專利名稱：一種三點接觸推力球軸承及設計方法
技術領域：
本發(fā)明屬于推力軸承技術領域，特別是涉及一種三點接觸推力球軸承及設計方
法，用于轉臺機構。
背景技術：
目前，普遍使用的推力球軸承由軸圈、座圈、鋼球和保持架組成，鋼球與保持架設置在軸圈與座圈之間，鋼球在軸圈與座圈之間旋轉，軸圈和座圈上均設圓弧形溝道，且該圓弧半徑略大于鋼球半徑，這種結構的推力球軸承只承受軸向載荷，不承受徑向載荷，而且每個鋼球與軸圈和座圈只有一個接觸點，軸承的軸向承載能力受到一定的限制；當推力球軸承的尺寸受到限制，且需承受較大的軸向載荷時，會導致推力球軸承的使用壽命大大降低。而且推力球軸承的加工精度難以保證，尤其是軸圈和座圈之間溝道的同軸度難以保證，由于溝道加工精度不能保證，因此整套軸承的裝配高、跳動量大，難以應用到高精度加工設備中。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種三點接觸推力球軸承及設計方法，其軸向承載能力提高，同時能夠在保證軸承的加工精度的前提下大大提高其工藝性以及軸承使用時的潤滑。 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案 —種三點接觸推力球軸承設計方法，該軸承包括有兩個套圈，一個套圈上無溝道，另一個套圈上開設有環(huán)形溝道，鋼球的自旋回轉中心線與所述軸承中心線之間存在有夾角a ，鋼球與環(huán)形溝道的兩接觸點與鋼球球心之間的連線之間存在有夾角13 ，以保證軸承的徑向承載要求；套圈上的環(huán)形溝道的縱截面為一個由兩段曲率相等的相交圓弧構成的圓弧曲線，溝道曲率直徑徑大于鋼球直徑，保證鋼球和溝道接觸時為兩點接觸，增加軸承的軸向承載能力；所述的兩段圓弧相交處開有過渡圓弧倒角，此圓弧倒角能有效的避免應力集中，并且可以儲存油脂以保證軸承工作時的潤滑。 —種三點接觸推力球軸承，其由軸圈、座圈、鋼球和保持架組成，保持架設置在軸圈與座圈之間，鋼球裝配在保持架的兜孔中；所述座圈上設有環(huán)形溝道，溝道的縱截面為一個有兩段圓弧構成的圓弧曲線，所述鋼球與座圈上的環(huán)形溝道有兩點接觸，兩段圓弧關于鋼球的自旋回轉中心線對稱，該中心線與所述軸承中心線之間有夾角a ，鋼球與環(huán)形溝道的兩接觸點與鋼球球心之間的連線之間有夾角P ;所述軸圈上無溝道，鋼球與軸圈有一點接觸。 上述的三點接觸推力球軸承中，所述構成溝道縱截面的兩段圓弧半徑相等，溝道曲率半徑為鋼球直徑的0. 505 0. 535倍。 上述的三點接觸推力球軸承中，所述構成溝道縱截面的兩段圓弧連接處有過渡圓弧倒角。
上述的三點接觸推力球軸承中，所述鋼球的自旋回轉中心線與所述軸承中心線之間的夾角a為45° ±2° 。 上述的三點接觸推力球軸承中，所述鋼球與環(huán)形溝道的兩接觸點與鋼球球心之間的連線之間的夾角P為90° 110° 。
由于采用如上所述的技術方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性 該三點接觸推力球軸承，其結構設計合理，構思巧妙，鋼球與軸圈與座圈有三個接觸點，使軸向承載能力增加，其承載能力約為兩點接觸的推力球軸承的4/3倍，還可以承受徑向負荷，使軸承的使用壽命延長；由于軸承只有座圈帶有溝道，只需在座圈上加工出溝道，軸圈在平面磨床上配磨即可保證整體的裝配高，保證軸承的加工精度；溝道中的存油脂結構能夠較好保證軸承使用時的潤滑。
圖1是本發(fā)明的結構示意 圖2是圖1的"I"部放大圖； 圖中l(wèi)-軸圈；2-鋼球；3-保持架；4_座圈；5(a、b)-圓??；6_過渡圓弧。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。 如圖1、2中所示，本發(fā)明所述的三點接觸推力球軸承設計方法，該方法基于保證加工質量的前提下提高該軸承的工藝性，其具體步驟如下 (1)依據(jù)具體工況下該軸承的允許空間確定軸承的外形尺寸，包括軸承的內(nèi)徑d、外徑D和裝配高T ; (2)在保證套圈強度的條件下，以軸承的額定動、靜載荷作為軸承設計時的優(yōu)化目標函數(shù)，確定該軸承的鋼球直徑D一鋼球個數(shù)N以及整套軸承的節(jié)圓直徑Dpw ;
(3)依據(jù)鋼球直徑Dw以及節(jié)圓直徑D^設計軸圈與座圈的幾何結構尺寸，為了提高該軸承的加工工藝性，軸圈1上無溝道，在座圈4上開設有環(huán)形溝道； (4)軸圈1上無溝道，軸圈無徑向承載能力，軸承徑向承載能力由座圈上的環(huán)形溝
道保證，鋼球的自旋回轉中心線與所述軸承中心線之間存在有夾角a ，使得軸承承受軸向
載荷部分分解為徑向載荷，同時也提升了該軸承的徑向承載能力，鋼球與環(huán)形溝道的兩接
觸點與鋼球球心之間的連線之間存在有夾角P ，以保證軸承的徑向承載要求； (5)座圈4上的環(huán)形溝道的縱截面為一個由兩段曲率相等的相交圓弧5a、5b構成
的圓弧曲線，溝道曲率直徑徑大于鋼球直徑D^保證鋼球和溝道接觸時為兩點接觸，增加軸
承的軸向承載能力； (6)環(huán)形溝道上的兩段圓弧5a、5b相交處開有過渡圓弧倒角，此圓弧倒角能有效的避免應力集中，并且可以儲存油脂以保證軸承工作時的潤滑。 本發(fā)明所述的三點接觸推力球軸承，其由軸圈1、座圈4、鋼球2和保持架3組成，保持架3設置在軸圈1與座圈4之間，鋼球2裝配在保持架3的兜孔中；所述座圈上設有環(huán)形溝道，溝道的縱截面為一個有兩段圓弧5a、5b構成的圓弧曲線，兩段圓弧半徑R相等，并大于鋼球半徑r，圓弧半徑R為鋼球直徑Dw的0. 505 0. 535倍，所述鋼球與座圈上的環(huán)形溝道有兩點接觸，兩段圓弧關于鋼球的自旋回轉中心線對稱，該中心線與所述軸承中心線之間有夾角a，夾角a為45° ±2° ，鋼球與環(huán)形溝道的兩接觸點與鋼球球心之間的連線之間有夾角P ，夾角P為90° 110° ;所述軸圈1上無溝道，鋼球2與軸圈1有一點接觸。 所述的三點接觸推力球軸承，其構成溝道縱截面的兩段圓弧5a、5b連接處有過渡圓弧6，此圓弧倒角能有效的避免應力集中，并且可以儲存油脂以保證軸承工作時的潤滑，過渡圓弧直徑依據(jù)存油脂要求以及軸向載荷大小確定，既保證一定的存油脂量同時承受較大的軸向載荷。
權利要求
一種三點接觸推力球軸承的設計方法，該軸承包括有兩個套圈，其特征在于一個套圈上無溝道，另一個套圈上開設有環(huán)形溝道，鋼球的自旋回轉中心線與所述軸承中心線之間存在有夾角α，鋼球與環(huán)形溝道的兩接觸點與鋼球球心之間的連線之間存在有夾角β，以保證軸承的徑向承載要求；套圈上的環(huán)形溝道的縱截面為一個由兩段曲率相等的相交圓弧構成的圓弧曲線，溝道曲率直徑徑大于鋼球直徑，保證鋼球和溝道接觸時為兩點接觸，增加軸承的軸向承載能力。
2. 根據(jù)權利要求1所述的三點接觸推力球軸承的設計方法，其特征在于所述的兩段圓弧相交處開有過渡圓弧倒角，此圓弧倒角能有效的避免應力集中，并且可以儲存油脂以保證軸承工作時的潤滑。
3. —種三點接觸推力球軸承，其由軸圈(D、座圈(4)、鋼球(2)和保持架(3)組成，保持架(3)設置在軸圈(1)與座圈(4)之間，鋼球(2)裝配在保持架(3)的兜孔中；其特征在于所述座圈(4)上設有環(huán)形溝道，溝道的縱截面為一個有兩段圓弧(5a、5b)構成的圓弧曲線，所述鋼球與座圈上的環(huán)形溝道有兩點接觸，兩段圓弧關于鋼球的自旋回轉中心線對稱，該中心線與所述軸承中心線之間有夾角a ，鋼球與環(huán)形溝道的兩接觸點與鋼球球心之間的連線之間有夾角P ;所述軸圈(1)上無溝道，鋼球與軸圈有一點接觸。
4. 根據(jù)權利要求3所述的三點接觸推力球軸承，其特征在于所述構成溝道縱截面的兩段圓弧半徑R相等，溝道曲率半徑為鋼球直徑的0. 505 0. 535倍。
5. 根據(jù)權利要求3所述的三點接觸推力球軸承，其特征在于所述構成溝道縱截面的兩段圓弧(5a、5b)連接處有過渡圓弧倒角(6)。
6. 根據(jù)權利要求3所述的三點接觸推力球軸承，其特征在于所述鋼球的自旋回轉中心線與所述軸承中心線之間的夾角a為45° ±2° 。
7. 根據(jù)權利要求3所述的三點接觸推力球軸承，其特征在于所述鋼球與環(huán)形溝道的兩接觸點與鋼球球心之間的連線之間的夾角P為90° 110° 。
全文摘要
本發(fā)明屬于推力軸承技術領域，公開一種三點接觸推力球軸承及設計方法，該三點接觸推力球軸承由軸圈、座圈、鋼球和保持架組成，所述座圈上設有環(huán)形溝道，溝道的縱截面為一個有兩段圓弧構成的圓弧曲線，所述鋼球與座圈上的環(huán)形溝道有兩點接觸，兩段圓弧關于鋼球的自旋回轉中心線對稱，該中心線與所述軸承中心線之間有夾角α，鋼球與環(huán)形溝道的兩接觸點與鋼球球心之間的連線之間有夾角β；所述軸圈上無溝道，鋼球與軸圈有一點接觸。本發(fā)明使鋼球與軸圈與座圈有三個接觸點，使軸向承載能力增加，其承載能力約為兩點接觸的推力球軸承的4/3倍，還可以承受徑向負荷，使軸承的使用壽命延長。
文檔編號F16C19/16GK101776121SQ20101012502
公開日2010年7月14日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權日2010年3月16日
發(fā)明者劉樂民, 賀東鋒, 陳巖松 申請人:河南三維重工有限公司