專利名稱：一種改進的滾動軸承的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于機械制造領域，適用于低速重載具有潤滑的機器及工具。
根據(jù)摩擦學原理分析及實驗表明，低速重載的滾動軸承失效，主要是接觸應力過大，造成嚴重疲勞磨損所致。滾動軸承的壽命與載荷三次冪成反比。目前所使用的滾動軸承，載荷分布不均勻，少量滾柱(或滾珠)承擔大部分載荷，使接觸應力過大，并降低了彈性流體動壓潤滑作用，從而加速疲勞磨損。雖然一些滾動軸承采用過盈配合，使載荷分布趨于均勻，但效果不佳。目前在實用新型專利CN85203336中對滾動軸承作了減小滾子直徑及內圈外徑，增加滾子數(shù)量的改進，以克服滾動軸承載荷分布偏于集中的缺點，但這種改進不能有效地降低接觸應力。
本實用新型目的在于克服上述現(xiàn)有技術中的不足而提供一種改進的滾動軸承，包括低速重載具有潤滑工況下，承受定向徑向載荷的滾柱軸承及滾珠軸承。通過改進可以減小滾動軸承的最大接觸應力，增加潤滑效果，從而減小疲勞磨損，提高軸承壽命。這種滾動軸承設計適用于國民經濟所有領域內承受定向徑向載荷的固定的心軸或旋轉的心軸。
本實用新型技術關鍵是對滾動軸承采用變曲率結構的改進。對固定的心軸而言，就是改變軸頸(或內圈外徑)與滾柱(或滾珠)間承載接觸區(qū)域的軸頸(或內圈外徑)的曲率半徑，即改變在承載接觸區(qū)域內滾柱(或滾珠)與軸頸(或內圈外徑)間的間隙。間隙配置規(guī)律是在現(xiàn)用滾動軸承承載大的部位，間隙配置大；承載小的部位，間隙配置相應減?。徊怀休d處，間隙為零。從而使承載的滾柱(或滾珠)受力均勻，并最大限度地降低固定的心軸的接觸應力，減小疲勞磨損。對旋轉的心軸而言，變曲率結構配置在軸承孔(或外圈內徑)上。
以下結合附圖對本實用新型的技術特征作進一步的說明。
附圖系本實用新型變曲率結構滾動軸承示意圖。


圖1表示由軸頸1、滾柱(或滾珠)2、軸承孔3組成的滾動軸承。圖2表示由內圈1、滾柱(或滾珠)2、外圈3組成的滾動軸承。
參看
圖1及圖2，圖中2－0，2－1，2－2、2－3、2－4表示承載滾柱(或滾珠)。各滾柱(或滾珠)的位置，用角度λ、2λ、3λ、4λ表示?！?、△1、△2、△3、△4表示滾柱(或滾珠)2－0、2－1、2－2、2－3、2－4與軸頸(或內圈外徑)之間的間隙。W為徑向載荷。
參看附圖。假設軸頸(或內圈)1為園曲線(對固定的心軸而言)或軸承孔(或外圈)3為園曲線(對旋轉的心軸而言)，則附圖系現(xiàn)用滾動軸承示意圖。若軸頸(或內圈)1與滾柱(或滾珠)2之間存在間隙△，承受徑向載荷W后產生向下的彈性變形δ(△、δ在附圖中未標出)。根據(jù)理論計算，若δCOSλ－△、δCOS2λ－△、δCOS3λ－△、δCOS4λ－△的值大于零時，則滾柱(或滾珠)2－0、2－1、2－2、2－3、2－4分別承擔載荷P0、P1′、P2′、P3′、P4′。反之，若其中之一，例如δCOS4λ－△的值小于或等于零時，則滾柱(或滾珠)2－4不承受載荷。載荷分布規(guī)律為P0′＞P1′＞P2′＞P3′＞P4′。顯然存有間隙的滾動軸承結構，使承載滾柱(或滾珠)數(shù)量減少，PO的接觸應力過大，造成嚴重疲勞磨損。
參看附圖，改進后的滾動軸承，軸頸(或內圈)1固定不動，即固定的心軸，軸承孔(或外圈)3轉動。變曲率結構即合理配置間隙△0、△1、△2、△3、△4。在軸頸(或內圈外徑)表面分為兩段曲線，與滾柱(或滾珠)2－4接觸點以上為圓曲線，與滾柱(或滾珠)2－4接觸點以下為非圓曲線。當滾柱(或滾珠)2－4承受徑向載荷ω向下移動后，滾柱(或滾珠)2－3、2－2、2－1、2－0依次與軸頸(或內圈外徑)1接觸，并分別承擔載荷P4′、P3′、P2′、P1′、P0′。這樣，與變曲率曲線接觸的滾柱(或滾珠)全部承載，且滾柱(或滾珠)承受載荷比較均勻，可以最大限度地降低接觸應力，減小疲勞磨損。根據(jù)理論計算及實驗結果驗證，間隙配置的最佳規(guī)律是△4＝0 △3＜△2＜△1＜△0。
對旋轉的心軸，軸頸(或內圈外徑)1為圓曲線，變曲率結構配置在軸承孔(或外圈內徑)3上，其配置規(guī)律與固定的心軸相同。
經過理論計算及反復實驗，本實用新型在8 1/2 MP型牙輪鉆頭上進行實施，獲得最佳效果，結果由附表說明。
從附表可以看出，變曲率結構所承受的最大載荷比有間隙結構降低了38％，可最大限度地降低接觸應力。如上所述，根據(jù)彈性流體動壓潤滑理論分析，隨著滾柱(或滾珠)承受載荷的減小，油膜厚度將增加，摩擦力減小，從而減小了疲勞磨損，提高軸承壽命。為本實用新型所作的臺架試驗結果已證明，變曲率滾動軸承結構的摩擦力矩、摩擦溫升及疲勞磨損率都比較小。
變曲率結構滾動軸承的加工用專用夾具或數(shù)控機床完成。
權利要求1.一種低速重載具有潤滑工況下承受定向徑向載荷的滾動軸承，包括滾柱軸承及滾珠軸承。其特征是對固定的心軸而言，改變滾柱(或滾珠)與軸頸(或內圈外徑)間承載接觸區(qū)域內軸頸(或內圈外徑)的曲率半徑；對旋轉的心軸而言，改變軸承孔(或外圈內徑)相應承載接觸區(qū)域的曲率半徑。
2.按權利要求1所述的滾動軸承，其特征在于滾動軸承軸頸(或內圈外徑)與滾柱(或滾珠)在承載接觸區(qū)域內由改變軸頸(或內圈外徑)或軸承孔(或外圈內徑)的曲率半徑而產生的間隙配置具有以下規(guī)律現(xiàn)用滾動軸承承載大的部位，間隙配置大；承載小的部位，間隙配置相應減小；不承載的部位，間隙為零。
專利摘要本實用新型是一種改進的滾動軸承，包括低速重載具有潤滑工況下，承受定向徑向載荷的滾柱軸承及滾珠軸承。這種滾動軸承的特點是對于固定的心軸，改變軸頸(或內圈外徑)的曲率半徑；對于旋轉的心軸，改變軸承孔(或外圈內徑)的曲率半徑。通過上述改進，使?jié)L柱(或滾珠)受力均勻，降低滾柱(或滾珠)與軸頸(或內圈外徑)的接觸應力，增加潤滑效果，減小疲勞磨損，從而提高了滾動軸承的壽命。
文檔編號F16C25/00GK2034638SQ88203919
公開日1989年3月22日 申請日期1988年3月8日 優(yōu)先權日1988年3月8日
發(fā)明者羅緯, 陳金山 申請人:華東石油學院北京研究生部