專利名稱：滾動軸承散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于軸承散熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速重載滾動軸承的散熱裝
置。
背景技術(shù)：
滾動軸承在運轉(zhuǎn)過程中由于摩擦會產(chǎn)生大量的熱量，在常規(guī)設(shè)計中，這些熱量會通過潤滑油(脂)的循環(huán)和軸承座的熱傳導(dǎo)向外界散發(fā)，從而保證滾動軸承在允許溫度下正常工作。當滾動軸承所承受的載荷較大且運轉(zhuǎn)速度較高(接近軸承的參考轉(zhuǎn)速或極限轉(zhuǎn)速)或者處于其中一種工況時，軸承由于摩擦產(chǎn)生的熱量會急劇增加，僅靠潤滑油(脂)的循環(huán)和軸承座的熱傳導(dǎo)作用不能把軸承產(chǎn)生的熱量及時散發(fā)出去，從而使軸承的溫度持續(xù)升高，最終導(dǎo)致潤滑劑的失效和軸承的損壞，并造成整個設(shè)備不能正常工作或者發(fā)生嚴重事故。目前，高速重載軸承在大載荷和高轉(zhuǎn)速使用工況下通常采用軸流風機給軸承座吹風強制散熱，但這種方法的散熱效果有很大的局限性，也增加了設(shè)計成本和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，同時對于結(jié)構(gòu)緊湊的零部件來說，這種風冷效果的設(shè)計是無法實現(xiàn)的。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種滾動軸承散熱裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的滾動軸承散熱效果不好的技術(shù)問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所提供的滾動軸承散熱裝置采用如下技術(shù)方案一種滾動軸承散熱裝置，包括軸承座，軸承座上設(shè)置有軸承孔，將軸承孔的軸向定義為前后方向，軸承孔的內(nèi)壁面上具有使用時用于與軸承外圈的外圓柱表面相對應(yīng)緊配合的沿前后方向延伸的配合段，所述的軸承孔的配合段沿前后方向至少分布有兩個，在軸承孔的內(nèi)壁面上于相鄰兩配合段之間設(shè)置有用于供冷卻流體流過的散熱槽，在軸承座上還開設(shè)有與散熱槽相連通的流體輸入通道和流體輸出通道，所述散熱裝置還包括用于向散熱槽供應(yīng)冷卻流體的供應(yīng)系統(tǒng)。所述的散熱槽呈沿軸承孔的周向延伸的環(huán)形結(jié)構(gòu)，環(huán)形結(jié)構(gòu)的散熱槽沿前后方向分布有多個。所述的軸承座上于軸承孔頂部設(shè)置有沿前后方向延伸的與所述流體輸入通道連通的上軸向連通槽，在軸承座上于軸承孔底部設(shè)置有沿前后方向延伸的與所述流體輸出通道連通的下軸向連通槽，所述的上軸向連通槽與所述各個環(huán)形結(jié)構(gòu)的散熱槽相連通，所述的下軸向連通槽與所述各個環(huán)形結(jié)構(gòu)的散熱槽相連通。所述的散熱槽呈沿軸承孔的軸向延伸的螺旋形結(jié)構(gòu)。所述的散熱槽的截面呈矩形或半圓形。所述的散熱裝置還包括位于軸承座外部的連通所述流體輸入通道和流體輸出通道的外部循環(huán)油路，流體輸入通道為冷卻油輸入通道，流體輸出通道為冷卻油輸出通道，該外部循環(huán)油路上還串接有油箱和油泵，在外部循環(huán)油路上于所述冷卻油輸出通道和油箱之間串接有用于對冷卻油輸出通道中輸出的高溫油降溫的熱交換器。所述的軸承座上于所述配合段的前側(cè)和/或后側(cè)設(shè)置有用于對軸承滾子潤滑的潤滑結(jié)構(gòu)，該潤滑結(jié)構(gòu)包括與軸承孔相連通的潤滑油輸入通道和潤滑油輸出通道，所述潤滑油輸入通道和潤滑油輸出通道與所述外部循環(huán)油路連通。所述的外部循環(huán)油路通過設(shè)置在所述軸承座外部的分油器與所述冷卻油輸入通道和潤滑油輸入通道連通。所述的冷卻油出油管道包括開設(shè)在軸承座底部的與所述下軸向連通槽相連通的豎直管路和連通豎直管路與所述外部循環(huán)油路的橫向管路。所述的潤滑油輸入通道中設(shè)置有噴射油管，噴射油管的一端安裝有用于在使用時向軸承中的滾子噴射潤滑油的噴油嘴。 本實用新型的有益效果是當將主軸和滾動軸承裝入軸承座的軸承孔中時,主軸轉(zhuǎn)動，軸承內(nèi)圈和滾子轉(zhuǎn)動，滾子與軸承內(nèi)、外圈之間摩擦生熱，特別是在遇到高速重載的工況下，軸承的發(fā)熱量更厲害，為了保證滾動軸承的工作溫度，本實用新型提供的滾動軸承散熱方法利用冷卻流體在冷卻管路中流動時與軸承外圈的熱交換帶走滾動軸承因摩擦產(chǎn)生的大量熱量，從而保證滾動軸承在高速重載工況下的正常運轉(zhuǎn)。本實用新型所提供的散熱方法使用方便，通過在冷卻管道中不停的輸入低溫和輸出高溫的冷卻流體來實現(xiàn)對滾動軸承的冷卻散熱，改善滾動軸承的工作環(huán)境。本實用新型所提供的散熱方法使用方便，特別適用于滾動軸承處于高速重載工況下的冷卻降溫，可以有效的改善滾動軸承的工作環(huán)境。本實用新型所提供的滾動軸承散熱裝置中，在軸承座的軸承孔的內(nèi)壁面上于兩相鄰的配合段之間設(shè)置有用于供冷卻流體流過的散熱槽，且軸承座上還開設(shè)有與散熱槽相連通的流體輸入通道和流體輸出通道，這樣當使用時，由軸承座上的散熱槽與軸承外圈外圓柱表面形成冷卻管道，通過流體輸入通道向冷卻管道中輸入冷卻流體，冷卻流體經(jīng)冷卻管道從流體輸出通道中流動，通過冷卻流體流過冷卻管道時與軸承外圈的熱交換帶走滾動軸承因摩擦產(chǎn)生的大量熱量，實現(xiàn)對滾動軸承的冷卻降溫。本實用新型所提供的散熱裝置冷卻效果好，使用方便，特別適用于滾動軸承處于高速重載工況下的冷卻降溫，可以有效的改善滾動軸承的工作環(huán)境。

圖I是本實用新型所提供的滾動軸承散熱裝置一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中A-A處剖視圖；圖3是圖I中軸承座的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3中B-B處剖視圖；(圖I、圖2中的箭頭所示為冷卻油的流動方向)。
具體實施方式
本實用新型所提供的滾動軸承散熱方法，將主軸14連同滾動軸承12對應(yīng)的安裝在軸承座的軸承孔中，滾動軸承外圈的外圓柱表面與軸承座的軸承孔的內(nèi)壁面上的配合段300對應(yīng)緊配合，所述軸承孔的內(nèi)壁面上的散熱槽與滾動軸承外圈的外圓柱表面圍成冷卻管道100，當主軸14帶動軸承內(nèi)圈及滾子轉(zhuǎn)動時，將冷卻流體高壓注入冷卻管道中，冷卻流體進入冷卻管道100并從流體輸出通道輸出，冷卻流體在冷卻管道100中流動時，通過流過冷卻管道100的冷卻流體與軸承外圈進行熱交換，實現(xiàn)對軸承的散熱冷卻。在本實施例中，冷卻流體采用冷卻油，此時，在軸承座外部設(shè)置有連通所述流體輸入通道和流體輸出通道的外部循環(huán)油路4，流體輸入通道為冷卻油輸入通道8，流體輸出通道為冷卻油輸出通道，該外部循環(huán)油路4上還串接有油箱I和油泵5，在外部循環(huán)油路4上于所述冷卻油輸出通道和油箱之間串接有用于對冷卻油輸出通道中輸出的高溫油降溫的熱交換器2，使用時，冷卻油在流過所述冷卻管道后變成高溫油，高溫油經(jīng)冷卻油輸出通道進入外部循環(huán)油路中，然后經(jīng)熱交換器降溫后變成低溫油進入油箱，油箱中的低溫油由油泵加壓后經(jīng)外部循環(huán)油路泵送至冷卻油輸入通道，低溫油進 入所述冷卻管道中與軸承進行熱交換，然后低溫油變成高溫油再重新流回油箱，循環(huán)往復(fù)的對軸承進行冷卻散熱。上述實施例中，通過流過冷卻管道的冷卻流體與軸承外圈的進行熱交換從而實現(xiàn)對滾動軸承的散熱冷卻，這種散熱方法高效、快速，特別適用于滾動軸承處于高速重載工況下的冷卻降溫，可以有效改善滾動軸承的工作環(huán)境，延長軸承的使用壽命。當然，也可以根據(jù)滾動軸承的實際工作情況，采用不同的冷卻流體，此時，就不再需要外部循環(huán)油路，只需要提供用于供應(yīng)冷卻流體的相對應(yīng)供應(yīng)系統(tǒng)即可。上述的散熱方法可以采用如圖I至圖4所示的滾動軸承散熱裝置來實現(xiàn)，散熱裝置的具體結(jié)構(gòu)如下所述。如圖I、圖2、圖3、圖4所示，一種滾動軸承散熱裝置的實施例，該實施例中的散熱裝置包括軸承座200,軸承座上設(shè)置有軸承孔,將軸承孔的軸向定義為前后方向，軸承孔的內(nèi)壁面上具有使用時用于與軸承外圈的外圓柱表面相對應(yīng)緊配合的沿前后方向延伸的配合段300，本實施例中的軸承孔的配合段沿前后分布有兩個，使用時軸承孔的兩配合段分別對應(yīng)于軸承外圈的前后端，在軸承孔的內(nèi)壁面上于相鄰兩配合段之間設(shè)置有用于供冷卻油流過的散熱槽10，該散熱槽10呈沿軸承孔的周向延伸的環(huán)形結(jié)構(gòu)，環(huán)形結(jié)構(gòu)的散熱槽沿前后方向分布有多個，此處的散熱槽的截面呈矩形，使用時，這些環(huán)形結(jié)構(gòu)的散熱槽與軸承的外圈相配合圍成冷卻管道100，當冷卻油從冷卻管道中流過時與軸承外圈進行熱交換從而帶走滾動軸承因滾動摩擦產(chǎn)生的的大量熱量。在軸承座200上位于軸承孔頂部設(shè)置有沿前后方向延伸的上軸向連通槽9，上軸向連通槽9連通各環(huán)形結(jié)構(gòu)的散熱槽10，在軸承座200的軸承孔的底部設(shè)置有沿前后方向延伸的下軸向連通槽17，下軸向連通槽17連通各環(huán)形結(jié)構(gòu)的散熱槽10，在軸承座200上還設(shè)置有冷卻油輸入通道8和冷卻油輸出通道，如圖中所示，冷卻油輸入通道8呈與上軸向連通槽連通的豎直管路結(jié)構(gòu)，冷卻油輸出通道包括設(shè)在軸承座底部的與所述的下軸向連通槽相連通的豎直管路16和連通豎直管路與外界油路的橫向管路18。在本實施例中，在軸承座200上于所述配合段的前側(cè)和后側(cè)均設(shè)置有用于對軸承滾子潤滑的潤滑結(jié)構(gòu)，該潤滑結(jié)構(gòu)包括與軸承孔相連通的潤滑油輸入通道30和潤滑油輸出通道15，在潤滑油輸入通道30中設(shè)置有噴射油管11，噴射油管11的一端安裝有用于在使用時向軸承中的滾子噴射潤滑油的噴油嘴13，所述的潤滑油輸出通道15與所述冷卻油輸出通道的橫向管路18連通。所述的散熱裝置還包括位于軸承座外部的連通所述冷卻油輸入通道和冷卻油輸出通道的外部循環(huán)油路4，外部循環(huán)油路4的輸出端6通過設(shè)置在軸承座外的分油器7與冷卻油輸入通道8及潤滑油輸入通道30連通，外部循環(huán)油路4的輸入端19則與冷卻油輸出通道的橫向管道18連接。在外部循環(huán)油路4上串接有油箱I和油泵5，在外部循環(huán)油路4上于輸入端19和油箱I之間還串接有用于從冷卻油輸出通道中輸出的高溫油降溫的熱交換器2。使用時，當將主軸14連同滾動軸承12裝入軸承座200的軸承孔中時，由軸承座200上的散熱槽與軸承外圈形成冷卻管道100，油泵5把冷卻/潤滑油3從油箱I中吸出，經(jīng)外部循環(huán)油路4輸送至分油器7位置處，冷卻/潤滑油經(jīng)分油器后被分為兩路(I)冷卻油路冷卻油經(jīng)冷卻油輸入通道8進入上軸向連通槽9中后，被分流進若干個散熱槽10中，這些散熱槽與軸承外圈構(gòu)成封閉的冷卻管道100，冷卻油在冷卻管道中流動的同時與軸 承外圈實現(xiàn)熱交換，從而帶走軸承的大量熱量，起到降低軸承溫度的效果。冷卻油經(jīng)冷卻管道達到軸承底部后進入到下軸向連通槽17中，再經(jīng)冷卻油輸出通道進入外部循環(huán)油路4。(2)潤滑油路潤滑油通過潤滑油輸入通道30中的噴射油管11被噴射在滾子上，一方面對軸承的滾子和滾道起潤滑和降溫作用，另一方面潤滑油在摩擦副表面形成油膜以避免軸承滾子與滾道的直接接觸，減小摩擦系數(shù)，潤滑油流到軸承座的底部后經(jīng)潤滑油輸出通道15匯入冷卻油輸出通道中的橫向管路18中，并最終進入外部循環(huán)油路4。冷卻油和潤滑油經(jīng)冷卻油輸出通道的橫向管路18進入外部循環(huán)油路4后，經(jīng)熱交換器2降溫后變成低溫油進入油箱1，油箱I中的低溫油由油泵5經(jīng)外部循環(huán)油路泵送至冷卻油輸入通道8和潤滑油輸入通道30，低溫油進入所述冷卻管道100中對滾動軸承12進行冷卻散熱，同時，低溫油經(jīng)噴射油管11噴射在滾動軸承12的滾子上，然后低溫油變成高溫油再重新流回油箱1，循環(huán)往復(fù)的對軸承進行冷卻散熱及潤滑。上述實施例中所提供的散熱裝置采用熱交換方法，利用循環(huán)的冷卻油和潤滑油在軸承座的散熱槽和軸承外圈構(gòu)成的冷卻管道中流動帶走滾動軸承因摩擦產(chǎn)生的熱量，并通過熱交換器向外界進行散熱。通過開設(shè)不同的散熱槽的截面形狀及尺寸、散熱槽的長度、調(diào)整冷卻油的流速和進出軸承座上冷卻管道上的冷卻油溫度來維持軸承在不同工況下的正常工作溫度，從而保證軸承在高速重載工況下的正常運轉(zhuǎn)。上述實施例中，散熱槽呈沿軸承孔的周向延伸的環(huán)形結(jié)構(gòu)，環(huán)形結(jié)構(gòu)的散熱槽沿前后方向在軸承孔中分布有多個，且各個散熱槽通過上軸向連通槽和下軸向連通槽相連通，使各個散熱槽處于并聯(lián)狀態(tài)，冷卻油可以流過各個散熱槽，這樣流入散熱槽中的冷卻油量較多，增加了冷卻油與軸承外圈的熱交換量。在其他實施例中，散熱槽也可以采用其他結(jié)構(gòu)，如采用呈沿軸承孔的軸向延伸的螺旋形結(jié)構(gòu)，該螺旋形散熱槽的軸向的一端與冷卻油輸入通道連通、其軸向的另一端與冷卻油輸出通道相連通，此時，不設(shè)置上軸向連通槽和下軸向連通槽。當散熱槽采用螺旋形結(jié)構(gòu)時，進入軸承座的冷卻油流量會減少，但是因為延長了冷卻油的流動路程，增加了冷卻油與軸承外圈的熱交換時間，同樣可以達到降低軸承工作溫度的效果。在上述實施例中，通過上軸向連通槽及下軸向連通槽將各個環(huán)形結(jié)構(gòu)的散熱槽連通，在其他實施例中，也可以不相連通，而將各個散熱槽直接與冷卻油輸入通道及冷卻油輸出通道連通。[0038]在上述實施例中，優(yōu)選的通過外部循環(huán)油路將冷卻油輸入通道和冷卻油輸出通道相連通，并且在外部循環(huán)油路上串接有熱交換器，這樣可以循環(huán)往復(fù)的對軸承座進行散熱冷卻。在其他實施例中也可以不采用外部循環(huán)油路，此時，流過由所述軸承孔中的散熱槽與軸承外圈組成的冷卻管道的冷卻流體可以采用冷卻風或者冷卻水等其他冷卻介質(zhì)。如果滾動軸承處于高速重載工況時，冷卻流體還是采用冷卻水的冷卻散熱效果會更好一點。上述實施例中的散熱槽的截面呈矩形，在其他實施例中，散熱槽的截面也可以采用其他的結(jié)構(gòu)，如半圓形或三角形結(jié)構(gòu)。上述實施例中的軸承座的軸承孔的內(nèi)壁面上的兩配合段分別與軸承外圈的前后 兩端部配合，在其他實施例中，軸承座的軸承孔的內(nèi)壁面上的配合段可以為兩段以上，在每相鄰的兩個配合段之間均設(shè)置散熱槽。在上述實施例中，因為冷卻油的用量和潤滑油的用量相差較大，所以采用分油器。在其他實施例中，也可以不選用分油器，而有外部循環(huán)油路的輸入端通過不同的流量控制閥與冷卻油輸入通道及潤滑油輸入通道連通，從而實現(xiàn)對冷卻油及潤滑油的流量流速的控制，保證對滾動軸承冷卻散熱和潤滑效果。在上述實施例中，優(yōu)選的，在軸承孔的配合段的前后側(cè)分別設(shè)置有潤滑油輸入通道和潤滑油輸出通道。在其他實施例中，也可以僅在配合段的前側(cè)或后側(cè)設(shè)置潤滑油輸入通道和潤滑油輸出通道。
權(quán)利要求1.滾動軸承散熱裝置，包括軸承座，軸承座上設(shè)置有軸承孔，將軸承孔的軸向定義為前后方向，軸承孔的內(nèi)壁面上具有使用時用于與軸承外圈的外圓柱表面相對應(yīng)緊配合的沿前后方向延伸的配合段，其特征在于所述的軸承孔的配合段沿前后方向至少分布有兩個，在軸承孔的內(nèi)壁面上于相鄰兩配合段之間設(shè)置有用于供冷卻流體流過的散熱槽，在軸承座上還開設(shè)有與散熱槽相連通的流體輸入通道和流體輸出通道，所述散熱裝置還包括用于向散熱槽供應(yīng)冷卻流體的供應(yīng)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滾動軸承散熱裝置，其特征在于所述的散熱槽呈沿軸承孔的周向延伸的環(huán)形結(jié)構(gòu)，環(huán)形結(jié)構(gòu)的散熱槽沿前后方向分布有多個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滾動軸承散熱裝置，其特征在于所述的軸承座上于軸承孔頂部設(shè)置有沿前后方向延伸的與所述流體輸入通道連通的上軸向連通槽，在軸承座上于軸承孔底部設(shè)置有沿前后方向延伸的與所述流體輸出通道連通的下軸向連通槽，所述的上軸向連通槽與所述各個環(huán)形結(jié)構(gòu)的散熱槽相連通，所述的下軸向連通槽與所述各個環(huán)形結(jié)構(gòu) 的散熱槽相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滾動軸承散熱裝置，其特征在于所述的散熱槽呈沿軸承孔的軸向延伸的螺旋形結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滾動軸承散熱裝置，其特征在于所述的散熱槽的截面呈矩形或半圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任意一項所述的滾動軸承散熱裝置，其特征在于所述的散熱裝置還包括位于軸承座外部的連通所述流體輸入通道和流體輸出通道的外部循環(huán)油路，流體輸入通道為冷卻油輸入通道，流體輸出通道為冷卻油輸出通道，該外部循環(huán)油路上還串接有油箱和油泵，在外部循環(huán)油路上于所述冷卻油輸出通道和油箱之間串接有用于對冷卻油輸出通道中輸出的高溫油降溫的熱交換器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的滾動軸承散熱裝置，其特征在于所述的軸承座上于所述配合段的前側(cè)和/或后側(cè)設(shè)置有用于對軸承滾子潤滑的潤滑結(jié)構(gòu)，該潤滑結(jié)構(gòu)包括與軸承孔相連通的潤滑油輸入通道和潤滑油輸出通道，所述潤滑油輸入通道和潤滑油輸出通道與所述外部循環(huán)油路連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的滾動軸承散熱裝置，其特征在于所述的外部循環(huán)油路通過設(shè)置在所述軸承座外部的分油器與所述冷卻油輸入通道和潤滑油輸入通道連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的滾動軸承散熱裝置，其特征在于所述的冷卻油出油管道包括開設(shè)在軸承座底部的與所述下軸向連通槽相連通的豎直管路和連通豎直管路與所述外部循環(huán)油路的橫向管路。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的滾動軸承散熱裝置，其特征在于所述的潤滑油輸入通道中設(shè)置有噴射油管，噴射油管的一端安裝有用于在使用時向軸承中的滾子噴射潤滑油的噴油嘴。
專利摘要本實用新型公開了一種滾動軸承散熱裝置，包括軸承座，軸承座上設(shè)置有軸承孔，將軸承孔的軸向定義為前后方向，軸承孔的內(nèi)壁面上具有使用時用于與軸承外圈的外圓柱表面相對應(yīng)緊配合的沿前后方向延伸的配合段，所述的軸承孔的配合段沿前后方向至少分布有兩個，在軸承孔的內(nèi)壁面上于相鄰兩配合段之間設(shè)置有用于供冷卻流體流過的散熱槽，在軸承座上還開設(shè)有與散熱槽相連通的流體輸入通道和流體輸出通道，所述散熱裝置還包括用于向散熱槽供應(yīng)冷卻流體的供應(yīng)系統(tǒng)。本實用新型所提供的散熱方法使用方便，通過在冷卻管道中連續(xù)循環(huán)地輸入低溫和輸出高溫的冷卻流體來實現(xiàn)對滾動軸承的冷卻散熱，改善滾動軸承的工作環(huán)境。
文檔編號F16C35/04GK202381551SQ20112054778
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月24日
發(fā)明者余永健, 劉永剛, 李倫, 李濟順, 薛玉君, 隋新, 馬偉 申請人:河南科技大學