專利名稱：純滾動(dòng)軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種純滾動(dòng)軸承，特別是涉及一種無滑動(dòng)摩擦的滾動(dòng)軸承。
現(xiàn)有的滾動(dòng)軸承主要用內(nèi)外套圈、滾動(dòng)體和保持架所組成。為了滾動(dòng)體相互之間以及滾動(dòng)體在軸承中的相對(duì)定位，現(xiàn)有的滾動(dòng)軸承都具有保持架裝置，(有極少數(shù)類型的極低速滾動(dòng)軸承是以顯著增加滑動(dòng)摩擦阻力為代價(jià))這種保持架不管它的結(jié)構(gòu)采取什么樣的形式，不管它使用什么樣的材質(zhì)和光潔度都是通過滑動(dòng)摩擦來制約高速動(dòng)動(dòng)的滾動(dòng)體。除此之外，由于目前軸承的滾動(dòng)體與套圈接觸結(jié)構(gòu)存在的不穩(wěn)定非線性、非對(duì)稱性(接觸角不為零)使得滾動(dòng)體鋼球在套圈滾道中的運(yùn)動(dòng)不僅有繞軸承軸線的公轉(zhuǎn)和繞本身旋轉(zhuǎn)軸承的自轉(zhuǎn)，而且還有自旋運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致滾動(dòng)體在套圈中的滾道中的運(yùn)動(dòng)并不是像許多人所想像的是純滾動(dòng)，而是也存在著滑動(dòng)摩擦，通常保持架的相對(duì)定位方式，使得這種非對(duì)稱性增強(qiáng)，滑動(dòng)摩擦進(jìn)一步加劇。而這種滑動(dòng)摩擦阻力對(duì)于軸承性能和壽命的影響是至關(guān)重要的。
這種滾動(dòng)體與保持架之間的相對(duì)滑動(dòng)摩擦以及滾動(dòng)體鋼球與套圈的滑動(dòng)摩擦使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中，特別是高速和超高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生一系列的問題，如潤滑很困難；軸承的溫升提高，噪聲大。滾動(dòng)體和保持架在高溫高速條件下，應(yīng)力會(huì)急劇增加，結(jié)果導(dǎo)致軸承損壞。而滾動(dòng)摩擦阻力在軸承中相對(duì)其中的滑動(dòng)摩擦阻力而言是微不足道的。這種滑道摩擦的存在也使得滾動(dòng)軸承的承載能力大大減小，能耗顯著增加。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，滾動(dòng)體和保持架之間由于離心力的作用而使滑動(dòng)摩擦力進(jìn)一步急劇增加，摩擦應(yīng)力集中也可導(dǎo)致軸承的迅速破壞。因此，滾動(dòng)軸承的極限速度的提高也受到這種滑動(dòng)摩擦力很大的限制。
由于上述原因，本發(fā)明人發(fā)明了純滾動(dòng)軸承，它取消了通常的保持架，用滾動(dòng)約束代替了滑動(dòng)約束；消除了滑動(dòng)摩擦，內(nèi)外套圈其中之一采用V字形或雙圓弧形等，而使得鋼球與滾道的一點(diǎn)接觸變成二點(diǎn)接觸。這樣每個(gè)鋼球與內(nèi)外套圈的受力支撐點(diǎn)就由目前傳統(tǒng)的總共二點(diǎn)變成三點(diǎn)，并形成一個(gè)等腰三角形，從三角形的穩(wěn)定性知道，這樣的結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。這樣不僅消除了鋼球在滾道中的滑動(dòng)摩擦問題，而且使得承載能力得到了增強(qiáng)。從而大大提高軸承的使用性能并延長其使用壽命。但由于該純滾動(dòng)軸承使用了一副定位環(huán)，使得在很小的軸承內(nèi)部空間中設(shè)置變得相當(dāng)困難，而且該定位環(huán)的加工相當(dāng)困難，裝配也相當(dāng)困難，制造成本顯著增加。由于外形標(biāo)準(zhǔn)尺寸的要求和通用性要求，使設(shè)計(jì)和制造該純滾動(dòng)軸承受到了限制。
本發(fā)明的目的是提供一種新的純滾動(dòng)軸承，它取消了定位環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單，軸承零件數(shù)減少兩個(gè)，使得純滾動(dòng)軸承的普通推廣和應(yīng)用成為可能；也使通用性得到很好解決。裝配變得容易，制造成本明顯減少，性價(jià)比得到顯著提升。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種純滾動(dòng)軸承，包括一內(nèi)圈、一外圈以及設(shè)置在內(nèi)圈和外圈之間的若干滾動(dòng)體，其特征在于，它還包括設(shè)置在每兩個(gè)相鄰滾動(dòng)體之間并與它們滾動(dòng)接觸的定位滾動(dòng)體，該定位滾動(dòng)體兩端的滑道與設(shè)置在外圈或內(nèi)圈上的定位滾道滾動(dòng)接觸。
本發(fā)明是這樣完成的，在每相鄰滾動(dòng)體與滾動(dòng)體之間沿周向安裝一定位滾動(dòng)體，該定位滾動(dòng)體同時(shí)保證相鄰滾動(dòng)體之間的周向間隔距離以及限制滾動(dòng)體在軸承中的軸向位置，該定位滾動(dòng)體的軸向定位和徑向定位是通過定位滾動(dòng)體兩自由端滑道與內(nèi)圈或外圈上的定位滾道以及滾動(dòng)體滾動(dòng)接觸定位完成。定位環(huán)與滑道的接觸是點(diǎn)接觸，而定位滾動(dòng)體中間和滾動(dòng)體的接觸也是點(diǎn)接觸。定位滾動(dòng)體可以做成整體式的或分體式的，定位滾動(dòng)體內(nèi)部可以做成實(shí)的或空心的。它的任一橫截面的外形都是圓形，該滾動(dòng)體兩端滑道的縱截面5形狀可以做成凹形或凸形。該凹形或凸形又可以分別是V字形、單圓弧形、雙圓弧形或溝槽形，該滾動(dòng)體中間與滾動(dòng)體接觸部分的中間滑道的縱截面7也可以做成V字形、單圓弧形、雙圓弧形或溝槽形。相應(yīng)地，定位滾道橫截面做成凹形或凸形。該凹形或凸形也可以做成V字形、單圓弧形、雙圓弧形或溝槽形，以便與定位滾動(dòng)體的兩端滑道相配合作滾動(dòng)接觸定位(該接觸是點(diǎn)接觸)。
本發(fā)明的軸承的內(nèi)、外圈的滾道橫截面做成單圓弧形、雙圓弧形、V字形或溝槽形。并且該內(nèi)、外圈考慮到加工和裝配方面的問題，也可以做成整體式或分體式，即整體加工或分成若干分體，加工后裝配成內(nèi)、外圈。定位滾動(dòng)體在使用中是運(yùn)動(dòng)的，一方面進(jìn)行自轉(zhuǎn)，一方面圍繞軸承軸線公轉(zhuǎn)。滾動(dòng)體與軸承內(nèi)、外圈是點(diǎn)接觸，其所有接觸點(diǎn)的相對(duì)速度差為零。滾動(dòng)體與定位滾動(dòng)體接觸點(diǎn)的相對(duì)速度差為零，而定位滾動(dòng)體與定位滾道的接觸點(diǎn)相對(duì)速度差也為零，因此該運(yùn)動(dòng)都屬于純滾動(dòng)，而不存在相對(duì)滑動(dòng)摩擦，是名符其實(shí)的“純滾動(dòng)軸承”。本發(fā)明加工安裝方便，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低，容易推廣實(shí)施。
下面將結(jié)合三個(gè)較佳的實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述

圖1是把定位滾動(dòng)體2靠近外圈4的實(shí)施例的剖面圖，圖2是把定位滾動(dòng)體2靠近內(nèi)圈3的實(shí)施例的剖面圖，圖3是本發(fā)明做成的推力軸承剖面圖。
如圖1所示，在每兩個(gè)相鄰的滾動(dòng)體1之間沿周向位置安裝一個(gè)定位滾動(dòng)體2，該定位滾動(dòng)體同時(shí)保證相鄰滾動(dòng)體之間的周向間隔距離以及限制滾動(dòng)體在軸承中的軸向位置。而該定位滾動(dòng)體的軸向定位和徑向定位還通過設(shè)置在定位滾動(dòng)體兩端滑道5上在外圈4上的定位滾道6完成。定位滾道6與滑道5、定位滾動(dòng)體2與滾動(dòng)體1以及滾動(dòng)體1與軸承內(nèi)圈3和外圈4的接觸都是點(diǎn)接觸，并且在所有這些接觸點(diǎn)的兩物體相對(duì)速度差都為零。因此，該軸承屬于純滾動(dòng)軸承。
在該實(shí)施例中，滑道5的縱截面為V字形凹形，定位滾道6的橫截面為圓弧形凸形，從而形成滾動(dòng)接觸。相反地，令滑道5的縱截面為凸形并且定位滾道的橫截面為凹形也是可行的。另外，滑道5以及定位滾動(dòng)體2與滾動(dòng)體1滾動(dòng)接觸的中間滑道7的縱截面形狀可以是V字形、單圓弧形、雙圓弧形或溝槽形等多種形狀。內(nèi)圈3是分體式的，其滾道的橫截面為雙圓弧形，內(nèi)圈4是整體式的，其滾道橫截面是單圓弧形的。而內(nèi)圈3和外圈4的滾道橫截面也分別可以是V字形、單圓弧形、雙圓弧形或溝槽形等多種形狀以便與滾動(dòng)體1相配合。顯然，雙圓弧形與V字形和單圓弧形相比，可以承受大得多的載荷，特別是徑向和雙向軸向載荷。內(nèi)圈3和外圈4、滑道5和滑道7的截面形狀可以相同，也可以不相同。圖4-a、圖4-f是單圓弧形，圖4-b、圖4-e是V字形，圖4-C、圖4-g是雙圓弧形。而內(nèi)圈3、外圈4和定位滾動(dòng)體2，可以分別做成整體式和分體式。
圖2是把定位滾動(dòng)體2靠近內(nèi)圈3的一個(gè)實(shí)施例，即所有定位滾動(dòng)體2的位置半徑K小于滾動(dòng)體1的球心位置半徑F。
為了安裝和加工的便利，可以將定位滾動(dòng)體2做成分體的，例如將構(gòu)成其端部滑道5的兩個(gè)部分以及構(gòu)成中間滑道7的部分分開制造，并通過過盈配合或螺旋配合等方式在裝配時(shí)組合起來。當(dāng)然，也可以將定位滾動(dòng)體2做成整體式，并一體地安裝。
為了安裝和加工的便利，可以將內(nèi)圈3或外圈4做成整體式的或分體式的?？梢岳枚ㄎ粷L動(dòng)體2的彈性變形，用壓入式進(jìn)行裝配。
圖3是用此發(fā)明做成的推力軸承實(shí)施例。內(nèi)圈3和外圈4采用單圓弧，承受徑向和單向軸向載荷。
圖中的α、β和γ角大于0度小于90度，較佳的范圍為大于10度，而小于50度。
雖然上面已結(jié)合三個(gè)較佳實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)該理解，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員在此基礎(chǔ)上可以作出種種等價(jià)的變型。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種純滾動(dòng)軸承，包括一內(nèi)圈(3)、一外圈(4)以及設(shè)置在內(nèi)圈(3)和外圈(4)之間的若干個(gè)滾動(dòng)體(1)，其特征在于，它還包括設(shè)置在每兩個(gè)相鄰滾動(dòng)體(1)之間并與它們滾動(dòng)接觸的定位滾動(dòng)體(2)，以及與定位滾動(dòng)體(2)兩端的滑道(5)滾動(dòng)接觸的定位滾道(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其特征在于，所述2條定位滾道(6)設(shè)置在外圈(4)或內(nèi)圈(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其特征在于，所述定位滾動(dòng)體(2)是整體式的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其特征在于，所述定位滾動(dòng)體(2)是分體式的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其特征在于，所述定位滾動(dòng)體(2)的兩端的滑道(5)縱截面可以做成凹形或凸形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其特征在于，所述定位滾道(6)的橫截面可以做成凹形或凸形，以便與定位滾動(dòng)體(2)的滑道(5)相配合作滾動(dòng)接觸定位。(2)與(6)的接觸幾何上為一點(diǎn)或兩點(diǎn)接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的軸承，其特征在于，所述定位滾動(dòng)體(2)兩端的滑道(5)以及定位滾動(dòng)體(2)與滾動(dòng)體(1)滾動(dòng)接觸的中間滑道(7)的截面可以是V字形、單圓弧形、雙圓弧形或溝槽形。該定位滾動(dòng)體(2)可以做成實(shí)心的或空心的，其任一橫截面的外形都是圓形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其特征在于，所述內(nèi)圈(3)和外圈(4)可以同時(shí)做成整體式或分體式，并且內(nèi)圈(3)和外圈(4)的滾道橫截面可以分別或同時(shí)做成單圓弧形、雙圓弧形、V字形或溝槽形。也可以其中之一做成整體的，另一個(gè)做成分體的，并且它們的滾道橫截面形狀可以是不同的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種全新結(jié)構(gòu)的純滾動(dòng)軸承，特別是一種無定位環(huán)的無滑動(dòng)摩擦的純滾動(dòng)軸承，用以替換帶定位環(huán)的純滾動(dòng)軸承，本發(fā)明由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、定位滾動(dòng)體組成，消除了原有純滾動(dòng)軸承由于用定位環(huán)進(jìn)行空間定位，使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)和加工困難，裝配困難，制造成本顯著增加的問題。從而減少了阻力，降低了能耗和噪音，提高了極限轉(zhuǎn)速和使用壽命，可以令使用本發(fā)明的機(jī)械、動(dòng)力設(shè)備的精度和可靠性得到進(jìn)一步明顯提高。
文檔編號(hào)F16C19/06GK101078420SQ20061002690
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月26日
發(fā)明者俞大邦 申請(qǐng)人:俞大邦