CN209892613U - 一种组合托架轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种组合托架轴承，包括主轴和外圈，主轴沿轴向依次设有第一主轴滚道、主轴沟道和第二主轴滚道，外圈内壁沿轴向依次设有第一外圈滚道、外圈沟道和第二外圈滚道，第一主轴滚道和第一外圈滚道之间、第二主轴滚道和第二外圈滚道之间分别通过第一保持架设有多个滚柱或滚针，主轴沟道和外圈沟道之间通过第二保持架设有多个滚珠，所述外圈轴向的两端与所述主轴之间分别设有密封圈，密封圈内部设有支撑骨架，密封圈外侧沿圆周方向设有软质的第一密封唇和第二密封唇。本实用新型承载能力高，使用寿命长，通过采用预填润滑脂的双密封唇结构，不仅保证密封效果，而且在轴承的全寿命周期内不需要因为润滑问题维护和保养。

Description

一种组合托架轴承

技术领域

本实用新型涉及滚动轴承，具体涉及在工作环境恶劣、润滑条件不足、高载荷工况下使用的托架轴承。

背景技术

现代工业技术的发展，对于支撑主轴旋转的滚动轴承的要求越来越高。要求轴承工作可靠，安装方便，适应各种恶劣的工作环境，能够简化与轴承相关的零部件设计等。例如，在汽车发动机托架上，轴承外圈安装在托架内部，轴承内圈安装了主轴，主轴伸出托架，主轴悬臂的端部安装了风扇以及其他部件，托架上一般安装2～3套轴承，通常情况下是3套轴承，3套轴承的排列形式是依次设置的圆柱滚子轴承、角接触球轴承(简称球轴承)、圆柱滚子轴承。所有轴承安装后通过托架上的注油孔向托架内部加注润滑脂，在托架的两端使用端盖对轴承进行轴向固定和密封。托架的主轴工作中除了承受较大的径向载荷，还要承受一定的轴向载荷，因此支撑轴承的类型不同，即通过圆柱滚子轴承承受径向载荷，其原因是圆柱滚子轴承的径向承载能力高、寿命长；通过角接触球轴承承受轴向载荷，其原因是角接触球轴承的钢球和内外圈沟道的接触点为两点，如果工作中由于负载而产生双向的轴向载荷，需要布置不同安装方向的角接触球轴承承受双向的轴向载荷，同时需要确定角接触球安装定位可靠，但需要对角接触球轴承进行预紧，防止主轴产生轴向的串动。不同类型轴承的安装要求不同，需要在设计安装中进行精心的调整，才能在使用以及可靠性方面达到要求。在轴承密封方面，根据需要设置密封结构以及密封结构的具体形式，不同形式的密封结构会造成密封效果的差异，也是影响轴承可靠性的重要因素。

圆柱滚子轴承内部的圆柱滚子与滚道的接触为线接触，一定载荷下接触部位的应力与球轴承相比，应力低很多，因此圆柱滚子轴承的承载能力比球轴承高许多，轴承寿命更长。例如在相同的外形尺寸下，圆柱滚子轴承的额定动载荷比球轴承高50％～100％，相应的圆柱滚子轴承的使用寿命是球轴承的3.3～8倍，因此在高载情况下，圆柱滚子轴承的寿命更长，轴承的可靠性更高。圆柱滚子轴承的缺点是承受轴向载荷的能力低或者不能承受轴向载荷，因此一般配合深沟球或者角接触球轴承一起使用，并且由于轴向不能进行限位，因此圆柱滚子轴承的密封比较困难，密封效果较差，尺寸有限的状态下不能实现轴承密封。

在实际使用时，由于轴承类型不同，内径、外径尺寸公差不同，轴承的径向游隙不同，轴承安装后会造成轴承的工作状态不一致，轴承的径向游隙不一致，也会造成轴承的载荷不同，例如较小径向游隙的轴承，需要承受更大的载荷，使轴承寿命降低。轴承装配在托架壳体后，还要通过壳体注油孔加注润滑脂对轴承进行润滑。通过壳体注油孔加注润滑脂时往往不能加注到轴承部位，或者出现加注量过多或者过少的情况；如果润滑脂加注过多，会在托架内形成搅拌作用，托架主轴转动阻力大，功耗高，轴承温度高；如果润滑脂加注少，会影响轴承的润滑，也会造成轴承温升高，润滑不足，轴承寿命降低。此外，现有技术中经常出现润滑脂溢出的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种结构合理，密封效果好的组合托架轴承，以克服现有技术上的缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种组合托架轴承，包括主轴和外圈，所述主轴沿轴向依次设有第一主轴滚道、主轴沟道和第二主轴滚道，所述外圈内壁沿轴向依次设有第一外圈滚道、外圈沟道和第二外圈滚道，所述第一主轴滚道和所述第一外圈滚道之间、所述第二主轴滚道和所述第二外圈滚道之间分别通过第一保持架设有多个滚柱或滚针，所述主轴沟道和所述外圈沟道之间通过第二保持架设有多个滚珠，所述外圈轴向的两端与所述主轴之间分别设有密封圈，所述密封圈内部设有支撑骨架，所述密封圈外侧沿圆周方向设有软质的第一密封唇和第二密封唇。

优选地，所述滚柱或滚针沿轴向的轮廓线呈中间位置向外凸出的弧形。

优选地，所述第一保持架的端部沿外圆周方向设有限位凸起，所述外圈的内圆周开设有与所述限位凸起相适配的限位凹槽。

优选地，所述滚珠垂直于主轴轴向中线的直径为参考线，所述滚珠与所述主轴沟道之间有位于参考线两侧的第一接触点和第二接触点，所述滚珠与所述外圈沟道之间有位于参考线两侧的第三接触点和第四接触点；所述第一接触点和所述第三接触点的连线通过滚珠中心、并且与参考线之间形成15～40度的第一夹角，所述第二接触点和所述第四接触点的连线通过滚珠中心、并且与参考线之间形成15～40度的第二夹角。

进一步地，所述第一夹角和所述第二夹角角度相同。

进一步地，所述第一夹角为20～30度。

进一步地，所述第二夹角为20～30度。

优选地，所述外圈沿内圆周开设有与所述密封圈相适配的卡槽。

如上所述，本实用新型一种组合托架轴承，具有以下有益效果：

本实用新型采用了预填润滑脂的密封结构，在轴承的全寿命周期内，轴承不需要因为润滑问题维护和保养；而且由于本实用新型采用双密封唇结构，能够有效防止润滑脂泄漏和外部灰尘、污水、泥浆的侵入，密封圈的内部还嵌装了钢制的制成骨架，提高密封圈的强度。此外，由于采用了弧形轮廓的滚柱或滚针结构，能够提高承载能力，即使整体尺寸较小，也能够承受比较大的载荷，轴承的寿命长。

附图说明

图1为本实用新型的半剖视图。

图2为本实用新型中的主轴示意图。

图3为本实用新型中的外圈示意图。

图4为图1中A处放大图。

图5为本实用新型中密封圈的安装示意图。

图6为本实用新型中滚柱或滚针的示意图。

图中：

1 主轴 2 外圈

11 第一主轴滚道 12 主轴沟道

13 第二主轴滚道 21 第一外圈滚道

22 外圈沟道 23 第二外圈滚道

24 限位凹槽 25 卡槽

31 第一保持架 32 滚柱或滚针

311 限位凸起 41 第二保持架

42 滚珠 5 密封圈

51 支撑骨架 52 第一密封唇

53 第二密封唇 61 第一接触点

62 第二接触点 63 第三接触点

64 第四接触点 65 第一夹角

66 第二夹角 7 参考线

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

结合图1-图4，本实用新型为一种组合托架轴承，包括主轴1和外圈2，所述主轴1沿轴向依次设有第一主轴滚道11、主轴沟道12和第二主轴滚道13，所述外圈2内壁沿轴向依次设有第一外圈滚道21、外圈沟道22和第二外圈滚道23，所述第一主轴滚道11和所述第一外圈滚道21之间、所述第二主轴滚道13和所述第二外圈滚道23之间分别通过第一保持架31沿圆周方向设有多个滚柱或滚针32(为表述方便，避免产生歧义，下文仅以滚柱为例进行说明)，所述主轴沟道12和所述外圈沟道22之间通过第二保持架41沿圆周方向设有多个滚珠42。所述第一保持架31和所述第二保持架41的作用是防止滚柱32之间、滚珠42之间相互碰撞，避免产生噪音和磨损。所述第一保持架31和所述第二保持架41均由工程塑料制成，其弹性好，即使在小变形情况下也能够恢复原来的形状。本实用新型中所述第一主轴滚道11、第一外圈滚道21、滚柱32和第一保持架31构成一个圆柱滚子轴承，所述第二主轴滚道13、第二外圈滚道23、滚柱32和第一保持架31构成一个圆柱滚子轴承，所述主轴沟道12、外圈沟道22、滚珠42和第二保持架41构成一个角接触球轴承，即本实用新型是两种轴承的组合。通过两种轴承的组合使得本实用新型能够承受一定的径向载荷，也能够承受双向的轴向载荷，整体结构紧凑，体积小，两个圆柱滚子轴承在角接触球轴承的两侧，针对使用要求对轴承参数进行匹配，轴承载荷均匀。本实用新型中的主轴1即相当于轴承内圈。

结合图1和图5，本实用新型中所述外圈2轴向的两端与所述主轴1之间分别设有密封圈5，所述密封圈5内部设有支撑骨架51，通过支撑骨架51保证密封圈5的结构强度。在实际制造时，所述支撑骨架51可采用不锈钢材料、合金材料等强度较高的材料制成，然后在其外部敷设丁腈橡胶、硅胶、氟胶、乙丙橡胶等软质材料，本结构为预填润滑脂的密封结构，不需要在密封圈5开设注入孔。所述密封圈5外侧沿圆周方向设有软质的第一密封唇52和第二密封唇53，所述第一密封唇52和第二密封唇53是丁腈橡胶、硅胶、氟胶、乙丙橡胶等软质材料。参考图5，所述主轴1沿左右方向设置，在将密封圈5设置在主轴1和外圈2之间时，第一密封唇52向外圈2的端面外侧延伸(图示右侧)，第二密封唇53向外圈2的端面内侧延伸(图示左侧)。所述第一密封唇52起到防止外部的粉尘和泥浆等侵入轴承内部的作用，所述第二密封唇53起到防止轴承内部的润滑脂产生泄漏的作用。所述第一密封唇52与主轴外壁的接触量较大，接触过盈量半径方向在0.1～0.8mm，优选0.2～0.4mm，所述第二密封唇53与主轴外壁轻微接触或产生一定间隙(因为润滑脂是稠厚的油脂状半固体，其流动性差，即使第二密封唇与主轴外壁有一定间隙，通常也不会溢出)；因为第二密封唇53与主轴外壁轻微接触或有一定间隙，因此能够使轴承内部的空气容易溢出。空气溢出的原因是：在轴承运转过程中，轴承内部的温度高于正常外部的温度，因此轴承内部空气温度会高于环境温度，如果轴承内部的空气不能及时排出，轴承内部高温空气会造成轴承内部空气压力大于轴承外部空气压力，在轴承内部高温气压作用下，密封圈5容易脱落，造成密封失效，因此第二密封唇53的接触过盈量半径方向在-0.4～0.1mm，优选-0.3～0mm，从而可以有效保证过热的空气能够及时溢出。本结构在双密封唇的共同作用下，防止了润滑材料的泄漏，增强了密封效果。

在优选实施例中，所述滚柱或滚针32(以下以滚柱为例进行说明)沿轴向的轮廓线呈中间位置向外凸出的弧形，参考图6，即所述滚柱32从中间向两端的径向截面直径逐渐变小。在具体实施时，所述滚柱32的表面素线基本形状是圆弧形或对数曲线形状，但是凸起量很小，中间部分比两端部分凸出0.003～0.020mm，优选尺寸为0.005～0.012mm。在实际制作时，第一主轴滚道11、第二主轴滚道13、第一外圈滚道21和第二外圈滚道23在主轴轴向均为直线(平行于主轴中线)，减小与滚柱32的接触面积，保证受力均匀。举例说明：当在主轴1的一侧施加大载荷的情况下，受到轴承径向游隙和主轴刚度的影响，会造成主轴1的歪斜和弯曲变形，采用本滚柱32的外轮廓结构，可以弥补主轴歪斜和弯曲对滚柱32的受力影响，使应力更均匀，轴承整体寿命更高。

在实际使用时，轴承内部的径向游隙对轴承的使用寿命和噪音、磨损等产生很大的影响，不同类型、不同使用场合的轴承，要求采用不同的径向游隙。本实用新型中，滚柱32的径向游隙小于滚珠42的径向游隙，更进一步，滚柱32径向游隙的最大值等于滚珠42径向游隙的最小值，例如优选的滚柱32的径向游隙为0.02～0.04mm，则滚珠42的径向游隙为0.04～0.055mm，这种情况下，轴承的径向载荷基本由滚柱32承载，而滚珠42只承受轴承的轴向载荷，轴承的使用寿命延长。此外，本实用新型中滚珠42在工作状态下与主轴沟道12和外圈沟道22共有四点接触，当产生轴向载荷时，轴向载荷通过主轴沟道12传递给滚珠42，滚珠42再将载荷传递给外圈沟道22，最终将轴向力作用在用于固定外圈2的托架壳体上。

在使用时，第一保持架31会产生轴向串动，这可能会导致与密封圈5内侧接触摩擦，因此在优选实施例中，参考图5，所述第一保持架31的端部沿外圆周方向设有限位凸起311，所述外圈2的内圆周开设有与所述限位凸起311相适配的限位凹槽24。限位凹槽24可以将限位凸起311的外缘变形部分由整体变为圆周方向的数个部分，能够降低变形阻力。所述限位凸起311的外表面光滑，不会对外圈内壁产生划伤。在实际使用时，当所述滚柱32旋转时歪斜使第一保持架31产生轴向串动时，通过限位凸起311和限位凹槽24的配合作用，能够限制第一保持架31串动量，防止第一保持架31从轴承内部对密封圈5以及滚珠42产生冲击。

在优选实施例中，结合图1-图4，所述滚珠42垂直于主轴轴向中线的直径为参考线7(所述参考线是为表述方便而增加的虚拟线)，所述滚珠42与所述主轴沟道12之间有位于参考线7两侧的第一接触点61和第二接触点62，所述滚珠42与所述外圈沟道22之间有位于参考线7两侧的第三接触点63和第四接触点64；所述第一接触点61和所述第三接触点63的连线通过滚珠中心、并且与参考线7之间形成15～40度的第一夹角65，所述第二接触点62和所述第四接触点64的连线通过滚珠中心、并且与参考线7之间形成15～40度的第二夹角66。在优选实施例中，为了让角接触球轴承的受力均匀，所述第一夹角65和所述第二夹角66角度相同，即第一接触点61和第二接触点62相对参考线7镜像对称，第三接触点63和第四接触点64相对参考线7镜像对称。在实际设计时，所述第一夹角65为20～30度；所述第二夹角66为20～30度。

为了便于安装配合，如图5所示，所述外圈2沿内圆周开设有与所述密封圈5相适配的卡槽25。

综上所述，本实用新型一种组合托架轴承，能够提高结构稳定性，提高使用寿命，密封效果好。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施方式仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。本实用新型还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种组合托架轴承，包括主轴(1)和外圈(2)，其特征在于：所述主轴(1)沿轴向依次设有第一主轴滚道(11)、主轴沟道(12)和第二主轴滚道(13)，所述外圈(2)内壁沿轴向依次设有第一外圈滚道(21)、外圈沟道(22)和第二外圈滚道(23)，所述第一主轴滚道(11)和所述第一外圈滚道(21)之间、所述第二主轴滚道(13)和所述第二外圈滚道(23)之间分别通过第一保持架(31)设有多个滚柱或滚针(32)，所述主轴沟道(12)和所述外圈沟道(22)之间通过第二保持架(41)设有多个滚珠(42)，所述外圈(2)轴向的两端与所述主轴(1)之间分别设有密封圈(5)，所述密封圈(5)内部设有支撑骨架(51)，所述密封圈(5)外侧沿圆周方向设有软质的第一密封唇(52)和第二密封唇(53)。

2.根据权利要求1所述的一种组合托架轴承，其特征在于：所述滚柱或滚针(32)沿轴向的轮廓线呈中间位置向外凸出的弧形。

3.根据权利要求1所述的一种组合托架轴承，其特征在于：所述第一保持架(31)的端部沿外圆周方向设有限位凸起(311)，所述外圈(2)的内圆周开设有与所述限位凸起(311)相适配的限位凹槽(24)。

4.根据权利要求1所述的一种组合托架轴承，其特征在于：所述滚珠垂直于主轴轴向中线的直径为参考线，所述滚珠(42)与所述主轴沟道(12)之间有位于参考线两侧的第一接触点(61)和第二接触点(62)，所述滚珠(42)与所述外圈沟道(22)之间有位于参考线两侧的第三接触点(63)和第四接触点(64)；所述第一接触点(61)和所述第三接触点(63)的连线通过滚珠中心、并且与参考线之间形成15～40度的第一夹角(65)，所述第二接触点(62)和所述第四接触点(64)的连线通过滚珠中心、并且与参考线之间形成15～40度的第二夹角(66)。

5.根据权利要求4所述的一种组合托架轴承，其特征在于：所述第一夹角(65)和所述第二夹角(66)角度相同。

6.根据权利要求4所述的一种组合托架轴承，其特征在于：所述第一夹角(65)为20～30度。

7.根据权利要求4所述的一种组合托架轴承，其特征在于：所述第二夹角(66)为20～30度。

8.根据权利要求1所述的一种组合托架轴承，其特征在于：所述外圈(2)沿内圆周开设有与所述密封圈(5)相适配的卡槽(25)。

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