴承正常高速运行期间逐渐提供到滚动部件的滚动表面。但是，由于试车之后用于形成薄膜的润滑油初始量如上所述相对较少，向滚动表面提供润滑油很容易不久就短缺。这样可能缩短轴承的寿命。
作为针对这种问题的对策，许多传统滚子(roller)轴承使用安装在外环上的密封件。采用这种结构，密封件的内表面增加到润滑油在其上形成薄膜的轴承的整个内表面区域，从而在试车之后增加了被密封在轴承内的润滑油初始量。密封件安装在外环，从而使密封件用于防止润滑油泄露，轴承正常运行期间，润滑油由于离心力而很容易径向地移动。
一些传统圆柱形滚子滚子轴承也具有安装在外环的类似密封件(如在日本实用新型出版物JP7-46815中公开的)。但实际上，这种圆柱形滚子轴承非常不普及。这是因为在组装之前，最终用户不得不分开圆柱形滚子轴承的外环，以调节径向轴承间隙。因此，安装在外环的密封件很可能成为主要障碍。而且，这种密封件由于轴承部件的移动而在运输期间容易损坏。
因此，特别需要本发明，相应地，本发明的目的是增加被密封轴承内部空间内的润滑油的初始量，而不需要把密封件安装在外环，从而延长轴承的寿命。
发明内容
根据本发明，提供一种轴承组件，包括：第一滚动轴承，不具有密封件，但具有用于在其内密封润滑油的内部空间；以及第二滚动轴承，其与第一滚动轴承的一个端面并列设置，该第二轴承具有至少一个靠近第一滚动轴承的一个端面的密封件。
采用这种结构，第一滚动轴承中的润滑油粘结第二滚动轴承的至少一个密封件的轴向外表面。这样增加了试车之后被密封在第一滚动轴承内的润滑油的初始量，由此延长第一滚动轴承的寿命。
根据本发明的另一方面，提供的轴承组件包括：第一滚动轴承，其不具有密封件，但具有用于在其内密封润滑油的内部空间；以及第二滚动轴承，其与第一滚动轴承的一个端面并列设置；以及设置在第一滚动轴承的一个端面和第二滚动轴承之间的环形密封板。
采用这种结构，第一滚动轴承中的润滑油粘结在面对第一滚动轴承的内部空间的环形密封板的表面上。这样增加了试车之后被密封在第一滚动轴承内的润滑油的初始量，由此延长第一滚动轴承的寿命。
根据本发明的另一方面，提供的轴承组件包括：滚动轴承，其不具有密封件，但具有用于在其内密封润滑油的内部空间；以及盖体或者隔件，其与滚动轴承的一个端面并列设置；盖体或者隔件具有面对滚动轴承内部空间并设有用于延伸表面的整个圆周的凹槽的表面。
采用这种结构，滚动轴承中的润滑油保存在凹槽中。这样增加了试车之后被密封在第一滚动轴承内的润滑油的初始量，由此延长了第一滚动轴承的寿命。
优选地，不具有滚动轴承的滚动轴承是单行径向止推滚珠轴承或者双行圆柱形滚子轴承。
优选地，被密封在第一滚动轴承的内部空间中的润滑油的量是内部空间体积的10-35％。如果该数值低于10％，轴承正常高速运行期间，润滑油的不充分润滑将很困难。如果润滑油含量超过35％，润滑油则可能粘结在滚动部件之间或者滚动部件和其它滚动部分之间，从而增加而不是降低滚动阻力。
根据本发明所述的轴承组件最有利于运用于支撑机床的心轴。
附图说明
通过下面参照附图所作的说明，本发明的其它特征和目的将变得清楚。
图1是将其用于支撑机床的心轴时的根据本发明的第一实施例所述的轴承组件的纵向剖视图；
图2是图1的局部放大剖视图；
图3是将其用于支撑机床的心轴时的根据本发明的第一实施例所述的轴承组件的纵向剖视图；
图4是图3的局部放大剖视图；
图5将其用于支撑机床的心轴时的根据本发明的第一实施例所述的轴承组件的纵向剖视图；
图6A和6B是图5的局部放大剖视图；
图7是具有单行圆柱形滚动轴承的轴承组件的纵向剖视图；
图8是图7的局部放大剖视图；
图9是曲线图，示出在图3所示的机床的心轴以不同的速度转动之前和之后，根据所述的径向止推滚珠轴承的外环的温度差别。
具体实施方式
现在参照附图，如图1和2所示，第一实施例是用于支撑机床的心轴的轴承组件。该轴承组件包括安装在轴承壳体2中用于支撑径向负载的双行圆柱形滚子轴承、以及安装在位于轴承3后部的轴承壳体2中用于支撑轴向负载的径向止推滚珠轴承4。双行圆柱形滚动轴承3没有密封件。双行径向止推滚珠轴承4具有安装在其外环4a的密封件5。
双行圆柱形轴承3包括外环3a，该外环具有压向轴承壳体2的前盖体6的前端面；以及内环3b，该内环具有锥形钻孔，该钻孔中容纳心轴1并压向插接在心轴1上的套件7。双行圆柱形滚子3c被保持器3d固定。双行径向止推滚珠轴承4的外环4a通过隔件8压向轴承壳体2的后端壁，并进一步包括被分成两个分离部件的内环4b，这两个分离部件被压环9保持就位，从而不滑出心轴1。双向滚子4c被保持器4d固定。
在机床试车过程中，如图2所示，润滑油A不但粘结在两个外环3a和4a的径向内表面，而且还粘结到双行径向止推滚珠轴承4的两个密封件5的径向内表面以及前密封件5的径向外表面。试车之后，任何没有粘结在这些轴承部分的过量润滑油A都清除。径向止推滚珠轴承4的前密封件5的径向外表面增加至圆柱形滚动轴承3中润滑油A可以粘结的整个表面区域。这样就增加了被密封在无密封双行圆柱形滚动轴承3中的润滑油A的初始量、以及被密封在双行径向止推滚珠轴承4中的润滑油的初始量。
图3和4示出了第二实施例，其不同于第一实施例的是，代替单个双行径向止推滚珠轴承4，而使用了两个单行径向止推滚珠轴承10，而且代替前密封件5，在无密封件的双行圆柱形滚动轴承3和前部单行径向止推滚珠轴承10之间设置环形密封板11。除此之外，本实施例和第一实施例相同。即，后密封件5设置在后部单行径向止推滚珠轴承10的后端，后部径向止推滚珠轴承10通过隔件8压向轴承壳体2的后端壁，而且其内环10b被压环9保持就位，从而不滑出心轴1。
在此实施例中，在机床试车过程中，润滑油A不但粘结在外环3a和10a的径向内表面，而且还粘结到密封板11的两侧(参见图4)。这样就增加了被密封在无密封双行圆柱形滚动轴承3中的润滑油A的初始量、以及被密封在无密封件的单行径向止推滚珠轴承10前部的润滑油初始量，还有被密封在具有密封件5的后部单行径向止推滚珠轴承10中的润滑油的初始量。
图5和6示出了第三实施例，其不同于第二实施例的是，双行圆柱形滚子轴承3和两个单行径向止推滚珠轴承10都没有密封件，而且在前盖体6的径向内表面，即其面对双行圆柱形滚动轴承3的内部空间的表面和面对后部单行径向止推滚珠轴承10的内部空间的隔件8的表面，分别形成凹槽6a和8a，由此延伸各自表面的整个圆周。除此之外，第三实施例和第二实施例相同。
在此实施例中，在机床试车过程中，润滑油A部分粘结在外环3a和10a的径向内表面，并部分地定位在盖体6和隔件8的凹槽6a和8a中。这样，就增加了被密封在无密封双行圆柱形滚子轴承3和无密封件的单行径向止推滚珠轴承10中的润滑油A的初始量。
(评估测试)
在下述条件下，在确定每一次测试之前和之后，在较少密封的径向止推滚珠轴承10中密封不同数量的润滑油、而且无密封件的径向止推滚珠轴承10的外环10a的温度不同时，通过高速转动心轴1，而使如图3所示的第二实施例的轴承组件运行。无密封件的径向止推滚珠轴承10内径测量值为70毫米，外径为110毫米，宽度为20毫米。
被密封的润滑油量(相对于无密封件的径向止推滚珠轴承10的内部空间的体积的百分比)为：15％、25％和35％。
rpm：3000、6000、9000、12000和15000rpm
在每次测试中，轴承组件连续运行24小时，并不进行外部冷却。
图7和8示出了轴承组件的另一实施例，其包括单行圆柱形滚子轴承3来代替图1所示的双行圆柱形滚子轴承3。虽然未示出，第二或第三实施例所述的双行圆柱形滚子轴承3也可以由单行圆柱形滚子轴承代替，如图7所示。
图9示出了测试结果。如图所示，在任何测试之前和之后的无密封件的径向止推滚珠轴承的外环的温度差大约为10摄氏度，这是很小的可忽略值。因此，测试结果清楚地表明，即使在被密封的润滑油的量增加到35％，其远大于传统上限，即10％，润滑油也不粘结在任何相邻滚动部件之间、或者任何滚动部件和其他滚动部分之间。因此，根据部分明所述的轴承组件可以稳定地长期运行。
要说明的是，本发明的原理不但运用于附图所示的轴承组合，即双行圆柱形滚动轴承和双行径向止推滚珠轴承的组合、以及双行圆柱形滚子轴承和两个单行径向止推滚珠轴承的组合，而且可以运用于轴承的其它组合。前端盖和/或隔件也可以省略。根据本发明所述的轴承组件不但可运用于可转动地支撑机床的心轴，而且可运用于可转动地支撑任何其它工业机械的转动轴。

Claims (6)

1.一种轴承组件，包括：第一滚动轴承，其不具有密封件，但具有用于在其内密封润滑油的内部空间；以及第二滚动轴承，其与所述第一滚动轴承的一个端面并列设置，所述第二轴承具有至少一个靠近所述第一滚动轴承的所述一个端面的密封件。
2.一种轴承组件，包括：第一滚动轴承，其不具有密封件，但具有用于在其内密封润滑油的内部空间；第二滚动轴承，其与所述第一滚动轴承的一个端面并列设置；以及设置在所述第一滚动轴承的所述一个端面和所述第二滚动轴承之间的环形密封板。
3.一种轴承组件，包括：第一滚动轴承，其不具有密封件，但具有用于在其内密封润滑油的内部空间；以及盖体或者隔件，其与所述第一滚动轴承的一个端面并列设置；所述盖体或者隔件具有面对所述第一滚动轴承的内部空间并形成有用于延伸所述表面的整个圆周的凹槽的表面。
4.如权利要求1-3中任何一项所述的轴承组件，其中所述第一滚动轴承是单行圆柱形滚子轴承和双行圆柱形滚子轴承中的一种。
5.如权利要求1-4中任何一项所述的轴承组件，其中被密封在所述第一滚动轴承的所述内部空间中的润滑油的量是所述内部空间体积的10-35％。
6.一种由权利要求1-5中任何一项所述的轴承组件支撑的机床的心轴。
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