專利名稱:自行補(bǔ)償減摩軸承間隙的裝置的制作方法
本發(fā)明大體關(guān)于減摩滾子軸承方面，特別關(guān)于一種根據(jù)熱膨脹及收縮而自動(dòng)調(diào)整滾子軸承內(nèi)部間隙的方法及裝置。
在含有旋轉(zhuǎn)元件之機(jī)械中，旋轉(zhuǎn)軸通常由減摩滾子軸承所支持。一種普通之形狀是使軸承座圈壓合或以其他方式固著于旋轉(zhuǎn)軸。此內(nèi)軸承圈與一外接較大直徑之座圈配合。此二座圈將滾子軸承元件，諸如軸承鋼珠、或錐形軸承元件夾于其間。
在機(jī)械之正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，機(jī)器熱度升高。由于此種加熱，機(jī)器之零件便膨脹，而各零件間之間隙便收縮。機(jī)器之設(shè)計(jì)必須使其不會(huì)在工作溫度升高時(shí)由于此種膨脹而咬死。因此在較低之啟動(dòng)工作溫度，滾子軸承元件間之間隙，會(huì)大于在工作溫度升高之時(shí)。因此旋轉(zhuǎn)軸并未受到最大程度之限制，而可能在機(jī)器啟動(dòng)期間引起過(guò)度之偏離。因此，由此機(jī)器所加工之材料，其尺寸將大受軸承間隙偏差之影響，結(jié)果使成品不合規(guī)格。因此，在機(jī)器啟動(dòng)及冷卻階段所制造之產(chǎn)品即被廢棄。還有，如果此設(shè)備系為最大升高溫度所設(shè)計(jì)，如無(wú)本裝置，則在低溫時(shí)，軸承之間隙也將令人無(wú)法接受。
過(guò)去為克服此問(wèn)題，有人曾將墊片加于機(jī)器結(jié)構(gòu)中，以調(diào)整每一最高工作溫度之間隙。裝置墊片浪費(fèi)時(shí)間，并需要技師之專門技術(shù)計(jì)算每一溫度范圍所需之墊片厚度。
另一種方法曾被使用于調(diào)整內(nèi)外軸承座圈間之間隙。但此方法在軸承于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)之膨脹期間，并不提供從座圈到座圈之自動(dòng)間隙調(diào)整。在此方法中一標(biāo)準(zhǔn)之雙軌內(nèi)軸環(huán)與一對(duì)成組之錐形滾子一起使用。外座圈系一特殊形成之雙軌座圈，有一環(huán)狀突起部份從一端伸出。此環(huán)狀突起部份為一液壓?jiǎn)?dòng)之環(huán)狀活塞構(gòu)成一周界引導(dǎo)表面?；钊谕黄鸩糠輧?nèi)側(cè)移動(dòng)。活塞推頂著一組錐形滾子的端面，這端面是背向另一組的錐形滾子。在機(jī)器啟動(dòng)以前，活塞將錐形滾子推至一預(yù)定之位置。因?yàn)闈L子以及內(nèi)外座圈均為錐形，使?jié)L子在軸向沿座圈移動(dòng)，便改變內(nèi)座圈與外座圈間之間隙距離。此方法建立一種精確之運(yùn)轉(zhuǎn)前調(diào)整，但并不產(chǎn)生對(duì)熱膨脹之自動(dòng)調(diào)整。此外，因?yàn)榄h(huán)狀活塞摩擦抵住活動(dòng)滾子，活塞及滾子可能發(fā)生嚴(yán)重之磨損。
當(dāng)滾子軸承之諸部份磨損時(shí)，間隙變大，因而也有損于產(chǎn)品之公差，則為另一普通問(wèn)題。
因此，本發(fā)明之目的是提供一種自動(dòng)方法以調(diào)整滾子軸承內(nèi)因裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)之熱變化，以及因磨損而產(chǎn)生的間隙。此法不需要以人之調(diào)整墊片或計(jì)算墊片大小所需之專門技術(shù)。另一目的為提供此種自動(dòng)調(diào)整軸承裝置，使制造費(fèi)用低廉，以標(biāo)準(zhǔn)零件為主，且磨損不大。
本發(fā)明使用錐形滾子軸承來(lái)完成對(duì)熱膨脹之自動(dòng)調(diào)整，在一個(gè)實(shí)施例中，軸承有一對(duì)加以液壓之軸環(huán)，此軸環(huán)于運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)使軸承組件之外座圈保持正確之公差，并使錐形外座圈可在軸向平移，因而產(chǎn)生格外間隙，以在熱膨脹時(shí)容納內(nèi)座圈及軸承元件。
特別是，本發(fā)明的實(shí)施例由一有雙軌成相反錐形之內(nèi)座圈、二組錐形滾子彼此小頭相背，以及一對(duì)與內(nèi)座圈配合抓緊軸承之單軌外座圈所構(gòu)成。設(shè)有一對(duì)環(huán)，與外軸承座圈共軸，并靠近座圈朝彼此離開(kāi)之兩端。此二環(huán)及外座圈在半徑部分相鄰。此二環(huán)在每一外軸承座圈整個(gè)周界周圍壓住外軸承座圈。每一環(huán)系位于一環(huán)狀槽內(nèi)，并有一液壓室在環(huán)朝離開(kāi)軸承座圈方向之一邊與此環(huán)相通。因此，此二環(huán)即為環(huán)狀活塞，而環(huán)狀槽則為環(huán)狀液壓缸。有一壓力調(diào)節(jié)好之液壓源經(jīng)由一機(jī)械壓力或氣壓形式之蓄壓器與液壓室相通。
在啟動(dòng)時(shí)，將液壓缸加壓，迫使環(huán)與軸承座圈接觸。當(dāng)軸承加熱時(shí)，外座圈被迫徑向朝外移動(dòng)。先有技術(shù)的一種裝置，在迫使此等軸承朝外移時(shí)，會(huì)卡住環(huán)狀環(huán)或抵住外殼。本發(fā)明因?yàn)榄h(huán)狀環(huán)受一由蓄壓器所調(diào)節(jié)之恒壓所限制而非由固定的剛性元件所限制，使環(huán)狀環(huán)不卡住外座圈而是后退至一程度，容許內(nèi)座圈膨脹，但也在座圈上保持足夠力量，故座圈使軸承元件及軸確實(shí)地定位。當(dāng)軸承加熱時(shí)，環(huán)狀環(huán)一步一步向外移，始終與軸承座圈保持適當(dāng)?shù)慕佑|。同樣情形，當(dāng)軸承冷卻時(shí)，加壓流體使環(huán)狀環(huán)及軸承座圈回至原來(lái)啟動(dòng)位置。
很易看出，由于此加壓預(yù)載，本發(fā)明也自動(dòng)調(diào)整本系統(tǒng)，以適應(yīng)由于磨損而加大之間隙。
圖1 是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的部份橫截面圖。
圖2 是圖1所示實(shí)施例通過(guò)Ⅱ-Ⅱ線之橫斷面圖;以及圖3 是圖1所示本發(fā)明實(shí)施例沿Ⅲ-Ⅲ線之另一橫斷面圖參照附圖及以下之討論，可對(duì)本發(fā)明獲得澈底之了解。圖1示本發(fā)明之部份橫斷面。一軸1被支承于一錐形滾子軸承組合3內(nèi)。此軸承組合系由一雙軌成反錐形之內(nèi)座圖5及一對(duì)分開(kāi)之標(biāo)準(zhǔn)外座圈7所構(gòu)成。二組標(biāo)準(zhǔn)錐形滾子9被夾于內(nèi)外座圈之間。二外座圈7由液壓環(huán)11預(yù)加液壓。這些環(huán)被保持于各有環(huán)狀槽溝15以供環(huán)移動(dòng)之環(huán)護(hù)圈13內(nèi)。槽溝15通過(guò)壓力口17及19與大略示出之液壓源16相通。壓力源利用概略示出之蓄壓器18，保持環(huán)狀槽內(nèi)之恒壓。
在啟動(dòng)之前，壓力被加于各壓力口，迫使環(huán)11與分開(kāi)之外座圈(杯)7接觸。當(dāng)輥軸頸加熱時(shí)，內(nèi)座圈5由于熱膨脹而作徑向膨脹。此膨脹使?jié)L子9被推擠抵住外座圈7。因?yàn)闈L子及外座圈均為錐形，從滾子傳至外座圈之分力便表現(xiàn)成對(duì)軸1而言為一外座圈在軸向之運(yùn)動(dòng)。座圈之能夠在軸向移動(dòng)，乃因?yàn)樽o(hù)圈環(huán)11沖擊座圈，但所用之力僅相當(dāng)于預(yù)選之壓力。此壓力可定出并加保持，故于正常工作狀況下，座圈7由于熱膨脹施于環(huán)11之力大于由于壓力所產(chǎn)生之力。因此，當(dāng)熱膨脹迫使外座圈軸向外移動(dòng)時(shí)，外座圈便迫使護(hù)圈環(huán)11在護(hù)圈凹槽15內(nèi)軸向外移。精于此項(xiàng)技術(shù)之人士可以很容易選用蓄壓器18。蓄壓器不論機(jī)械型及氣壓型均適合，通過(guò)調(diào)節(jié)環(huán)狀環(huán)運(yùn)動(dòng)所引起之少量移動(dòng)而保持恒壓，不能壓縮之液壓流不能調(diào)節(jié)此環(huán)狀環(huán)運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)輥軸頸冷卻時(shí)，便發(fā)生相反作用，在座圈后退時(shí)加壓源推擠環(huán)抵住座圈，然后把各座圈推得更靠近而使間隙減少，在軸承冷卻并且直徑因冷收縮而減少時(shí)通常便發(fā)生這種情形。
此系統(tǒng)也自動(dòng)適應(yīng)由于磨損所產(chǎn)生之間隙加大。在操作本裝置以前，壓力源之啟動(dòng)迫使二環(huán)11彼止在軸向相向移動(dòng)。由于滾子及座圈均為錐形，此使座圈恰好在軸向靠住。此項(xiàng)特色會(huì)使磨損更均勻，進(jìn)一步提高軸承之使用年限。
此裝置之正常工作壓力，按軸承的大小及軸承上之負(fù)載，由每平方英寸五十至五百磅之間。
因此可看出，上述之系統(tǒng)是完全自動(dòng)。一旦選定適當(dāng)之壓力，就始終保持此壓力，本系統(tǒng)能適應(yīng)很廣范圍之溫度變化，并能適應(yīng)磨損，而使其效應(yīng)減至最小。此外，除了環(huán)狀護(hù)圈環(huán)以及壓力輸送組件，整個(gè)滾子軸承組件都由標(biāo)準(zhǔn)零件所構(gòu)成。這大大降低成本，因而提高本裝置之吸引力。
以上說(shuō)明應(yīng)視為闡釋性質(zhì)，不應(yīng)認(rèn)為有任何限制之意義。精于此項(xiàng)技術(shù)之人士顯然可對(duì)以上所述之本發(fā)明作出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種用以支持旋轉(zhuǎn)軸的自動(dòng)調(diào)整的滾子軸承組合，特征為所述滾子軸承組合之構(gòu)成包括(a)一單一的雙軌成相反錐形的內(nèi)軸承座圈；(b)兩組滾子元件，配置于上述內(nèi)軸承座圈每一軌之周邊周圍；(c)一對(duì)分開(kāi)的錐形外軸承座圈，各予配置為抓緊一組在上述內(nèi)軸承座圈與上述各外軸承座圈間之滾子元件；(d)可軸向來(lái)回移動(dòng)的設(shè)置，用以在軸向?qū)⒁豢深A(yù)選之力對(duì)上述一對(duì)外座圈之每一個(gè)朝另一個(gè)之方向而加上。
2.一種滾子軸承組合，經(jīng)設(shè)計(jì)來(lái)自動(dòng)適應(yīng)由于熱變化及磨損所產(chǎn)生之間隙變化，特征為上述滾子軸承組合之構(gòu)成包括(a)一單一之雙軌成相反錐形之內(nèi)軸承座圈;(b)兩組錐形滾子元件，配置于上述內(nèi)軸承座圈每一軌之周邊周圍;(c)一對(duì)分開(kāi)的錐形外軸承座圈，各經(jīng)配置以抓緊一組在上述內(nèi)軸承座圈與上述各外軸承座圈間之滾子元件;(d)對(duì)于至少上述外座圈之一(Ⅰ)可軸向來(lái)回移動(dòng)的環(huán)，用以將一可預(yù)先選定之力于軸向加于上述至少一標(biāo)準(zhǔn)外座圈并予以保持，且該力是朝另一外座圈之方向加上和保持，上述環(huán)與上述座圈共軸，并在軸向靠近上述座圈，其徑向厚度及半徑是使上述環(huán)及上述外座圈各自徑向厚度之一部分相鄰接;(Ⅱ)一環(huán)狀槽，與上述環(huán)共軸，上述環(huán)是以流體密封嚙合方式位于槽中;(e)液壓裝置，用以在上述軸承組合操作前及操作中保持上述力，包括一可調(diào)節(jié)的流體壓力源及一與上述環(huán)狀槽溝流體相通之蓄壓器;其中上述壓力源能夠在上述環(huán)狀槽內(nèi)產(chǎn)生一恒壓力，此恒壓力經(jīng)由上述流體作用于上述環(huán)。
專利摘要
一種將滾子軸承熱膨脹引起之間隙自動(dòng)調(diào)整之裝置，構(gòu)成一錐形滾子軸承具有相反錐形雙軌之內(nèi)座圈及一對(duì)單軌錐形外座圈。各外座圈與一對(duì)共軸、加液壓之環(huán)形活塞相通，各活塞在一有液壓流體之環(huán)狀活塞缸內(nèi)平直移動(dòng)。流體之液壓通過(guò)一蓄壓器保持于預(yù)定之不變壓力，當(dāng)內(nèi)座圈因熱膨脹而在徑向膨脹時(shí)，使外座圈可在軸向平移，抵住環(huán)狀活塞。在熱收縮時(shí)，壓力迫使環(huán)狀活塞在軸向朝外座圈移，靠座圈及軸承元件之錐形而減少因熱收縮所產(chǎn)生之間隙。
文檔編號(hào)F16C19/00GK86105703SQ86105703
公開(kāi)日1987年1月21日 申請(qǐng)日期1986年7月23日
發(fā)明者阿爾奇·尼·斯旺西, 威廉·杰·溫特 申請(qǐng)人:法雷爾公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan