CN201934514U - 空心滚子轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型空心滚子轴承。通过对现有轴承空心滚子的内孔母线进行修形，使空心滚子的内孔半径沿着轴线方向连续变化，且在内孔轴线的任何位置都和滚子同心。采用内孔修形后的新型空心滚子轴承不仅保持了普通空心圆柱滚子轴承和对数滚子轴承的优点，还可以避免空心滚子轴承的边界应力集中以及深穴空心滚子轴承的弯曲应力集中。此外，与对数滚子轴承相比，本实用新型空心滚子的母线修形是对非接触内孔进行的修形，因而对加工精度的要求较低，加工工艺性好。本实用新型的空心滚子轴承可以广泛应用于航空航天、铁路、冶金和其它行业的各种机械中。

Description

空心滚子轴承

技术领域

本实用新型涉及一种滚动接触轴承，尤其涉及用于径向负载的带有修形母线内孔滚柱的滚动轴承。

背景技术

工程领域中应用的直母线滚子轴承，在受载后其滚动体两端不可避免的存在边界应力集中问题，即所谓的“边缘效应”。由于“边缘效应”的产生，导致直母线滚子轴承的疲劳寿命大大降低。为了克服这种“边缘效应”，从而产生了滚子轴承的修形技术。

目前，工程中采用的滚子轴承修形方法主要有：圆弧修形、直线加圆弧修形和对数修形等。然而，由于此类外廓修形的精度都是微米数量级，因而对加工技术要求很高，如果加工精度不够，就不能够起到降低“边缘效应”的作用。由于加工难度高，我国目前使用的此类高精度的圆柱滚子轴承主要依靠进口，例如：大量用于高速电主轴上的圆柱滚子轴承有不少是从日本著名轴承公司NSK进口的。

空心圆柱滚子一般由常规实心圆柱滚子沿轴心线方向开设内圆柱通孔而得到。20世纪70年代，原苏联将空心度为50％、无保持架、无预载荷的空心滚子轴承用于铁路机车车辆；日本、德国在轧机轴承上采用一种连接销轴穿过空心滚子内孔的保持架，以节省保持架所占空间来增加滚子数量，从而增加轴承承载能力。然而研究结果表明，空心滚子轴承的等效应力仍然存在边界应力集中，从而导致此类轴承在滚子的边缘产生点蚀或者裂纹而失效。为了克服这一缺陷，深穴空心滚子轴承随后被研制出来。然而研究结果表明，虽然深穴空心滚子轴承可以在一定程度上改善滚子的边界应力集中情况，但是由于此类轴承的滚子内孔母线存在几何突变，因而在工作过程中导致在内孔母线发生突变的滚子表面产生弯曲应力集中，从而导致轴承的疲劳失效。此外，目前无论是对滚子进行修形还是采用空心滚子轴承，滚子的形状沿着轴线方向都是左右对称的，这在轴承受偏移径向载荷时显然不适合，所以研制一种新型的空心滚子轴承，以克服现有技术中存在的问题具有重要的现实意义。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的一是解决空心滚子轴承的边界应力集中问题；二是解决深穴空心滚子轴承的内孔母线发生突变而导致的滚子表面的弯曲应力集中问题；三是使轴承在保持对数滚子轴承克服滚子边界应力集中优点的同时降低加工工艺难度；四是使轴承更能够承受偏移径向载荷而无需提高工艺难度。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：

一种空心滚子轴承包括保持架，保持架中有空心滚子，其特征在于：所述空心滚子带有修形母线的内孔，孔径沿着轴线方向连续变化，且在内孔轴线的任何位置都和滚子轴线同心。

所述的空心滚子内孔母线的形状可以为圆弧、对数曲线、直线与圆弧组合、直线与对数曲线组合，且内孔母线与滚子垂直中心线左右对称和/或非对称。

与现有技术相比较，本实用新型的优点显而易见，主要表现在：

1、解决了空心滚子轴承的边缘应力集中问题；

2、解决了深穴空心滚子轴承的内孔母线发生突变而导致的滚子表面弯曲应力集中问题；

3、在保留对数滚子轴承无边界应力集中优点的同时降低了加工工艺难度；

4、提高了轴承的偏移径向负载的承重能力。

附图说明

本实用新有附图10幅，其中：

图1是新型空心滚子轴承的结构示意图。

图2是新型空心滚子的结构剖视图。

图3是内孔母线采用对称圆弧修形的空心滚子结构剖视图。

图4是内孔母线采用对称对数曲线修形的空心滚子结构剖视图。

图5是内孔母线采用对称的直线加圆弧修形的空心滚子结构剖视图。

图6是内孔母线采用对称的直线加对数曲线修形的空心滚子结构剖视图。

图7是内孔母线采用非对称圆弧修形的空心滚子结构剖视图。

图8是内孔母线采用非对称对数曲线修形的空心滚子结构剖视图。

图9是内孔母线采用非对称的直线加圆弧修形的空心滚子结构剖视图。

图10是内孔母线采用非对称的直线加对数曲线修形的空心滚子结构剖视图。

图中1、空心滚子，2、空心滚子内孔母线，3、滚子中心线，4、圆弧曲线，5、对数曲线，6、直线，7、保持架。

具体实施方式

如图1～图10所示的一种空心滚子轴承，包括保持架7，保持架中装有空心滚子1，其特征在于：所述空心滚子1带有修形母线的内孔，孔径沿着轴线方向而连续变化，且在轴线的任何地方都和滚子具有相同的轴心。所述的滚子内孔母线为曲线或者是直线与曲线的组合，其形状具体可以分为圆弧、对数曲线、直线与圆弧组合、直线与对数曲线组合，且内孔母线与滚子垂直中心线可以左右对称或者非对称以适应不同载荷情况。

由于新型空心滚子轴承的滚子内孔采用了修形，滚子内孔母线沿着轴线方向逐渐变化，没有突变，因而，在工作过程中滚子沿着其轴线方向的承载更为均匀。具体来说，在承受对称的径向载荷时，可以采用内孔对称修形的新型滚子轴承，由于此类轴承滚子的内孔半径在端部逐渐变大，降低了滚子在端部的刚度，使滚子沿着轴向方向承载更为均匀，从而避免了边界应力集中；在承受偏移径向载荷时，可以采用内孔非对称修形的新型滚子轴承，由于此类轴承滚子的内孔半径在靠近载荷端逐渐变大，降低了滚子在靠近载荷端的刚度，使滚子沿着轴向方向承载更为均匀，从而避免了边界应力集中。此外，与普通的空心滚子轴承类似，新型空心滚子轴承可以装配成预负荷的新型空心滚子轴承和无预负荷的新型空心滚子轴承，由于滚子是中空的，保持架可以做成穿过滚子内孔的形式，从而使此类轴承可以满装滚子，且由于滚子内孔修形的存在，降低了滚子与保持架之间的相互作用力。

本实用新型所述的新型空心滚子轴承不仅具有空心圆柱滚子轴承和对数滚子轴承的优点，还可以避免空心滚子轴承的边界应力集中问题以及深穴空心滚子轴承的弯曲应力集中问题。此外，与对数滚子轴承相比，新型空心滚子轴承在加工工艺上是对在工作过程中空心滚子的非接触内孔进行的修形，因而对加工精度的要求较低，加工工艺性好。故本实用新型所述的新型空心滚子轴承可以广泛应用于航空航天、铁路、冶金和其它行业的各种机械中。

Claims (2)

1.一种空心滚子轴承，包括保持架(7)，保持架中有空心滚子(1)，其特征在于：所述空心滚子(1)带有修形母线(2)的内孔，孔径沿轴线方向连续变化，且在内孔轴线的任何位置都和滚子中心线(3)同心。

2.根据权利要求1所述的空心滚子轴承，其特征在于空心滚子内孔母线(3)的形状可以为圆弧(4)、对数曲线(5)、直线(6)与圆弧(4)组合、直线(6)与对数曲线(5)组合，且内孔母线与滚子垂直中心线左右对称和/或非对称。

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