專利名稱：自泵油潤滑式徑向力滾動軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種關(guān)于徑向力滾動軸承，特別是關(guān)于具有自行泵油功能且能對滾動體及滾道進(jìn)行強(qiáng)制潤滑的徑向力滾動軸承。
徑向力滾動軸承(包括滾動體為球形、圓柱形、園錐形等各種徑向力滾動軸承及徑向推力滾動軸承)，由于具有許容轉(zhuǎn)速高，起動及運(yùn)轉(zhuǎn)摩擦力矩小，可同時承受徑向載荷及軸向載荷，工作可靠，轉(zhuǎn)動精度高等優(yōu)點，目前被廣泛使用在機(jī)床，電機(jī)，航空，車輛，船舶，工程行走機(jī)械等各個領(lǐng)域中，是使用最廣泛的滾動軸承之一。
在現(xiàn)有各種類型的徑向力滾動軸承中，都有一個額定工作轉(zhuǎn)速。雖然影響進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速的因素很多，但其中最重要也是最有效的手段之一便是改善軸承的潤滑條件。目前常用的方法多是采用一套輔助設(shè)備，如離心式潤滑油泵，射流噴油潤滑裝置等。這些方法固然可以大大改善軸承內(nèi)部的潤滑條件，提高其工作轉(zhuǎn)速，但相應(yīng)地使得設(shè)備成本、安裝成本以及使用空間都有所增加并帶來可靠性降低等問題。
針對這一現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的旨在提供一系列依靠軸承本身的相對運(yùn)動自行泵油并對滾動體及滾道進(jìn)行有效的強(qiáng)制潤滑的徑向力滾動軸承。
發(fā)明的意圖由下述方法實現(xiàn)在軸承外圈兩側(cè)的內(nèi)圓環(huán)面與內(nèi)圈的外圓環(huán)面之間，設(shè)置一大小適當(dāng)?shù)?圓環(huán)形)間隙，然后在外圈的內(nèi)圓環(huán)面(或者內(nèi)圈的外圓環(huán)面)上開設(shè)一組與上述圓環(huán)面母線成一定夾角的泵油斜槽(或螺旋槽)。如果要求所有斜槽產(chǎn)生同樣方向的流動效應(yīng)，則應(yīng)使兩側(cè)圓環(huán)面上泵油斜槽的傾斜方向一致。這樣，當(dāng)軸承內(nèi)圈的外圓環(huán)面相對于外圈的內(nèi)圓環(huán)面運(yùn)動時，滾動體一側(cè)的泵油斜槽便會把油從軸承的外部泵入軸承的內(nèi)部，而另一側(cè)的泵油斜槽則將軸承內(nèi)部的油抽至外部，即兩個油泵將方向一致地把油液從軸承的某一側(cè)沿軸向壓送到另一側(cè)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向相反時，油流的方向也相應(yīng)改變。與此相對應(yīng)，對于某些需要高速或超高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承或多排滾動體式軸承，可以使?jié)L動體兩側(cè)的復(fù)數(shù)個間隙式動壓油泵的泵油方向同時從軸承兩側(cè)朝向滾動體或從軸承中部朝向兩側(cè)，或者使所有間隙式斜槽動壓油泵的泵油方向始終一致。
另一種方法是，因為軸承的保持架與軸承的內(nèi)外圈均存在相對運(yùn)動且很多軸承的保持架本來就依靠內(nèi)圈或外圈的表面定位，故可將上述泵油斜槽(螺旋槽)開設(shè)在保持架與內(nèi)圈的外圓環(huán)面或外圈的內(nèi)圓環(huán)面之間。當(dāng)然，也可以同時在保持架與內(nèi)圈和外圈形成的圓環(huán)形間隙內(nèi)開設(shè)泵油斜槽(螺旋槽)。應(yīng)當(dāng)指出的是把泵油斜槽開在保持架圓環(huán)面的方法，對于密封式油脂潤滑型軸承特別適用。因為在這種情況下，可以把保持架同內(nèi)圈的外圓環(huán)面和外圈的內(nèi)圓環(huán)面之間的間隙都做得較小而構(gòu)成雙面型間隙式動壓油泵，這意味著對于單列滾動體軸承而言，可以方便地得到兩個或四個間隙式動壓斜槽泵而在軸承密封空間內(nèi)形成環(huán)流型循環(huán)潤滑。此外，把泵油斜槽開設(shè)在保持架的另一個好處是由于在保持架與定位面之間始終有一定的潤滑媒體，可抑制其自激振動，有利于減少摩擦發(fā)熱及噪音。
當(dāng)把泵油斜槽開設(shè)在保持架的內(nèi)、外圓環(huán)面上時，可以開設(shè)一組遍及整個圓環(huán)面的泵油斜槽，即滾動體分布于泵油斜槽區(qū)域內(nèi)。這種方式一方面可以簡化斜槽的加工，減少油泵所需的空間，同時又能保證足夠的潤滑流量。如附圖
二中的(c)所示。
對于無內(nèi)圈式滾針或滾柱軸承，一般可將泵油斜槽開在外圈或保持架的內(nèi)圓環(huán)面上，而軸的表面則直接與開有泵油斜槽(或螺旋槽)的面構(gòu)成間隙式動壓油泵。
對于超高速軸承，可將上述開有泵油斜槽(或螺旋槽)的間隙面設(shè)計成園錐面或與軸線垂直的平面。換句話說，構(gòu)成動壓油泵的兩個曲面之母線除了可以是與軸線平行的直線以外，也可以是與軸線成一定夾角的斜線，或者是與軸線垂直的直線甚至其他任意種型線，而間隙之間的泵油斜槽的特征是斜槽任意處的切線總是與上述曲面的母線有一定的角度。當(dāng)該角度處處相等時，則意味著所論斜槽為螺旋槽。
總而言之，在本發(fā)明中，利用了軸承本身零件之間的相對運(yùn)動，由相對運(yùn)動零件某些特定的曲面(圓環(huán)面，錐面，與軸線垂直的平面等)構(gòu)成的間隙以及開在這些間隙中的傾斜油槽或螺旋槽，形成一個或一個以上的間隙式動壓油泵，油泵的出口端即泵出的油液為一個理想的圓環(huán)面或部分圓環(huán)面。所論油泵具有三個基本元素，第一個元素是基本曲面，第二個元素是與基本曲面具有相對運(yùn)動的、構(gòu)成工作間隙的曲面，第三個元素則是開設(shè)在上述任意一個曲面上的復(fù)數(shù)條與曲面母線具有一定夾角的泵油斜槽，當(dāng)所論夾角處處相等時，斜槽便為螺旋槽?；厩婵梢允枪潭ǖ囊部梢允沁\(yùn)動的。顯然，這種油泵具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，輸油特性正好符合軸承工作要求等優(yōu)點。
考慮到軸承工作時，由于離心力的作用，首先失油的部分是內(nèi)滾道與滾動體之間，故一般情況下，可把間隙式動壓油泵設(shè)置在靠近內(nèi)圈滾道的地方。另一方面，因為實際使用軸承時，在許多場合，要求潤滑油的油量只到一定高度即軸承只有一部分侵泡在油中，故可將泵油斜槽開設(shè)在與外圈固定在一起的有關(guān)零件上。對于軸承全部侵泡在油中的使用情況如各種油泵及油馬達(dá)，由本發(fā)明提出的軸承將更顯優(yōu)越性。
間隙油泵中的斜槽斷面的形狀可以是矩形，三角形，梯形，圓弧形等各種形狀。斜槽的數(shù)目，寬度，深度，傾斜角度等幾何參數(shù)，則應(yīng)視軸承的轉(zhuǎn)速及其他條件等決定。至于斜槽的類型，則以螺旋槽的加工最為便利。
在要求潤滑油量不大的場合，可只在軸承滾動體的一側(cè)或保持架的一個圓環(huán)面上開設(shè)一組泵油斜槽而構(gòu)成一個間隙式斜槽動壓油泵，而對于要求潤滑油量盡可能大或高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，則可將所有間隙式動壓油泵的泵油方向設(shè)計得始終一致，如圖三中的(b)所示。
因為所論油泵屬粘性動壓式油泵即流量與油液的粘度及轉(zhuǎn)速密切相關(guān)且成正比增加，正好與解決軸承高速時滾動體與滾道之間失油這一問題的要求所一致，而在起動或低速時則幾乎不會有什么附加扭矩?fù)p失。另外，如上所述，因為泵油斜槽或螺旋槽是沿整個滾道面均勻分布即油液將以一圓環(huán)形或部分圓環(huán)形射流面的形式向滾動體等噴射，故可形成很理想的潤滑方式。在某些要求超高速運(yùn)轉(zhuǎn)的場合，可把間隙式油泵中的兩個曲面設(shè)計成園錐形或與軸線垂直的平面，如附圖三中的(c)及(d)所示。這樣，一方面能保證泵入油泵吸油口處不會發(fā)生氣蝕，另一方面可使呈園錐面的射流以一定的角度把油噴向內(nèi)滾道面及滾動體。當(dāng)然，所論泵油面也可以是曲面構(gòu)成母線為非直線的各種曲面。
與形成軸向流動所需要的、發(fā)生在滾動體兩側(cè)的壓差相比，由滾動體與滾道之間的彈性動壓效應(yīng)產(chǎn)生的壓力數(shù)量級別要大得多，因此，前者的存在不致引起軸承在承載能力方面的問題。
對于某些難于從整體結(jié)構(gòu)布置上實現(xiàn)油液大循環(huán)加冷卻的使用場合，可考慮在軸承外圈的外表面或內(nèi)圈的內(nèi)表面上開設(shè)連通軸承兩側(cè)的導(dǎo)油槽，以便在軸承的兩側(cè)流場范圍內(nèi)形成油液的循環(huán)流動。另一方面，由于所論導(dǎo)油槽的存在特別是當(dāng)導(dǎo)油槽為螺旋槽時，對于某些并不要求特別精密轉(zhuǎn)動的場合，可將軸或軸承孔與軸承設(shè)計成滑動配合。這樣，即使當(dāng)配合表面發(fā)生微小滑動，因為始終有油液被導(dǎo)入配合表面，潤滑該表面并帶走熱量，故可有效地避免微滑磨損。
與現(xiàn)有的各種徑向滾動軸承相比，本發(fā)明具有自潤滑能力強(qiáng)，許容轉(zhuǎn)速高，可靠性好，噪音小，壽命長等優(yōu)點。
本發(fā)明用于各種徑向滾動軸承的實施例由附圖一-附圖九給出。
圖一為間隙式斜槽動壓油泵的工作原理說明示意圖。
圖二為具有間隙式動壓油泵的單列徑向力滾動球軸承，圖中的(a)表示將泵油斜槽開在內(nèi)外圈之間的結(jié)構(gòu)示例，(b)表示泵油斜槽開在保持架與內(nèi)、外圈之間的情況，(c)表示了在保持架的內(nèi)、外圈環(huán)面開設(shè)所謂全面積非連續(xù)式泵油斜槽(螺旋槽)的實施例。
圖三為具有間隙式斜槽動壓泵的雙列式徑向滾動球軸承，圖中(a)表示了將泵油斜槽開在軸承內(nèi)、外圈之間的結(jié)構(gòu)例，(b)表示當(dāng)把泵油斜槽開設(shè)在保持架與內(nèi)圈及外圈之間的結(jié)構(gòu)例，(c)表示了使斜槽式動壓泵以一定夾角向內(nèi)圈滾道噴油潤滑時的結(jié)構(gòu)例，(d)則表示了動壓油泵的間隙面與軸線垂直的結(jié)構(gòu)示例，圖中的(e)為“A-A”剖面視圖，表示了平面螺旋槽泵油面的具體結(jié)構(gòu)。圖三中的(f)及(g)表示了位于滾動體兩側(cè)的兩個間隙式動壓油泵同時把油從軸承外部泵向軸承中部的實施例。不過，此種情況下的軸承一般只適應(yīng)于單向高速旋轉(zhuǎn)。
圖四表示了密封式油脂潤滑的單列及雙列徑向力滾動球軸承的結(jié)構(gòu)例。
圖五為本發(fā)明用于徑向滾柱軸承的結(jié)構(gòu)例，圖中的(a)表示間隙式動壓油泵設(shè)置在內(nèi)外圈之間的雙列滾柱軸承結(jié)構(gòu)，(b)表示把間隙式動壓油泵設(shè)置在保持架與內(nèi)圈之間的單列滾柱軸承結(jié)構(gòu)。(c)則表示了本發(fā)明用于具有四列滾柱的重載軸承的實施例，對應(yīng)于不同的轉(zhuǎn)向，軸承中的四個動壓油泵將分別把油液從軸承的兩側(cè)泵向其中部或從軸承的中部泵向兩側(cè)。
圖六為本發(fā)明用于無內(nèi)圈的滾針或滾柱軸承的結(jié)構(gòu)示例，圖中的(a)表示既無內(nèi)圈也無外圈即只是保持架與滾針組合的結(jié)構(gòu)，泵油斜槽可同時開設(shè)在保持架的內(nèi)、外圓環(huán)面上。圖中的(b)表示具有外圈的滾針軸承且泵油斜槽開在保持架的內(nèi)圓柱面上的情況，(c)表示了一種具有內(nèi)、外圈的雙列滾針軸承且泵油斜槽開設(shè)在保持架的內(nèi)、外圓柱面上時的結(jié)構(gòu)例。
圖七表示本發(fā)明用于滾錐軸承的實施例，(a)為單列滾錐軸承結(jié)構(gòu)，(b)為雙列滾錐軸承結(jié)構(gòu)，兩者的泵油斜槽都沒有開設(shè)在保持架上。
圖八表示本發(fā)明用于滾珠及球面滾柱自動調(diào)心式徑向力滾動軸承的實施例。圖中的(a)表示雙列自動調(diào)心式滾珠軸承的結(jié)構(gòu)，(b)則表示了雙列自動調(diào)心式球面滾柱軸承的結(jié)構(gòu)示例。
圖九表示了一種在軸承外圈兩側(cè)的內(nèi)圓柱面上開設(shè)有泵油斜槽的無內(nèi)圈式滾針軸承的立體圖。
下面，參照附圖一-附圖九，詳細(xì)說明依據(jù)本發(fā)明提出的自泵油潤滑式徑向力滾動軸承的結(jié)構(gòu)特征及工作原理等。
如圖一所示，如果把圖二(a)中的軸承的外圈(1)〈假設(shè)兩側(cè)擋板(5)與外圈(1)為一個整體〉，內(nèi)圈(3)沿園周方向展開并表示成三維圖形，則得開設(shè)在外圈兩側(cè)的數(shù)條傾斜泵油槽(Cl)，(Cr)與內(nèi)外圈及滾動體之間的位置關(guān)系。圖中上部分為內(nèi)圈的展開平面(1A)，下部分為外圈的展開平面(3A)。當(dāng)上部分平面(1A)以速度“V”沿“X”軸的反方向移動時，由于粘性的作用，在(1A)及(3A)之間的油液便沿“X”軸的反方向移動，粘附在(3A)面上的油液速度與內(nèi)圈的運(yùn)動速度“V”一致，而在(1A)槽底面上的油液速度則為零。因為油槽(Cl)與運(yùn)動方向有一個夾角(D)，故槽中底面以上的油液便被源源不斷地從“a-a”面被推向“b-b”面，實現(xiàn)了將油從一個地點泵向另一個地點的要求。泵油斜槽的幾何參數(shù)如圖(1)中的(c)，(t)，(h)，(w)，(D)，斜槽數(shù)目，間隙高度(hc)，間隙面半徑(Rc)，油液粘度及相對運(yùn)動速度“V”等都對泵油能力有一定的影響。
圖二表示本發(fā)明用于單列徑向力滾動球軸承時的實施例，軸承由內(nèi)圈(1)，滾動體(2)，保持架(3)，外圈(4)，兩側(cè)擋板(5)構(gòu)成，該擋板與外圈固定在一起。圖中的(a)表示將間隙式動壓油泵(CHP1)及(CHP2)開設(shè)在擋板(5)與內(nèi)圈之間時的情形，泵油斜槽開設(shè)在擋板的內(nèi)圓環(huán)面上。當(dāng)軸承以順時針方向“Wc”旋轉(zhuǎn)時，油液便以速度“V”從軸承的左側(cè)流向右側(cè)，然后經(jīng)開設(shè)在軸承外圈端面上的徑向到油槽(Ld)及外圈表面上的螺旋導(dǎo)油槽(Lc)構(gòu)成循環(huán)(圖中未畫出“Ld”及“Lc”)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向為反時針方向時，兩個油泵“CHP1”及“CHP2”則將油液以速度“V”從軸承的右側(cè)壓向左側(cè)。此時仍可通過上述導(dǎo)油槽(Ld)及(Lc)構(gòu)成循環(huán)。圖中的(b)表示將四個間隙式動壓油泵(CHP1)，(CHP2)，及(CHP3)，(CHP4)開設(shè)在保持架與內(nèi)、外圈之間時的情況。當(dāng)軸承內(nèi)圈以順時針方向“Wc”轉(zhuǎn)動時，保持架將以相同的方向但不同的速度與內(nèi)圈一起轉(zhuǎn)動。這意味著，保持架與內(nèi)、外圈同時存在著速度差。如果按一定規(guī)律在保持架的內(nèi)、外圓環(huán)面上開設(shè)四組泵油斜槽，則可形成四個間隙式動壓油泵(CHP1)，(CHP2)，(CHP3)及(CHP4)。當(dāng)軸承內(nèi)圈以“Wc”方向轉(zhuǎn)動時，油泵(CHP1)，(CHP2)便把油液從軸承的左側(cè)壓送到右側(cè)，而油泵(CHP3)及(CHP4)則把油液從右面泵回左面，形成有效的循環(huán)。當(dāng)轉(zhuǎn)動方向改變時，油液流動方向也相應(yīng)改變。由于這種結(jié)構(gòu)的循環(huán)油量充足且能對內(nèi)外圈及滾動體同時進(jìn)行潤滑，故可在更高的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。另一方面，因為在保持架與內(nèi)、外圈的相對運(yùn)動面之間，容易始終保有油液，對減輕摩擦發(fā)熱及抑制保持架的振動均有好處。當(dāng)然，也可以把四個間隙式動壓油泵的(沿軸向的)泵油方向設(shè)計得一致。
應(yīng)該強(qiáng)調(diào)指出的是如圖二中的(c)所示，可以在軸承保持架的內(nèi)、外圓環(huán)面上分別開設(shè)一組遍及整個圓環(huán)面的泵油斜槽(螺旋槽)(Ga)，(Gb)，與軸承內(nèi)圈和外圈構(gòu)成兩個泵油方向不同的間隙式斜槽動壓油泵(CHP1)，(CHP2)。雖然這意味著因為滾動體分布在泵油斜槽所占區(qū)域內(nèi)而使得泵油面成為非連續(xù)的圓環(huán)面，但并不會因此而嚴(yán)重破壞間隙式動壓油泵的有效泵油能力。實際上，這種形式的泵油斜槽對于實心式保持架軸承是非常適用的，尤其是當(dāng)滾動體兩側(cè)的寬度較小時。圖二中的(d)及(e)分別表示了開設(shè)有所論全面積非連續(xù)式泵油斜槽的保持架內(nèi)、外圓環(huán)面的展開圖。在保持架外圈表面上開設(shè)沉孔(Kc)的目的，是便于高速保持架與滾珠的接觸高度。不言而喻，這種所謂全面積非連續(xù)式泵油斜槽的原理，同樣也適應(yīng)于滾動體為滾柱、滾針等的滾動軸承。
圖三表示了本發(fā)明用于雙列式徑向力滾動球軸承的結(jié)構(gòu)。圖中的(a)表示了將兩個間隙式動壓油泵(CHP1)及(CHP2)開設(shè)在兩側(cè)擋板(5)與內(nèi)圈之間的情況。軸承由內(nèi)圈(1)，兩組滾動體(2)，保持架(3)，外圈(4)兩側(cè)擋板(5)構(gòu)成。兩個間隙式斜槽動壓油泵開設(shè)在擋板(5)的內(nèi)圓環(huán)面上，當(dāng)軸承內(nèi)圈以順時針方向“Wc”旋轉(zhuǎn)時，油液由(CHP1)抽入軸承內(nèi)部，而另一個間隙式動壓油泵(CHP2)則將油液抽到軸承外部，形成沿軸向的循環(huán)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向改變時，油流的方向也相應(yīng)改變。圖中的(b)表示將四個間隙式動壓油泵(CHP1)，(CHP2)，(CHP3)及(CHP4)開設(shè)在保持架與內(nèi)外圈之間的情況，四個油泵將始終方向一致地將油液從軸承的一側(cè)泵向另一側(cè)。如上所述，此種結(jié)構(gòu)有利于高速運(yùn)轉(zhuǎn)。對于某些超高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，為了進(jìn)一步克服離心力的影響，改善潤滑條件，可將間隙式動壓泵設(shè)計成如圖三中的(c)及(d)所示的結(jié)構(gòu)。如圖三中的(c)所示，當(dāng)軸承的內(nèi)圈以速度“Wc”順時針方向旋轉(zhuǎn)時，位于軸承外部的油液被間隙式動壓油泵(CHP1)從入口(In)抽入，并以角度“A”噴向軸承的內(nèi)滾道及滾動體，(CHP2)則把油液從軸承內(nèi)部抽至軸承外部。油液的循環(huán)既可通過端面徑向?qū)в筒?Ld)及外圈圓柱面上的螺旋槽(Lc)構(gòu)成，也可以通過其他途徑進(jìn)行冷卻循環(huán)。圖三中的(d)為采用兩個平面式螺旋槽間隙式動壓油泵(CHP1)，(CHP2)的結(jié)構(gòu)示例。圖中的(e)同時表示了“A-A”及“B-B”剖面。當(dāng)軸承內(nèi)圈以順時針方向“Wc”轉(zhuǎn)動時，(CHP1)便把油液從軸承的外部泵入中部并以角度“A”噴向內(nèi)滾道及滾動體，而(CHP2)則把油液抽出軸承外。反之亦然。因為平面上的斜槽(螺旋槽)沿流向長度可以設(shè)計得很長，故可在較高的壓力條件下輸出較大的油量，所以這種結(jié)構(gòu)尤其適應(yīng)于超高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
對于某些只要求一個方向高速或超高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承，可將位于軸承滾動體兩側(cè)的兩個間隙式動壓油泵的泵油方向設(shè)計成同時朝向滾動體。如圖三中的(f)所示，被泵入軸承內(nèi)部的油液，首先潤滑滾動體及滾道，在離心力的作用下，進(jìn)入環(huán)形槽(Ch)，然后經(jīng)開設(shè)在軸承外圈上的徑向?qū)в涂?Jd)及軸向?qū)в筒?Cz)將油引出軸承外部。當(dāng)軸承的旋轉(zhuǎn)方向改變時，油液的循環(huán)方向也相應(yīng)改變。當(dāng)然，也可將軸向?qū)в筒鄹臑閺较驅(qū)в筒?Cj)，而將油液引至冷卻器(Co)冷卻后進(jìn)行循環(huán)，參見圖三中的(g)。這種結(jié)構(gòu)的好處在于既無須安置任何射流潤滑裝置，又可獲得相當(dāng)于或好于采用射流潤滑裝置時的潤滑效果。這對于簡化整個潤滑系統(tǒng)，增加其可靠性，降低綜合成本都有好處。不言而喻，圖三中(f)，(g)所示的兩側(cè)油泵同時向軸承中部泵油的方法同樣適用于滾柱軸承，滾針軸承，滾錐軸承等。
圖四為本發(fā)明用于密封式油脂潤滑徑向力滾動球軸承的實例。圖中的(a)表示了自位式單列滾動體結(jié)構(gòu)例，軸承由內(nèi)圈(1)，滾動體(2)，保持架(3)，球面型外圈(4)，油封(5)等零件構(gòu)成。在保持架(3)的內(nèi)、外圓環(huán)面上，開設(shè)有四組泵油斜槽，與內(nèi)外圈的兩個圓環(huán)面一起構(gòu)成四個間隙式動壓油泵(CHP1)，(CHP2)，(CHP3)及(CHP4)。當(dāng)軸承內(nèi)圈(1)以順時針方向“Wc”轉(zhuǎn)動時，四個油泵的共同作用使軸承內(nèi)部的油脂產(chǎn)生如圖所示的循環(huán)。當(dāng)內(nèi)圈的轉(zhuǎn)動方向相反時，油脂在軸承內(nèi)的流動方向也隨之改變。圖中的(b)表示了雙列滾動體徑向力球軸承的結(jié)構(gòu)例。在該軸承中，采用了兩個半邊式保持架(3)。四個泵油斜槽(CHP1)，(CHP2)，(CHP3)及(CHP4)分別開設(shè)在兩個保持架上。因其工作原理與(a)的情況基本類似，故不在此贅述。
圖五表示自泵油潤滑式圓柱型滾子軸承即滾柱軸承的結(jié)構(gòu)實例。圖中的(a)為雙列式滾柱結(jié)構(gòu)，軸承由內(nèi)圈(1)，兩列滾柱(2)，一個保持架(3)，外圈(4)，兩側(cè)擋板(5)構(gòu)成，擋板(5)與外圈固定在一起。擋板(5)與內(nèi)圈(1)構(gòu)成兩個間隙式動壓油泵(CHP1)及(CHP2)。對應(yīng)于軸承內(nèi)圈的不同轉(zhuǎn)向，(CHP1)及(CHP2)使油液分別產(chǎn)生如圖所示的“V-V”及“U-U”循環(huán)。圖中的(b)表示單列滾柱軸承的應(yīng)用例。兩個間隙式斜槽動壓油泵(CHP1)，(CHP2)設(shè)置在保持架及軸承的內(nèi)圈之間。當(dāng)然，根據(jù)需要，也可在保持架的內(nèi)、外圓環(huán)面上開設(shè)四組泵油斜槽而構(gòu)成四個間隙式動壓油泵。由于滾柱軸承滾動體的軸向尺寸較大，故本發(fā)明提出的自泵油潤滑方法比使用在滾動球軸承的情況更為有效。為了改善滾柱兩端面的潤滑條件，在兩側(cè)擋板上開設(shè)了環(huán)型油槽(Ch)。
對于多列滾動體式重載軸承，為了獲得更好的潤滑效果，可以將多個間隙式動壓油泵的泵油方向設(shè)計得有所不同。圖五中的(c)表示本發(fā)明用于四列滾柱軸承的實施例。軸承由一個內(nèi)圈(1)，四列圓柱形滾子(2-1)，(2-2)，(2-3)，(2-4)，兩個保持架(3-1)，(3-2)，兩個外圈(4-1)，(4-2)，兩塊側(cè)板(5-1)，(5-2)，一個組合環(huán)(6)構(gòu)成。四組泵油斜槽分別開設(shè)在兩塊側(cè)板及組合環(huán)上，與軸承內(nèi)圈表面的間隙一起構(gòu)成四個間隙式動壓油泵(CHP1)，(CHP2)，(CHP3)，(CHP4)。其中，(CHP1)與(CHP2)的泵油方向即泵油斜槽(或螺旋槽)的方向一致，而(CHP3)與(CHP4)的泵油方向一致但與前者不同。當(dāng)軸承內(nèi)圈以順時針方向“Wc”轉(zhuǎn)動時，(CHP1)及(CHP2)把油液從軸承的左側(cè)泵入中部，(CHP3)及(CHP4)則把油液從右側(cè)泵入軸承的中部，經(jīng)環(huán)形槽(C1)，(C2)構(gòu)成循環(huán)。當(dāng)軸承內(nèi)圈的轉(zhuǎn)向相反時，油液便被四個油泵從軸承的中部分別泵至軸承的左側(cè)及右側(cè)。顯然，這種多個油泵的配置方式同樣也適用于多列式滾針及滾錐重載軸承等。
圖六為本發(fā)明用于幾種不同結(jié)構(gòu)的滾針軸承的實施例。圖中的(a)表示了既無內(nèi)圈也無外圈的結(jié)構(gòu)即只是滾針(2)與保持架(3)的組合體。這種形式的軸承多用在徑向空間很小的場合，滾動體將直接與軸承孔和軸產(chǎn)生接觸及滾動。在保持架兩側(cè)，開設(shè)了四組泵油斜槽(G1)，(G2)，(G3)及(G4)。當(dāng)軸承被安裝在孔與軸之間后，保持架的內(nèi)圓環(huán)面(Ic)及泵油斜槽(G1)，(G2)將與軸的外表面構(gòu)成兩個間隙式動壓泵(CHP1)，(CHP2)。保持架的外圓環(huán)面(Oc)及泵油斜槽(G3)，(G4)則與孔的內(nèi)圈環(huán)面構(gòu)成另外兩個間隙式動壓油泵(CHP3)，(CHP4)。對應(yīng)于軸承內(nèi)圈的順時針轉(zhuǎn)向“Wc”，(G1)，(G2)及(G3)，(G4)將使油液產(chǎn)生如圖所示的自循環(huán)。軸的轉(zhuǎn)向相反時，油液的循環(huán)方向也相應(yīng)改變。圖六中的(b)表示了無內(nèi)圈式滾針軸承的結(jié)構(gòu)例。軸承由滾針(2)，保持架(3)，外圈(4)等零件構(gòu)成。兩組泵油斜槽(G1)，(G2)開設(shè)在保持架(3)的內(nèi)圓環(huán)面上，當(dāng)軸承與軸被裝配在一起后，所論內(nèi)圓環(huán)面與泵油斜槽便與軸的表面構(gòu)成兩個間隙式動壓油泵。圖中的(c)表示了本發(fā)明用于雙列式滾針軸承的實施例。軸承由內(nèi)圈(1)，兩組滾針(2)，兩副保持架(3)，外圈(4)，兩側(cè)擋板(5)等零件組成。八個間隙式動壓油泵(CHP1)，(CHP2)，(CHP3)，(CHP4)，(CHP5)，(CHP6)，(CHP7)，(CHP8)由開設(shè)在兩個保持架上的八組泵油斜槽與內(nèi)、外圈的圓環(huán)面構(gòu)成。因為后兩種情況下的工作原理基本上與(a)中的相同，故不在此贅述。應(yīng)該指出的是與滾動球軸承相比，因為滾針軸承中滾動體的“長徑比”比較大，從而導(dǎo)致至少兩個問題一是滾針容易相對于軸線偏移，二是軸承中部在高速轉(zhuǎn)動時較難獲得良好的潤滑，所以，一般情況下，滾針軸承的性能因數(shù)“Dn”(滾動體的分布圓直徑與轉(zhuǎn)速的乘積)小于滾動球及滾柱軸承。采用本發(fā)明制造的滾針軸承，可望大大提高“Dn”值及延長使用壽命。
圖七為本發(fā)明用于滾錐軸承的實例。圖中的(a)表示了單列滾錐軸承的結(jié)構(gòu)例。軸承由內(nèi)圈(1)，外圈(2)，滾錐(3)，保持架(4)，兩側(cè)擋板(5)等零件構(gòu)成。兩個間隙式動壓油泵(CHP1)，(CHP2)由擋板(5)及內(nèi)圈的外圓環(huán)面構(gòu)成。泵油斜槽(或螺旋槽)開設(shè)在兩側(cè)擋板(5)的內(nèi)圓環(huán)面上。當(dāng)軸承內(nèi)圈以順時針方向“Wc”轉(zhuǎn)動時，兩個油泵便將油液從軸承的左側(cè)壓送到右側(cè)。軸的轉(zhuǎn)動方向改變時，油流的方向也隨之改變。
圖中的(b)為自泵油潤滑式雙列滾錐軸承結(jié)構(gòu)示例。因為這種軸承一般多用于工作載荷較重的場合，故需要較好的潤滑條件。為此，可采用如圖所示的結(jié)構(gòu)。軸承由整體式內(nèi)圈(1)，兩組滾錐(2)，兩個保持架(3)，兩個分離式外圈(4)，兩塊側(cè)板(5)，一個組合圈(6)等零件構(gòu)成。在兩個外圈及組合圈的內(nèi)圓環(huán)面上，開設(shè)了四組泵油斜槽(或螺旋槽)，與內(nèi)圈上的相應(yīng)外圓環(huán)面組成四個間隙式斜槽動壓油泵(CHP1)，(CHP2)，(CHP3)，(CHP4)，同時，在組合圈(6)上，還開設(shè)了徑向通油孔(Kj)及環(huán)形槽(Hc)。當(dāng)軸承的內(nèi)圈以順時針方向“Wc”旋轉(zhuǎn)時，(CHP1)及(CHP3)分別把油從軸承的左側(cè)和右側(cè)壓送至軸承中心部，而(CHP2)及(CHP4)則把油液從軸承中部抽向軸承外部。油液可以通過開設(shè)在外圈上的軸向通油槽(Zc)進(jìn)行循環(huán)。如軸承的旋轉(zhuǎn)方向改變，在所論四個間隙式動壓油泵的共同作用下，油液的流動方向也相應(yīng)改變。
圖八中的(a)表示具有間隙式斜槽動壓油泵的自動調(diào)心式滾珠軸承的實施例。軸承由內(nèi)圈(1)，兩組滾珠(2)，兩個保持架(3)，滾動面為球面的外圈(4)等零件組成。兩個間隙式動壓油泵(CHP1)，(CHP2)由保持架及內(nèi)圈的圓環(huán)形間隙構(gòu)成。兩組泵油斜槽(或螺旋槽)開設(shè)在保持架的內(nèi)圓環(huán)面上。當(dāng)軸承以順時針方向“Wc”旋轉(zhuǎn)時，油液便產(chǎn)生如圖所示的軸向流動。軸承旋向改變時，油流的方向也相應(yīng)改變。
圖八中的(b)為本發(fā)明用于自動調(diào)心球面滾柱式軸承的實施例。軸承由內(nèi)圈(1)，兩排呈腰鼓狀的球面滾柱(2)，兩個保持架(3)，外圈滾道為球面的外圈(4)等零件組成。兩組泵油斜槽(或螺旋槽)開設(shè)在兩個保持架的內(nèi)圓環(huán)面上，與內(nèi)圈兩側(cè)的外圓環(huán)面一起構(gòu)成兩個間隙式斜槽動壓油泵(CHP1)，(CHP2)。當(dāng)軸承以順時針方向“Wc”旋轉(zhuǎn)時，在兩個油泵的共同作用下，油液便產(chǎn)生如圖所示的軸向流動。如軸承的旋轉(zhuǎn)方向改變，則油液的流向也將相應(yīng)改變。
為進(jìn)一步清楚地表示泵油斜槽與軸承各部件之間的位置關(guān)系，圖九給出了一種無內(nèi)圈滾針軸承的立體圖。軸承由外圈(1)，滾針(2)等零件組成，在外圈兩側(cè)的內(nèi)圓環(huán)面上(A)，(B)上，各開設(shè)了十六條泵油斜槽(或螺旋槽)(G1)，(G2)，傳動軸(4)直接與滾針及(A)，(B)兩個圓環(huán)面配合，構(gòu)成兩個間隙式動壓油泵(CHP1)及(CHP2)。當(dāng)傳動軸(4)以順時針方向“Wc”轉(zhuǎn)動時，(CHP1)及(CHP2)便把油液以速度“V”從軸承的右側(cè)泵向左側(cè)。當(dāng)傳動軸的轉(zhuǎn)向相反時，油液的流向也將隨之改變。
綜上所述，利用軸承本身的運(yùn)動及有關(guān)間隙面所構(gòu)成的間隙式動壓油泵可以有各種各樣的布置和設(shè)計。雖然開設(shè)油泵油斜槽(或螺旋槽)的零部件既可以是軸承的零部件也可以是放置在軸承滾動體兩側(cè)的獨(dú)立部件如附圖五中的(c)及附圖七中的(b)所示的組合環(huán)，但這些零件都屬于所論軸承的一部分。在某些場合，可以把幾個間隙式斜槽動壓油泵的泵油能力設(shè)計得有所不同而得到不同的排油量以及各種組合。
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)的徑向力滾動軸承如多列式滾錐軸承、自位式滾針軸承、徑向力與軸向力復(fù)合式滾動軸承、不同類型滾動體的組合(如滾珠與滾針，滾柱與滾針組合的)軸承等。依據(jù)本發(fā)明基本原理所制造的各種材料、形式的徑向力滾動軸承，也可以被用于其他各種潤滑媒體之中。
此外，本發(fā)明提出的基本原理，還可以用于制造出各種以滾動體作為傳力元件的單向離合器如自泵油潤滑式滾針單向離合器、自泵油潤滑滾針斜置式單向離合器等。
權(quán)利要求
自泵油潤滑式徑向力滾動軸承，包括滾動體為球型、圓柱型、園錐型等的徑向力滾動軸承，主要由滾動體(2)，保持架(3)以及內(nèi)圈(1)，外圈(4)等零件組成。本發(fā)明的特征是1、在軸承中，設(shè)有至少一個間隙式斜槽或螺旋槽動壓式油泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求“1”所述的軸承，其油泵的構(gòu)成元素包括相對運(yùn)動零件之間的特定幾何間隙，以及開設(shè)在構(gòu)成上述間隙之曲面上的數(shù)條泵油斜槽或螺旋槽，每條斜槽或螺旋槽相對于所論曲面之母線都有一個夾角。該油泵的功能是將潤滑媒體從滾動體的一側(cè)壓送到另一側(cè)，對滾動體及滾道進(jìn)行強(qiáng)制潤滑。
3.根據(jù)權(quán)利要求“1”所述的軸承，其油泵可以設(shè)置在內(nèi)、外圈之間或保持架與內(nèi)、外圈之間。
全文摘要
自泵油潤滑式徑向力滾動軸承，為一種具有自行泵油功能的滾動軸承。本發(fā)明的特征是利用軸承本身零件之間的相對運(yùn)動及特定間隙以及開設(shè)在構(gòu)成上述間隙之曲面上的泵油斜槽或螺旋槽，構(gòu)成至少一個對滾動體及滾道進(jìn)行強(qiáng)制潤滑的間隙式斜槽動壓油泵。本發(fā)明具有自潤滑功能強(qiáng)，許容轉(zhuǎn)速高，壽命長，噪音小等優(yōu)點。
文檔編號F16C33/66GK1084619SQ9310469
公開日1994年3月30日 申請日期1993年4月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月19日
發(fā)明者杜長春 申請人:杜長春