CN202883700U - 密封陶瓷球角接触高速机床主轴轴承 - Google Patents

Abstract

一种密封陶瓷球角接触高速机床主轴轴承，包括外圈和内圈，滚动体均匀的排列在所述内圈和外圈之间，保持架将所述滚动体均匀的分隔开，所述滚动体采用氮化硅陶瓷球，所述外圈的端面上，安装了具有密封效果的密封圈。所述密封圈为第一密封圈和第二密封圈，所述第一密封圈和第二密封圈分别装于所述外圈端面的两侧，起到隔绝轴承内部与外界各类物质接触的作用。所述内圈和外圈采用SKF-3#钢。所述保持架采用陶瓷纤维。本实用新型质量轻、耐高温、耐腐蚀、无磁、绝缘、刚性高、高速使用离心力小、运转温升低，能用于高速、高温、腐蚀性介质等条件下，具有良好的抗滚动接触疲劳特性。

Description

密封陶瓷球角接触高速机床主轴轴承

技术领域

本实用新型涉及一种轴承，特别是一种密封陶瓷球角接触高速机床主轴轴承。

背景技术

角接触密封式轴承是在近几年才为人们所重视的一项技术，传统的密封球轴承均为深沟球轴承，即接触角为零度，轴承主要承受径向载荷P，保持架为浪形结构，这种结构的保持架装配后与轴承套圈端面有足够大的距离H，在此处安装密封圈，如图2a所示，深沟球轴承两密封圈尺寸完全相同。而角接触球轴承承受联合载荷，即可以承受径向载荷P1，也能承受一定的轴向载荷P2，接触角α越大承受的轴向载荷越大。传统的高速角接触球轴承保持架材料为酚醛胶布，引导形式为外引导（保持架外径与外圈内径距离很小），这种结构的保持架装配后与轴承套圈端面的距离H极小；并且轴承在轴向力P2的作用下产生轴向位移s（如图2b所示）；加之，在轴承外圈非受力端斜坡处加工密封槽，会对轴承外径的圆度、椭圆度等产生影响；因此，传统的角接触球轴承无法安装密封结构。为满足机械行业快速发展的需求，需要研究密封陶瓷球角接触高速机床主轴轴承的性能，改进产品设计，加强工序间控制，提高产品质量。

发明内容

本实用新型提供一种密封陶瓷球角接触高速机床主轴轴承，以解决上述背景技术中存在的技术问题。

为此，本实用新型包括外圈和内圈，滚动体采用氮化硅陶瓷球，滚动体直径小于普通角接触球轴承、滚动体个数多于普通角接触球轴承，滚动体均匀的排列在所述内圈和外圈之间，保持架将所述滚动体均匀的分隔开，所述外圈的端面上，安装了具有密封效果的不同尺寸、不同颜色的可分辨的密封圈。

一种密封陶瓷球角接触高速机床主轴轴承，包括外圈和内圈，滚动体均匀的排列在所述内圈和外圈之间，保持架将所述滚动体均匀的分隔开；所述外圈的端面上，安装了具有密封效果的密封圈。

其中，所述密封圈为第一密封圈和第二密封圈，分别装于所述外圈端面的两侧。

其中，所述内圈和外圈采用SKF-3#钢。

其中，所述保持架采用陶瓷纤维。

与开放式轴承相比，密封陶瓷球轴承具有质量轻、耐高温、耐腐蚀、无磁、绝缘、刚性高、高速使用离心力小、运转温升低等优良特性，能用于高速、高温、腐蚀性介质等普通轴承无法达到的要求。并且在要求高性能的轴承应用中，氮化硅具有最佳的机械物理综合特性，均质细密的氮化硅陶瓷具有良好的抗滚动接触疲劳特性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2a为深沟球轴承密封结构示意图；

图2b为角接触球轴承工作状态示意图；

图2c为密封角接触球轴承结构示意图；

图3a为传统角接触球轴承的外圈斜坡结构示意图；

图3b为本实用新型密封角接触球轴承的外圈斜坡结构示意图。

附图标记说明

1-外圈；2-内圈；3-保持架；4-滚动体；5-第一密封圈；6-第二密封圈。

具体实施方式

为了使本实用新型的形状、构造以及特点能够更好地被理解，以下将列举较佳实施例并结合附图进行详细说明。

图1是本实用新型的结构示意图，如图所示，外圈1通常是与轴承座孔成过渡配合，起支撑作用；内圈2通常与轴紧配合，并与轴一起旋转；滚动体4借助保持架均匀的排列在内圈和外圈之间，滚动体4的形状、大小和数量直接影响轴承的负荷能力和使用性能；保持架3将滚动体4均匀的分隔开，并能引导滚动体4旋转及改善轴承内部润滑性能。

外圈1的端面上，安装了具有密封效果的密封圈，所述密封圈为分别装于外圈1端面两侧的第一红色密封圈5和第二兰色密封圈6，用以隔绝轴承内部与外界各类物质的接触。保证轴承密封，确保滚动轴承的内部与外界基本处于隔离状态，滚动轴承内部所添加的各种润滑油、润滑脂类物质的流失量极小，而润滑的效果得到大幅提升，因此轴承密封能在很大程度上保持轴承的润滑状态。轴承密封的另一个作用，是隔绝轴承内部与外界各类物质的接触，减少尘埃、有害气体等物质进入轴承内腔的机率，减少轴承内部因杂质侵害而形成的各种损伤。从这一方面来说，轴承密封能相对提升轴承的使用寿命。

轴承设计方案：

轴承的设计主要是主参数的选择，轴承的主参数是指滚动体的直径、数量和滚动体所分布圆周的直径。这是轴承设计的核心，而轴承的主参数，决定轴承的载荷、转速、刚性、使用寿命等性能。密封陶瓷球角接触球轴承其主要性能要求是速度、温升、刚性和精度等。

1、设计改进：

a、滚动体的直径比普通角接触轴承减小约10%～15%；

滚动体数量增加，比原来增加了2～5粒钢球。

滚动体直径的大小、数量多少根据载荷大小、速度、刚性等主机性能要求而定。

b、内、外圈沟取率半径计算公式如下：

内圈沟取率半径Rn=fn.Dw

外圈沟取率半径Rw=fw.Dw

式中：Dw-滚动体（钢球）直径

fn、fw大小根据载荷大小、速度、力矩等主机性能要求而定。

fn=0.53～0.55（常规设计取0.515）

fw=0.515～0.52（常规设计取0.525）

c、保持架采用了高强度的陶瓷纤维，因此，保持架宽度系数比常规产品系数减小：Bc=fc.Dw

式中：fc-保持架宽度系数fc=1.35

fc由原1.7减少为1.35。保持架宽度的减少，远远超出了轴承在轴向力P2的作用下产生的轴向位移s，因而，有足够大的轴向位置可以安装密封圈，同时，采用陶瓷纤维材料的保持架可注塑成型，其几何形状取决于模具精度，注塑成型后尺寸一致性好，易于批量生产。保持架设计为球引导（保持架与内、外圈挡边距离相等），其运转平稳，并且润滑脂易进入内、外沟内，起到良好的润滑作用。综上所述：滚动体直径的缩小、数量的增加以及沟曲率系数的改变，不仅可以达到提高刚性、减小摩擦、提高轴承高速性能，同时保持架与套圈端面有足够大的距离安装密封装置—密封圈。

2、密封圈颜色标识工艺

两密封圈外观颜色分别标识，第一密封圈5为红色，第二密封圈6为兰色。

第一密封圈放置于外圈的受力面，与深沟球轴承密封结构形式相同，对轴承精度无影响；

第二密封圈放置于外圈的非受力面。由于单列角接触球轴承的结构所致，只能承受单一方向的轴向力，如图2b和2c所示。加之，在外圈非受力端斜坡处加工密封槽，会使密封槽最大直径与轴承外径的壁厚减小，对轴承外径的精度（圆度、椭圆度等）产生影响。要避免以上因素产生的影响，只有将传统的外圈斜坡角度a由3°，改为1°（如图3a和3b所示），才能加大外圈非受力端斜坡处密封槽最大直径与轴承外径的壁厚，避免装配密封圈后轴承外圈产生外涨变形。但是，随之而来产生的问题是：尽管两个密封圈内、外径尺寸是不同的，但是目视很难区分。因此通过密封圈的颜色可以判断，且提高了装配效率，同时，亦为鉴别轴承受力面提供了可靠的保证。

以上对本实用新型的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种密封陶瓷球角接触高速机床主轴轴承，其特征在于，包括外圈和内圈，滚动体均匀的排列在所述内圈和外圈之间，保持架将所述滚动体均匀的分隔开；所述外圈的端面上，安装了具有密封效果的密封圈。

2.如权利要求1所述的密封陶瓷球角接触高速机床主轴轴承，其特征在于，所述密封圈为第一密封圈和第二密封圈，分别装于所述外圈端面的两侧。

3.如权利要求1所述的密封陶瓷球角接触高速机床主轴轴承，其特征在于，所述内圈和外圈采用SKF-3#钢。

4.如权利要求1所述的密封陶瓷球角接触高速机床主轴轴承，其特征在于，所述保持架采用陶瓷纤维。

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