一種新型高速深溝球軸承的制作方法
【專利摘要】本實用新型針對現(xiàn)有技術深溝球軸承內(nèi)圈外圈結(jié)構(gòu)設計不合理，致使內(nèi)圈溝道與鋼球工作面間散熱性差，鋼球在外圈溝道中的軸向竄動量大、產(chǎn)生滑動摩擦的機率高，使得軸承運轉(zhuǎn)速度受到限制的不足，提供一種能高速運轉(zhuǎn)的深溝球軸承，包括軸承外圈、內(nèi)圈、鋼球和密封圈，在所述內(nèi)圈的外表面上設置有內(nèi)圈弧形溝道，在所述外圈內(nèi)表面上設置有外圈弧形溝道，采用本實用新型結(jié)構(gòu)的高速深溝球軸承，改善了軸承工作面的散熱條件，解決了軸承高速旋轉(zhuǎn)時溫度急劇升高的問題，改善了軸承的潤滑性能，有利于軸承轉(zhuǎn)速的提高，減少了軸承的滑動摩擦力和摩擦力矩使深溝球軸承實現(xiàn)高速運轉(zhuǎn)。
【專利說明】一種新型高速深溝球軸承

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種軸承，尤其涉及一種高速深溝球軸承。

【背景技術】
[0002] 具有轉(zhuǎn)動功能的部件，都少不了軸承的帶動和支撐。其軸承的精度和效率的高低 直接影響到旋轉(zhuǎn)部件的精度和效率，所以軸承的精度和效率就直接影響甚至代表了旋轉(zhuǎn)部 件的精度和效率，特別是在全球高呼節(jié)能環(huán)保的今天，提高旋轉(zhuǎn)部件的精度和效率已成共 識，那么對軸承也就提出了更高的要求。
[0003] 對普通的深溝球軸承來說，加工精度要靠設備和操作技能來保證，但要提高效 率--即提高軸承轉(zhuǎn)速及使用壽命來提高加工效率，減少軸承的摩擦力矩從而減少軸承的 功耗，可以通過對傳統(tǒng)軸承產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)改進來實現(xiàn)。在研究中發(fā)現(xiàn)，雖然我們將這類軸承叫 滾動軸承，實際上滾動軸承工作過程中由于軸承工作面（即鋼球和溝道的接觸面的大小，下 同）的幾何結(jié)構(gòu)和加工質(zhì)量差異，鋼球在溝道中不是純滾動運動，瞬間會產(chǎn)生相對滑動，這 相對滑動既容易摩擦生熱，也增加旋轉(zhuǎn)力矩及增加功耗。
[0004] 現(xiàn)有技術中，普遍采用標準深溝球軸承，現(xiàn)有標準深溝球軸承的結(jié)構(gòu)要實現(xiàn)軸承 高速運轉(zhuǎn)存在以下缺陷：
[0005] 1、鋼球直徑和旋轉(zhuǎn)中心徑限制了軸承的高速性能。
[0006] 鋼球的徑向離心力F&與鋼球直徑的3次方成正比，與鋼球的旋轉(zhuǎn)中心徑Dwp成正 t匕。軸承鋼球的直徑D越大，鋼球的質(zhì)量就越大，鋼球在高速旋轉(zhuǎn)時徑向離心力FCr和陀螺 力矩也就越大；同時，鋼球的旋轉(zhuǎn)中心徑越大，鋼球的線速度就越大，鋼球在高速旋轉(zhuǎn)時徑 向離心力和陀螺力也就越大。鋼球的徑向離心力和陀螺力矩大會對軸承產(chǎn)生很大的接觸應 力，加劇軸承溫升和磨損，降低軸承的使用壽命。如圖1所示，標準深溝球軸承鋼球的旋 轉(zhuǎn)中心徑Dwp居中，即Dwp值等于內(nèi)圈內(nèi)徑d和外圈外徑D和的平均值，計算方法見公式1
[0007] Dwp= (D+d)/2〇 公式 1
[0008] 因此看出，標準深溝球軸承因上述結(jié)構(gòu)所限，轉(zhuǎn)速是有限的。以外徑62mm、內(nèi)徑 30mm、寬度16mm的6206密封脂潤滑軸承為例，它的極限轉(zhuǎn)速只有9500轉(zhuǎn)/分鐘。
[0009] 2、軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)限制了軸承的高速性能。
[0010] 如圖2-3所示，標準深溝球軸承的目標設計函數(shù)是額定載荷，因而將內(nèi)圈溝道圓 弧半徑(或稱為內(nèi)圈溝道曲率半徑)設計為小曲率半徑，為鋼球直徑的0. 515倍，將外圈溝道 圓弧半徑(或稱為外圈溝道曲率半徑）設計為大曲率半徑，為鋼球直徑的0. 525倍。高速運 轉(zhuǎn)的軸承要求定圈工作面(又稱定圈溝道圓弧面）要穩(wěn)定組成軸承組件的鋼球和另一套圈， 動圈工作面(又稱動圈溝道圓弧面）應潤滑和散熱良好。而本項目軸承外圈是定圈，內(nèi)圈是 動圈，在高速狀況下，作為動圈的內(nèi)圈溝道圓弧半徑（曲率半徑)小會導致熱量劇增。因為相 對于外圈溝道來說，內(nèi)圈溝道比外圈溝道工作的頻次多一倍左右，也即內(nèi)圈溝道與鋼球的 接觸磨損比外圈溝道多一倍左右，內(nèi)圈溝道圓弧半徑（曲率半徑）過小，溝道包絡鋼球的圓 弧線就多，所以在內(nèi)圈高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下軸承溝道和鋼球接觸面的熱量會大幅度上升，鋼 球和溝道面很容易磨損，從而降低軸承的使用壽命。
[0011] 另外，作為定圈的外圈溝道圓弧半徑（曲率半徑）大，會使軸承的軸向竄動大和滑 動摩擦大。原因是，當外圈溝道圓弧半徑（曲率半徑）大時，溝道與鋼球間的彌合度小，也即 溝道包絡鋼球的圓弧線少，一方面導致鋼球在外圈溝道中的軸向竄動增大，高速狀態(tài)下軸 承不穩(wěn)定，另一方面導致鋼球在溝道面上的滑動摩擦機率增大。
[0012] 3、密封圈的內(nèi)唇與內(nèi)圈密封槽過盈配合，軸承的旋轉(zhuǎn)摩擦力矩大，高速狀況下摩 擦生熱嚴重。
[0013] 由此可見，要提高深溝球軸承的高速性能，一方面要采取技術措施減小鋼球的離 心力和陀螺力矩，另一方面是提高軸承工作面的散熱性和潤滑功能，提高軸承高速狀態(tài)下 的穩(wěn)定性和減小滑動摩擦機率。 實用新型內(nèi)容
[0014] 本實用新型的主要目的是，針對現(xiàn)有技術深溝球軸承內(nèi)圈外圈結(jié)構(gòu)設計不合理， 致使內(nèi)圈溝道與鋼球工作面間散熱性差，鋼球在外圈溝道中的軸向竄動量大、產(chǎn)生滑動摩 擦的機率高，使得軸承運轉(zhuǎn)速度受到限制的不足，提供一種能高速運轉(zhuǎn)的深溝球軸承。
[0015] 本實用新型的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的：
[0016] 一種新型高速深溝球軸承，包括軸承外圈、內(nèi)圈、鋼球和密封圈，在所述內(nèi)圈的外 表面上設置有內(nèi)圈弧形溝道，在所述外圈內(nèi)表面上設置有外圈弧形溝道，內(nèi)圈溝道曲率半 徑為鋼球直徑的〇. 53-0. 56倍，外圈溝道曲率半徑10為鋼球直徑的0. 505-0. 52倍；
[0017] 內(nèi)圈溝道曲率半徑為鋼球直徑的0. 535倍，外圈溝道曲率半徑10為鋼球直徑的 〇· 512 倍；
[0018] 在所述內(nèi)圈溝道7的兩側(cè)分別設置存脂槽，存脂槽與所述的內(nèi)圈溝道相連通；
[0019] 鋼球的旋轉(zhuǎn)中心徑Dwp小于內(nèi)圈內(nèi)徑d和外圈外徑D之和的平均值；
[0020] 所述內(nèi)圈外表面設置有光滑內(nèi)圈密封面，密封圈的內(nèi)密封唇為雙唇，所述內(nèi)圈密 封面與內(nèi)密封唇間設置有間隙；
[0021] 所述的內(nèi)圈密封面為精磨的光滑表面；
[0022] 鋼球的旋轉(zhuǎn)中心徑Dwp小于內(nèi)圈內(nèi)徑d和外圈外徑D之和的平均值。
[0023] 采用本實用新型結(jié)構(gòu)的高速深溝球軸承，因為內(nèi)圈溝道圓弧半徑（曲率半徑）增 大，所以內(nèi)圈溝道與鋼球之間的接觸弧長減小，因此改善了軸承工作面的散熱條件，解決了 軸承高速旋轉(zhuǎn)時溫度急劇升高的問題，且因增加了存脂槽，改善了軸承的潤滑性能，有利于 軸承轉(zhuǎn)速的提高。同時，因為減小了外圈溝道圓弧半徑（曲率半徑)，外圈溝道包覆鋼球表面 的面積增多，減小了鋼球在外圈溝道中的軸向竄動量，使兩個運動部件外圈溝道和鋼球可 能產(chǎn)生的滑動摩擦的弧長減少，因而減少了軸承的滑動摩擦力和摩擦力矩，不僅可使深溝 球軸承實現(xiàn)高速運轉(zhuǎn)，且減少了軸承的功耗，使軸承的壽命有很大地提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為現(xiàn)有技術標準深溝球軸承結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2為現(xiàn)有技術標準深溝球軸承的內(nèi)圈溝道與鋼球連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖3為現(xiàn)有技術標準深溝球軸承的外圈溝道與鋼球連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖4為本實用新型深溝球軸承實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖5為本實用新型深溝球軸承的內(nèi)圈溝道與鋼球連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖6為本實用新型深溝球軸承的外圈溝道與鋼球連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 附圖標記說明
[0031] 1-外圈2-內(nèi)圈 3-鋼球 4-密封圈 6-存脂槽7-內(nèi)圈溝道8-內(nèi) 圈溝道曲率半徑9-外圈溝道10-外圈溝道曲率半徑11-內(nèi)密封唇12-密封表面。

【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步地描述：
[0033] 本實用新型的深溝球軸承，是在現(xiàn)有標準深溝球軸承結(jié)構(gòu)基礎上的改進。它包括 軸承外圈1、內(nèi)圈2、鋼球3和密封圈4,在內(nèi)圈2的外表面上設置有弧形內(nèi)圈溝道7,在外圈 1的內(nèi)表面上設置有弧形外圈溝道9,內(nèi)圈溝道曲率半徑8為鋼球直徑的0. 53?0. 56倍， 優(yōu)選0. 535倍，外圈溝道曲率半徑10設計為鋼球直徑的0. 505?0. 520倍，優(yōu)選為0. 512 倍。采用上述結(jié)構(gòu)，軸承內(nèi)圈溝道曲率半徑8比標準深溝球軸承的內(nèi)圈溝道曲率半徑增大 了 3%?8%，軸承外圈溝道曲率半徑10比標準深溝球軸承的外圈溝道曲率半徑減少了 1%? 4%，減小了鋼球在外圈溝道中的軸向竄動和滑動摩擦機率，減小了內(nèi)圈溝道包絡鋼球的弧 長，改善了內(nèi)圈溝道與鋼球工作面的散熱條件，提高了軸承工作面的散熱性能。
[0034] 作為本實用新型結(jié)構(gòu)的進一步改進，在內(nèi)圈溝道7的兩側(cè)設置存脂槽6與內(nèi)圈溝 道相連通，這樣，在內(nèi)圈2的外表面可貯存更多的潤滑脂，保證軸承工作面充分潤滑，提高 軸承工作面的潤滑性能。
[0035] 作為本實用新型的進一步改進，鋼球的旋轉(zhuǎn)中心徑Dwp小于內(nèi)圈內(nèi)徑d和外圈外 徑D之和的平均值，這樣設置鋼球的旋轉(zhuǎn)中心徑Dwp，在軸承外形尺寸如外圈外徑、內(nèi)圈內(nèi) 徑以及寬度不變的情況下，將減小軸承中鋼球的線速度，這樣可減小鋼球的徑向離心力和 陀螺力矩，同時，增大軸承外圈的厚度，減少內(nèi)圈的厚度。外圈厚度增加，提高了外圈的剛 性，裝入箱體孔后軸承工作面也就是圓弧外圈溝道不易變形，內(nèi)圈厚度減少，減小了內(nèi)圈的 轉(zhuǎn)動慣量，利于軸承高速運轉(zhuǎn)。
[0036] 作為本實用新型結(jié)構(gòu)的更進一步改進，軸承內(nèi)圈的與密封圈的內(nèi)密封唇11相對 的外表面稱為密封表面12為光圓柱面，也就是在軸承內(nèi)圈的外表面上不再設置密封槽，此 與密封圈的內(nèi)密封唇相對的內(nèi)圈外表面為內(nèi)圈密封面，密封圈與內(nèi)圈密封面間為雙唇非接 觸式密封，也就是密封圈的內(nèi)密封唇為雙唇，內(nèi)密封唇與內(nèi)圈表面留有間隙X。優(yōu)選精磨內(nèi) 圈密封面。采用上述結(jié)構(gòu)，可降低軸承工作時因摩擦生成的熱量，減少軸承高速運轉(zhuǎn)時溫升 值。
[0037] 采用本實用新型結(jié)構(gòu)的深溝球軸承，可使軸承工作面潤滑更加充分、進一步改善 了軸承工作面的散熱條件、減小了鋼球與內(nèi)圈溝道間的滑動摩擦，從而使軸承可在高轉(zhuǎn)速 的工作條件下良好運轉(zhuǎn)，降低了軸承的摩擦力矩，從而得到了一種高效率、低功耗、高轉(zhuǎn)速、 長壽命的軸承。
【權利要求】
1. 一種新型高速深溝球軸承，包括軸承外圈（1)、內(nèi)圈（2)、鋼球（3)和密封圈（4)，其特 征在于，在所述內(nèi)圈（2)的外表面上設置有內(nèi)圈弧形溝道（7)，在所述外圈（1的）內(nèi)表面上 設置有外圈弧形溝道（9)，內(nèi)圈溝道曲率半徑（8)為鋼球直徑的0. 53-0. 56倍，外圈溝道曲 率半徑10為鋼球直徑的〇. 505-0. 52倍。
2. 如權利要求1所述的新型高速深溝球軸承，其特征在于，內(nèi)圈溝道曲率半徑（8)為鋼 球直徑的〇. 535倍，外圈溝道曲率半徑10為鋼球直徑的0. 512倍。
3. 如權利要求1所述的新型高速深溝球軸承，其特征在于，在所述內(nèi)圈溝道（7)的兩側(cè) 分別設置存脂槽（6 )，存脂槽（6 )與所述的內(nèi)圈溝道相連通。
4. 如權利要求1-3各項之一所述的新型高速深溝球軸承，其特征在于，鋼球的旋轉(zhuǎn)中 心徑Dwp小于內(nèi)圈內(nèi)徑d和外圈外徑D之和的平均值。
5. 如權利要求1-3各項之一所述的新型高速深溝球軸承，其特征在于，所述內(nèi)圈外表 面設置有光滑內(nèi)圈密封面，密封圈的內(nèi)密封唇為雙唇，所述內(nèi)圈密封面與內(nèi)密封唇間設置 有間隙。
6. 如權利要求5所述的新型高速深溝球軸承，其特征在于，所述的內(nèi)圈密封面為精磨 的光滑表面。
7. 如權利要求5各項之一所述的新型高速深溝球軸承，其特征在于，鋼球的旋轉(zhuǎn)中心 徑Dwp小于內(nèi)圈內(nèi)徑d和外圈外徑D之和的平均值。
【文檔編號】F16C19/16GK203892368SQ201420335674
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權日:2014年6月23日
【發(fā)明者】戴學利, 平靜艷, 牛建平 申請人:浙江八環(huán)軸承有限公司