CN101078420A - 纯滚动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全新结构的纯滚动轴承，特别是一种无定位环的无滑动摩擦的纯滚动轴承，用以替换带定位环的纯滚动轴承，本发明由内圈、外圈、滚动体、定位滚动体组成，消除了原有纯滚动轴承由于用定位环进行空间定位，使得结构复杂，设计和加工困难，装配困难，制造成本显著增加的问题。从而减少了阻力，降低了能耗和噪音，提高了极限转速和使用寿命，可以令使用本发明的机械、动力设备的精度和可靠性得到进一步明显提高。

Description

纯滚动轴承

本发明涉及一种纯滚动轴承，特别是涉及一种无滑动摩擦的滚动轴承。

现有的滚动轴承主要用内外套圈、滚动体和保持架所组成。为了滚动体相互之间以及滚动体在轴承中的相对定位，现有的滚动轴承都具有保持架装置，(有极少数类型的极低速滚动轴承是以显著增加滑动摩擦阻力为代价)这种保持架不管它的结构采取什么样的形式，不管它使用什么样的材质和光洁度都是通过滑动摩擦来制约高速动动的滚动体。除此之外，由于目前轴承的滚动体与套圈接触结构存在的不稳定非线性、非对称性(接触角不为零)使得滚动体钢球在套圈滚道中的运动不仅有绕轴承轴线的公转和绕本身旋转轴承的自转，而且还有自旋运动。这种运动导致滚动体在套圈中的滚道中的运动并不是像许多人所想像的是纯滚动，而是也存在着滑动摩擦，通常保持架的相对定位方式，使得这种非对称性增强，滑动摩擦进一步加剧。而这种滑动摩擦阻力对于轴承性能和寿命的影响是至关重要的。

这种滚动体与保持架之间的相对滑动摩擦以及滚动体钢球与套圈的滑动摩擦使轴承在运转中，特别是高速和超高速运转时，产生一系列的问题，如润滑很困难；轴承的温升提高，噪声大。滚动体和保持架在高温高速条件下，应力会急剧增加，结果导致轴承损坏。而滚动摩擦阻力在轴承中相对其中的滑动摩擦阻力而言是微不足道的。这种滑道摩擦的存在也使得滚动轴承的承载能力大大减小，能耗显著增加。在高速运转条件下，滚动体和保持架之间由于离心力的作用而使滑动摩擦力进一步急剧增加，摩擦应力集中也可导致轴承的迅速破坏。因此，滚动轴承的极限速度的提高也受到这种滑动摩擦力很大的限制。

由于上述原因，本发明人发明了纯滚动轴承，它取消了通常的保持架，用滚动约束代替了滑动约束；消除了滑动摩擦，内外套圈其中之一采用V字形或双圆弧形等，而使得钢球与滚道的一点接触变成二点接触。这样每个钢球与内外套圈的受力支撑点就由目前传统的总共二点变成三点，并形成一个等腰三角形，从三角形的稳定性知道，这样的结构是稳定的。这样不仅消除了钢球在滚道中的滑动摩擦问题，而且使得承载能力得到了增强。从而大大提高轴承的使用性能并延长其使用寿命。但由于该纯滚动轴承使用了一副定位环，使得在很小的轴承内部空间中设置变得相当困难，而且该定位环的加工相当困难，装配也相当困难，制造成本显著增加。由于外形标准尺寸的要求和通用性要求，使设计和制造该纯滚动轴承受到了限制。

本发明的目的是提供一种新的纯滚动轴承，它取消了定位环，结构简单，轴承零件数减少两个，使得纯滚动轴承的普通推广和应用成为可能；也使通用性得到很好解决。装配变得容易，制造成本明显减少，性价比得到显著提升。

为实现上述目的，本发明提供了一种纯滚动轴承，包括一内圈、一外圈以及设置在内圈和外圈之间的若干滚动体，其特征在于，它还包括设置在每两个相邻滚动体之间并与它们滚动接触的定位滚动体，该定位滚动体两端的滑道与设置在外圈或内圈上的定位滚道滚动接触。

本发明是这样完成的，在每相邻滚动体与滚动体之间沿周向安装一定位滚动体，该定位滚动体同时保证相邻滚动体之间的周向间隔距离以及限制滚动体在轴承中的轴向位置，该定位滚动体的轴向定位和径向定位是通过定位滚动体两自由端滑道与内圈或外圈上的定位滚道以及滚动体滚动接触定位完成。定位环与滑道的接触是点接触，而定位滚动体中间和滚动体的接触也是点接触。定位滚动体可以做成整体式的或分体式的，定位滚动体内部可以做成实的或空心的。它的任一横截面的外形都是圆形，该滚动体两端滑道的纵截面5形状可以做成凹形或凸形。该凹形或凸形又可以分别是V字形、单圆弧形、双圆弧形或沟槽形，该滚动体中间与滚动体接触部分的中间滑道的纵截面7也可以做成V字形、单圆弧形、双圆弧形或沟槽形。相应地，定位滚道横截面做成凹形或凸形。该凹形或凸形也可以做成V字形、单圆弧形、双圆弧形或沟槽形，以便与定位滚动体的两端滑道相配合作滚动接触定位(该接触是点接触)。

本发明的轴承的内、外圈的滚道横截面做成单圆弧形、双圆弧形、V字形或沟槽形。并且该内、外圈考虑到加工和装配方面的问题，也可以做成整体式或分体式，即整体加工或分成若干分体，加工后装配成内、外圈。定位滚动体在使用中是运动的，一方面进行自转，一方面围绕轴承轴线公转。滚动体与轴承内、外圈是点接触，其所有接触点的相对速度差为零。滚动体与定位滚动体接触点的相对速度差为零，而定位滚动体与定位滚道的接触点相对速度差也为零，因此该运动都属于纯滚动，而不存在相对滑动摩擦，是名符其实的“纯滚动轴承”。本发明加工安装方便，结构简单，制造成本较低，容易推广实施。

下面将结合三个较佳的实施例及附图对本发明作进一步详细描述：图1是把定位滚动体2靠近外圈4的实施例的剖面图，图2是把定位滚动体2靠近内圈3的实施例的剖面图，图3是本发明做成的推力轴承剖面图。

如图1所示，在每两个相邻的滚动体1之间沿周向位置安装一个定位滚动体2，该定位滚动体同时保证相邻滚动体之间的周向间隔距离以及限制滚动体在轴承中的轴向位置。而该定位滚动体的轴向定位和径向定位还通过设置在定位滚动体两端滑道5上在外圈4上的定位滚道6完成。定位滚道6与滑道5、定位滚动体2与滚动体1以及滚动体1与轴承内圈3和外圈4的接触都是点接触，并且在所有这些接触点的两物体相对速度差都为零。因此，该轴承属于纯滚动轴承。

在该实施例中，滑道5的纵截面为V字形凹形，定位滚道6的横截面为圆弧形凸形，从而形成滚动接触。相反地，令滑道5的纵截面为凸形并且定位滚道的横截面为凹形也是可行的。另外，滑道5以及定位滚动体2与滚动体1滚动接触的中间滑道7的纵截面形状可以是V字形、单圆弧形、双圆弧形或沟槽形等多种形状。内圈3是分体式的，其滚道的横截面为双圆弧形，内圈4是整体式的，其滚道横截面是单圆弧形的。而内圈3和外圈4的滚道横截面也分别可以是V字形、单圆弧形、双圆弧形或沟槽形等多种形状以便与滚动体1相配合。显然，双圆弧形与V字形和单圆弧形相比，可以承受大得多的载荷，特别是径向和双向轴向载荷。内圈3和外圈4、滑道5和滑道7的截面形状可以相同，也可以不相同。图4-a、图4-f是单圆弧形，图4-b、图4-e是V字形，图4-C、图4-g是双圆弧形。而内圈3、外圈4和定位滚动体2，可以分别做成整体式和分体式。

图2是把定位滚动体2靠近内圈3的一个实施例，即所有定位滚动体2的位置半径K小于滚动体1的球心位置半径F。

为了安装和加工的便利，可以将定位滚动体2做成分体的，例如：将构成其端部滑道5的两个部分以及构成中间滑道7的部分分开制造，并通过过盈配合或螺旋配合等方式在装配时组合起来。当然，也可以将定位滚动体2做成整体式，并一体地安装。

为了安装和加工的便利，可以将内圈3或外圈4做成整体式的或分体式的。可以利用定位滚动体2的弹性变形，用压入式进行装配。

图3是用此发明做成的推力轴承实施例。内圈3和外圈4采用单圆弧，承受径向和单向轴向载荷。

图中的α、β和γ角大于0度小于90度，较佳的范围为大于10度，而小于50度。

虽然上面已结合三个较佳实例对本发明进行了描述，但应该理解，熟悉本技术领域的人员在此基础上可以作出种种等价的变型。因此，本发明的保护范围应由所附权利要求限定。

Claims (8)

1.一种纯滚动轴承，包括一内圈(3)、一外圈(4)以及设置在内圈(3)和外圈(4)之间的若干个滚动体(1)，其特征在于，它还包括设置在每两个相邻滚动体(1)之间并与它们滚动接触的定位滚动体(2)，以及与定位滚动体(2)两端的滑道(5)滚动接触的定位滚道(6)。

2.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述2条定位滚道(6)设置在外圈(4)或内圈(3)上。

3.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述定位滚动体(2)是整体式的。

4.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述定位滚动体(2)是分体式的。

5.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述定位滚动体(2)的两端的滑道(5)纵截面可以做成凹形或凸形。

6.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述定位滚道(6)的横截面可以做成凹形或凸形，以便与定位滚动体(2)的滑道(5)相配合作滚动接触定位。(2)与(6)的接触几何上为一点或两点接触。

7.根据权利要求1或4所述的轴承，其特征在于，所述定位滚动体(2)两端的滑道(5)以及定位滚动体(2)与滚动体(1)滚动接触的中间滑道(7)的截面可以是V字形、单圆弧形、双圆弧形或沟槽形。该定位滚动体(2)可以做成实心的或空心的，其任一横截面的外形都是圆形。

8.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述内圈(3)和外圈(4)可以同时做成整体式或分体式，并且内圈(3)和外圈(4)的滚道横截面可以分别或同时做成单圆弧形、双圆弧形、V字形或沟槽形。也可以其中之一做成整体的，另一个做成分体的，并且它们的滚道横截面形状可以是不同的。

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