專利名稱：子母滾動體式軸向推力滾動軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于軸向推力滾動軸承，特別是關(guān)于在一個軸承中采用了一組或一組以上直徑較大的滾動體作為承壓滾動體(母滾動體)，一組或一組以上直徑較小的滾動體(子滾動體)作為隔離滾動體的軸向推力滾動軸承。
軸向推力滾動軸承(這里主要指滾動體為園柱形，園錐形等的軸向推力滾動軸承)，由于具有起動及運轉(zhuǎn)摩擦力矩小，承載能力大，工作可靠等優(yōu)點，目前被廣泛使用在機床，電機，航空，車輛，船舶，工程行走機械等系統(tǒng)中，是一種使用廣泛的滾動軸承。
在現(xiàn)有各種類型的軸向推力滾動軸承中，都有一個額定工作載荷和最大工作轉(zhuǎn)速。一般來說，要想同時提高這兩者是非常困難和矛盾的。在不改變軸承的基本尺寸及材料性能的前提下，提高額定工作載荷的有效方法之一便是取消保持架，利用由此而得的空間來增加滾動體的數(shù)目。但這種做法的問題是當軸承轉(zhuǎn)動時，由于在各個滾動體之間沒有任何隔離物，同向旋轉(zhuǎn)的兩相鄰滾子便很容易發(fā)生反向高速摩擦而導(dǎo)致軸承溫度迅速上升及滾子間的磨損，故通常許容轉(zhuǎn)速遠遠低于帶有保持架的滾動軸承。
另一方面，雖然影響進一步提高轉(zhuǎn)速的因素很多，但其中最有效的手段之一便是改善軸承滑動摩擦處的潤滑條件。與徑向力滾動軸承不同的是，軸向推力滾動軸承的滾道面一般都與離心力方向平行或基本平行，這意味著滾動體所受的離心力大多依靠滾動體與某一滑動摩擦面的接觸來支承。在現(xiàn)有的軸向滾動軸承中，一般采用兩種方法支承滾動體一是利用保持架上的多個獨立的保持面，二是利用內(nèi)圈或外圈上的圓環(huán)形止推面與滾動體相接觸的方法，以阻止?jié)L動體脫離滾道。這兩種方法的問題在于因為保持面或圓環(huán)形止推面與滾動體底部之間很難形成良好的面接觸及潤滑油膜，故無法滿足在滑動速度較大的同時，承受較大的接觸壓力的要求，從而限制了軸承轉(zhuǎn)速的進一步提高。
針對這一現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的旨在提供一種具有額定載荷大，許容轉(zhuǎn)速高，噪音小，壽命長的軸向推力滾動軸承。
發(fā)明的意圖由下述方法實現(xiàn)在一個軸承中，除安設(shè)一定數(shù)目的、直徑較大的承壓滾動體(母滾動體)以外，同時設(shè)置與承壓滾動體相同數(shù)目的隔離滾動體(子滾動體)。隔離滾動體的名義直徑遠遠小于承壓滾動體，其作用是使每兩個承壓滾動體之間始終有一個很小的間隙但永遠不會發(fā)生相互接觸。承壓滾動體與隔離滾動體交替安置，即每兩個承壓滾動體之間有一個隔離滾動體，也可以說每兩個隔離滾動體之間有一個承壓滾動體。其結(jié)果是隔離滾動體永遠不會同時與內(nèi)外圈的滾道面發(fā)生接觸。隔離滾動體既可安放在承壓滾動體與外圈之間(外圈側(cè)布置法)也可安放在承壓滾動體與內(nèi)圈之間(內(nèi)圈側(cè)布置法)，具體布置法視軸承的類型而定。
一般而論，無論是圓柱形滾子還是圓錐形滾子軸向推力軸承，其隔離滾子的形狀均須為圓錐形滾子。為獲得真正的線接觸，可將圓錐形隔離滾子的表面加工成如圖五所示的形狀，即構(gòu)成圓錐體的母線不是直線。
根據(jù)需要，可在隔離滾錐的表面開設(shè)包括螺旋槽在內(nèi)的各種形式的潤滑油槽。
由于去掉了整體式保持架而設(shè)置了直徑不同的承壓滾動體及隔離滾動體，為保證滾動體在工作中始終可靠地繞其滾道旋轉(zhuǎn)，在本發(fā)明中采用了如下的方法在軸承的外徑部位，安設(shè)一個圓環(huán)形的外擋圈，外擋圈與滾動體接觸的面為內(nèi)球面，外擋圈本身可與內(nèi)圈固定在一起。將滾動體與外擋圈接觸的底面也加工成球面，其球面的半徑可與上述外擋圈內(nèi)球面的一致。此外，在滾動體的中心開設(shè)一通油孔，球面底部開設(shè)適當?shù)挠投?。這樣，便可保證各個滾動體的承壓底部與外擋圈的內(nèi)球面始終為面接觸，同時，利用離心力的作用，將油從軸承的中部引至油兜中，潤滑整個球形底面，從而可大大提高承壓滾動體承受徑向載荷的能力即可提高轉(zhuǎn)速。
總而言之，在本發(fā)明中，用一組分散于承壓滾動體之間的隔離滾動體及一個外擋圈代替了傳統(tǒng)的整體式保持架。
當軸承工作時，內(nèi)圈或外圈將帶動承壓滾動體向一個方向滾動，每兩個承壓滾動體和內(nèi)圈(如果是外圈側(cè)布置法，則是外圈)的摩擦力矩及慣性力的聯(lián)合作用將使隔離滾動體在公轉(zhuǎn)的同時，以同承壓滾動體自轉(zhuǎn)方向相反的方向自轉(zhuǎn)。因為隔離滾動體與內(nèi)圈(或外圈)在滾道接觸點的油楔效應(yīng)，可使隔離滾動體基本上不與滾道面發(fā)生固體接觸摩擦。換言之，在承壓滾動體與內(nèi)外圈之間、承壓滾動體于隔離滾動體之間幾乎只存在純滾動，而隔離滾動體與滾道面之間則因為只有很小的軸向載荷，容易形成由油楔效應(yīng)引起的潤滑油膜。因此，在整個軸承中，除只有滾動體的底部與外擋圈的內(nèi)球面可能產(chǎn)生具有油膜潤滑的滑動摩擦以外，可保證各個零件之間幾乎沒有直接滑動摩擦，從而可在最大限度地安置承壓滾動體即提高軸承承載能力的基礎(chǔ)上，又可以進一步提高軸承的許容轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明提出的″子母式滾動體″原理，在制造大型軸向推力滾動軸承以及用于起重機，挖掘機等工程機械中的大型回轉(zhuǎn)支承軸承時，將近一步顯示出其優(yōu)越性。
與現(xiàn)有的各種軸向滾動軸承相比，本發(fā)明具有承載能力大，許容轉(zhuǎn)速高，可靠性好，噪音小，壽命長等優(yōu)點。
本發(fā)明用于各種軸向推力滾動軸承的實施例由附圖
一--附圖四給出。
圖一為說明隔離滾動體為什么會滾動的示意圖。
圖二為根據(jù)本發(fā)明提出的子母滾動體式軸向推力滾柱軸承(Son andMother Roller Type Cylindrical Roller Thrust Bearings)，圖中的(a)為單列滾柱軸承，圖中的(b)則為子母滾動體式雙列滾柱軸承。
圖三表示了本發(fā)明用于軸向推力滾錐軸承(Son and Mother RollerType Tapper Roller Thrust Bearings)的實施例。圖中的(a)為內(nèi)外圈均有圓錐形滾道面的軸向推力滾錐軸承，圖中的(b)為只有內(nèi)圈具有錐形滾道面的結(jié)構(gòu)。
圖四給出了依據(jù)本發(fā)明制造的幾種子母滾動體式回轉(zhuǎn)支承軸承(Sonand Mother Roller Type Slewing Bearings)的結(jié)構(gòu)例。
圖五表示了一種構(gòu)成圓錐體母線為非直線隔離滾錐的具體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的隔離滾錐可保證與承壓滾動體之間的線接觸。
下面，參照附圖一--四，詳細說明依據(jù)本發(fā)明提出的子母滾動體式軸向推力滾動軸承的結(jié)構(gòu)特征及工作原理等。
如圖一所示，以隔離滾子(子滾動體)安放在內(nèi)圈側(cè)時的情況為例，說明隔離滾子必然產(chǎn)生滾動的理由。為簡化起見，考慮滾動體為圓柱且滾道面為平面時的情況。設(shè)圖中的上部平面(1)表示轉(zhuǎn)動的內(nèi)圈，下部平面(4)為固定的外圈，直徑較大的滾動體(2)為承壓滾動體，直徑較小的滾動體(3)則為隔離滾動體。對于隔離滾動體(3)而言，如果不考慮油膜及慣性力的影響，當內(nèi)圈轉(zhuǎn)動即圖中的上部平面(1)向左移動時，則會在(a)，(b)，(c)三點分別與承壓滾動體(2-1)，(2-2)及上部平面(1)發(fā)生接觸。雖然在(c)點的摩擦力矩(Mc)有使隔離滾動體(3)產(chǎn)生反時針方向自轉(zhuǎn)的趨勢，但點(a)及點(b)處的摩擦力矩(Ma)，(Mb)則會使隔離滾動體(3)產(chǎn)生順時針方向的自轉(zhuǎn)。只要各零件之間的摩擦系數(shù)相同，則(Ma)，(Mb)的聯(lián)合作用將克服(Mc)而使隔離滾動體最終產(chǎn)生順時針方向的自轉(zhuǎn)。同時，隔離滾動體將以速度″V1″向左移動。
圖二為根據(jù)本發(fā)明制造的子母滾動體式軸向推力滾柱軸承的結(jié)構(gòu)例，圖中的(a)為單列承壓滾動體結(jié)構(gòu)，(b)為雙列承壓滾動體滾柱軸承。如圖中的(a)所示，軸承由內(nèi)圈(1)，一組圓柱形承壓滾動體(2)，一組與承壓滾動體數(shù)目相同的、形狀為園錐滾子的隔離滾動體(3)，外圈(4)，一個與內(nèi)圈固定在一起的外擋圈(5)，內(nèi)擋圈(6)等零件構(gòu)成，外擋圈與滾動體接觸的面為球形面。在承壓滾動體的中心部，開設(shè)有軸向通油孔(Zk)，而在底部則設(shè)有油兜(Op)。當軸承的內(nèi)圈(1)轉(zhuǎn)動時，由于離心力的作用，油液通過軸向孔(Zk)進入油兜(Op)，潤滑承壓滾柱底部與外擋圈(5)的球形面。為使隔離滾動體(3)始終與承壓滾動體(2)接觸良好，必須將其形狀做成底部直徑大于頭部直徑的園錐形滾子且其底部最好也為球面。為便于在運輸過程中保持軸承零件不會失散，可設(shè)置整體式保持圈(7)。
圖二中的(b)表示雙列承壓滾柱軸向推力滾柱軸承，軸承由一個內(nèi)圈(1)，兩組圓柱形承壓滾動體(2-1)，(2-2)，兩組圓錐形隔離滾動體(3-1)，(3-2)，兩個擋圈(5-1)，(5-2)，一個外圈(4)，內(nèi)擋圈(6)等零件組成。因為靠外徑的承壓滾動體(2-1)及隔離滾動體(3-1)所在區(qū)域的半徑較大，故其滾動體的數(shù)目較靠近中心的滾動體數(shù)目為多。為阻止?jié)L動體因離心力而向外的運動，在內(nèi)圈的適當位置安設(shè)了兩個擋圈(5-1)，(5-2)。在擋圈(5-1)上，開設(shè)有徑向通油孔(Jk)及環(huán)形油槽(Hc)。兩個擋圈與承壓滾柱接觸的面均為內(nèi)球面。不言而喻，這種沿徑向安置多組數(shù)目不同的滾柱及擋圈的方法同樣也適應(yīng)于制造兩列承壓滾動體以上的軸向推力滾動軸承。
考慮到隔離滾動體的底部一般只有外緣部分與外擋圈的內(nèi)球面接觸且內(nèi)擋圈的線速度大于滾動體軸心點的線速度，將隔離滾動體安設(shè)在靠固定不轉(zhuǎn)的外圈側(cè)有利于隔離滾動體的自轉(zhuǎn)。
當把承壓滾動體之間的間隙設(shè)計得足夠小時，則可去掉上述內(nèi)擋圈(6)。
圖三表示了本發(fā)明用于軸向推力滾錐軸承時的實旋例。圖中的(a)為內(nèi)外圈均有園錐形滾道面的軸向推力滾錐軸承結(jié)構(gòu)，(b)則表示只有內(nèi)圈具有園錐滾道面的結(jié)構(gòu)形式。如圖中的(a)所示，軸承由內(nèi)圈(1)，一組承壓滾錐(2)，與承壓滾錐數(shù)目相同的隔離滾錐(3)，外圈(4)，外擋圈(5)，保持圈(6)構(gòu)成，外擋圈(5)與內(nèi)圈(1)固定在一起。各個承壓滾錐的大端底部為球面，其球面半徑可與外擋圈的內(nèi)球面的半徑一致。在承壓滾錐的中部，開有一軸向通油孔(Zk)，承壓滾錐的底部設(shè)有一油兜(Op)。隔離滾錐為內(nèi)圈側(cè)布置形式。當軸承工作時，由于離心力的作用，軸承中部的油液將通過承壓滾錐上的軸向通油孔(Zk)，把油液引到承壓滾錐底部上的油兜(Op)中。因為滾錐本身相對于外擋圈內(nèi)球面存在著速度較高的自轉(zhuǎn)且兩者之間為面接觸，故比較容易形成潤滑油膜。這十分有利于提高軸承的額定工作載荷及轉(zhuǎn)速。此外，外擋圈(5)的存在，將使油液不容易逸散，有利于軸承內(nèi)部各個零件的潤滑。
對于高速軸承，為進一步改善滾動體與滾道之間的潤滑，可在隔離滾錐的表面開設(shè)螺旋潤滑油槽。當軸承工作時，該螺旋槽除可改善潤滑條件以外，還可把部分潤滑介質(zhì)從軸承的中部送至軸承的外圓部或從軸承的外圓部送至中部。
圖三中的(b)為本發(fā)明用于只有內(nèi)圈具有錐面的軸向推力滾錐軸承的實例。軸承由內(nèi)圈(1)，一組承壓滾錐(2)，與承壓滾錐數(shù)目相同的隔離滾錐(3)，外圈(4)，外擋圈(5)，保持圈(6)等零件組成。由圖可知，除了外圈兩面均為平面這一點不同以外，其基本結(jié)構(gòu)及工作原理均與圖三中(a)的實施例相差無幾，故不在此贅述。
在上述兩種結(jié)構(gòu)中，因為不存在傳統(tǒng)軸承中帶臺階的園錐滾道面，故可使對滾道面的磨削加工變得簡單易行。
圖四為本發(fā)明用于幾種回轉(zhuǎn)支承軸承的實施例。這些回轉(zhuǎn)支承軸承是包括起重機、挖掘機等各種工程機械中所必不可少的重要部件。圖中的(a)為單列承壓滾柱斜置式結(jié)構(gòu)，(b)為雙列承壓滾柱斜置式結(jié)構(gòu)，(c)為兩列承壓滾柱支承軸向載荷、一列承壓滾柱支承徑向載荷的結(jié)構(gòu)。
如圖四中的(a)所示，回轉(zhuǎn)支承軸承由內(nèi)圈(1)，一組圓柱形承壓滾柱(母滾動體)(2)，與圓柱形承壓滾柱數(shù)目相同的、但形狀為圓錐形的隔離滾動體(子滾動體)(3)，外圈(4)，油封(5)等零件組成。在內(nèi)圈及外圈上，均開有螺釘連接孔(Kl)，以便同有關(guān)部件連接。
圖四中的(b)表示了子母滾動體式雙列承壓滾動體回轉(zhuǎn)支承軸承結(jié)構(gòu)，與上述(a)的情況相比，除承壓滾動體及隔離滾動體分別為兩組且布置在不同的軸向位置以外，其他均大致相同，故在此省略。
圖四中的(c)表示了一種組合式回轉(zhuǎn)支承軸承的結(jié)構(gòu)。軸承由一個內(nèi)圈(1)，一個帶有齒輪的外圈(6)，兩列水平布置的、承受軸向載荷的承壓滾柱(2)，一組垂直布置的、承受徑向載荷承壓滾柱(3)，兩列形狀為滾錐的隔離滾子(4)分置于兩列水平布置的承壓滾柱之間，一組形狀為圓柱的隔離滾柱(5)分置于垂直布置的徑向力承壓滾柱之間，保證各個承壓滾柱之間永遠不會發(fā)生直接摩擦。在內(nèi)圈及外圈上，均有間接孔(Kl)，密封圈(7)的作用是保持潤滑介質(zhì)及防止塵埃進入軸承內(nèi)部。
上述幾種結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)支承軸承，因為隔離滾子幾乎不占用承壓滾子的空間，故可最大限度的放置承壓滾子，在不改變軸承外形尺寸的同時，可大大增強其承載能力及延長使用壽命。
順便指出，利用本發(fā)明的基本原理，還可以設(shè)計出其他許多不同結(jié)構(gòu)的軸向推力滾動軸承如自位式滾錐軸承、多列式滾柱軸承及各種形式不同的組合軸承等。
權(quán)利要求
子母滾動體式軸向推力滾動軸承，主要由內(nèi)圈(1)，一組或一組以上直徑較大的承壓滾動體或稱母滾動體(2)，一組或一組一上、數(shù)目與承壓滾動體相同但直徑較小的隔離滾動體或稱子滾動體(3)，外圈(4)，一個具有內(nèi)球面的外擋圈(5)，內(nèi)擋圈(6)等零件組成。本發(fā)明的特征是1，在一個軸承中，安置了一組或一組以上直徑較大的承壓滾動體，一組或一組以上的、數(shù)目與承壓滾動體相同但直徑較小的隔離滾動體。2，根據(jù)權(quán)利要求″1″所述的軸承，其特征是承壓滾動體與隔離滾動體交替安置，隔離滾動體永遠不會同時與內(nèi)圈及外圈的滾道面發(fā)生接觸。3，根據(jù)權(quán)利要求″1″所述的軸承，其特征是隔離滾動體的形狀一般為圓錐形滾子。4，在軸承的外圓部，設(shè)有一外擋圈，該外擋圈與承壓滾動體及隔離滾動體的底部發(fā)生接觸。
全文摘要
子母滾動體式軸向推力滾動軸承，為一種以母滾動體(承壓滾動體)承受載荷、子滾動體(隔離滾動體)代替整體式保持架以保證母滾動體之間只具有很小間隙但又永遠不會產(chǎn)生接觸的軸向推力滾動軸承。本發(fā)明的特征是一組分散于母滾動體之間的子滾動體及一個具有內(nèi)球面的外擋圈代替了整體式保持架，從而可增加承壓滾動體的數(shù)目及改善滾動體端部的潤滑條件，由此可提高軸承的轉(zhuǎn)速及承載能力。本發(fā)明具有承載能力大，許容轉(zhuǎn)速高，噪音小等優(yōu)點。
文檔編號F16C19/10GK1118849SQ93105960
公開日1996年3月20日 申請日期1993年5月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月19日
發(fā)明者杜長春 申請人:杜長春