CN101776121B - 一种三点接触推力球轴承及设计方法 - Google Patents

一种三点接触推力球轴承及设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于推力轴承技术领域，公开一种三点接触推力球轴承及设计方法，该三点接触推力球轴承由轴圈、座圈、钢球和保持架组成，所述座圈上设有环形沟道，沟道的纵截面为一个有两段圆弧构成的圆弧曲线，所述钢球与座圈上的环形沟道有两点接触，两段圆弧关于钢球的自旋回转中心线对称，该中心线与所述轴承中心线之间有夹角α，钢球与环形沟道的两接触点与钢球球心之间的连线之间有夹角β；所述轴圈上无沟道，钢球与轴圈有一点接触。本发明使钢球与轴圈与座圈有三个接触点，使轴向承载能力增加，其承载能力约为两点接触的推力球轴承的4/3倍，还可以承受径向负荷，使轴承的使用寿命延长。

Description

一种三点接触推力球轴承及设计方法
技术领域
本发明属于推力轴承技术领域，特别是涉及一种三点接触推力球轴承及设计方法，用于转台机构。
背景技术
目前，普遍使用的推力球轴承由轴圈、座圈、钢球和保持架组成，钢球与保持架设置在轴圈与座圈之间，钢球在轴圈与座圈之间旋转，轴圈和座圈上均设圆弧形沟道，且该圆弧半径略大于钢球半径，这种结构的推力球轴承只承受轴向载荷，不承受径向载荷，而且每个钢球与轴圈和座圈只有一个接触点，轴承的轴向承载能力受到一定的限制；当推力球轴承的尺寸受到限制，且需承受较大的轴向载荷时，会导致推力球轴承的使用寿命大大降低。而且推力球轴承的加工精度难以保证，尤其是轴圈和座圈之间沟道的同轴度难以保证，由于沟道加工精度不能保证，因此整套轴承的装配高、跳动量大，难以应用到高精度加工设备中。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种三点接触推力球轴承及设计方法，其轴向承载能力提高，同时能够在保证轴承的加工精度的前提下大大提高其工艺性以及轴承使用时的润滑。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种三点接触推力球轴承设计方法，该轴承包括有两个套圈，一个套圈上无沟道，另一个套圈上开设有环形沟道，钢球的自旋回转中心线与所述轴承中心线之间存在有夹角α，钢球与环形沟道的两接触点与钢球球心之间的连线之间存在有夹角β，以保证轴承的径向承载要求；套圈上的环形沟道的纵截面为一个由两段曲率相等的相交圆弧构成的圆弧曲线，沟道曲率直径径大于钢球直径，保证钢球和沟道接触时为两点接触，增加轴承的轴向承载能力；所述的两段圆弧相交处开有过渡圆弧倒角，此圆弧倒角能有效的避免应力集中，并且可以储存油脂以保证轴承工作时的润滑。
一种三点接触推力球轴承，其由轴圈、座圈、钢球和保持架组成，保持架设置在轴圈与座圈之间，钢球装配在保持架的兜孔中；所述座圈上设有环形沟道，沟道的纵截面为一个有两段圆弧构成的圆弧曲线，所述钢球与座圈上的环形沟道有两点接触，两段圆弧关于钢球的自旋回转中心线对称，该中心线与所述轴承中心线之间有夹角α，钢球与环形沟道的两接触点与钢球球心之间的连线之间有夹角β；所述轴圈上无沟道，钢球与轴圈有一点接触。
上述的三点接触推力球轴承中，所述构成沟道纵截面的两段圆弧半径相等，沟道曲率半径为钢球直径的0.505～0.535倍。
上述的三点接触推力球轴承中，所述构成沟道纵截面的两段圆弧连接处有过渡圆弧倒角。
上述的三点接触推力球轴承中，所述钢球的自旋回转中心线与所述轴承中心线之间的夹角α为45°±2°。
上述的三点接触推力球轴承中，所述钢球与环形沟道的两接触点与钢球球心之间的连线之间的夹角β为90°～110°。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
该三点接触推力球轴承，其结构设计合理，构思巧妙，钢球与轴圈与座圈有三个接触点，使轴向承载能力增加，其承载能力约为两点接触的推力球轴承的4/3倍，还可以承受径向负荷，使轴承的使用寿命延长；由于轴承只有座圈带有沟道，只需在座圈上加工出沟道，轴圈在平面磨床上配磨即可保证整体的装配高，保证轴承的加工精度；沟道中的存油脂结构能够较好保证轴承使用时的润滑。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的“I”部放大图；
图中：1-轴圈；2-钢球；3-保持架；4-座圈；5(a、b)-圆弧；6-过渡圆弧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1、2中所示，本发明所述的三点接触推力球轴承设计方法，该方法基于保证加工质量的前提下提高该轴承的工艺性，其具体步骤如下：
(1)依据具体工况下该轴承的允许空间确定轴承的外形尺寸，包括轴承的内径d、外径D和装配高T；
(2)在保证套圈强度的条件下，以轴承的额定动、静载荷作为轴承设计时的优化目标函数，确定该轴承的钢球直径Dw、钢球个数N以及整套轴承的节圆直径Dpw；
(3)依据钢球直径Dw以及节圆直径Dpw设计轴圈与座圈的几何结构尺寸，为了提高该轴承的加工工艺性，轴圈1上无沟道，在座圈4上开设有环形沟道；
(4)轴圈1上无沟道，轴圈无径向承载能力，轴承径向承载能力由座圈上的环形沟道保证，钢球的自旋回转中心线与所述轴承中心线之间存在有夹角α，使得轴承承受轴向载荷部分分解为径向载荷，同时也提升了该轴承的径向承载能力，钢球与环形沟道的两接触点与钢球球心之间的连线之间存在有夹角β，以保证轴承的径向承载要求；
(5)座圈4上的环形沟道的纵截面为一个由两段曲率相等的相交圆弧5a、5b构成的圆弧曲线，沟道曲率直径径大于钢球直径Dw，保证钢球和沟道接触时为两点接触，增加轴承的轴向承载能力；
(6)环形沟道上的两段圆弧5a、5b相交处开有过渡圆弧倒角，此圆弧倒角能有效的避免应力集中，并且可以储存油脂以保证轴承工作时的润滑。
本发明所述的三点接触推力球轴承，其由轴圈1、座圈4、钢球2和保持架3组成，保持架3设置在轴圈1与座圈4之间，钢球2装配在保持架3的兜孔中；所述座圈上设有环形沟道，沟道的纵截面为一个有两段圆弧5a、5b构成的圆弧曲线，两段圆弧半径R相等，并大于钢球半径r，圆弧半径R为钢球直径Dw的0.505～0.535倍，所述钢球与座圈上的环形沟道有两点接触，两段圆弧关于钢球的自旋回转中心线对称，该中心线与所述轴承中心线之间有夹角α，夹角α为45°±2°，钢球与环形沟道的两接触点与钢球球心之间的连线之间有夹角β，夹角β为90°～110°；所述轴圈1上无沟道，钢球2与轴圈1有一点接触。
所述的三点接触推力球轴承，其构成沟道纵截面的两段圆弧5a、5b连接处有过渡圆弧6，此圆弧倒角能有效的避免应力集中，并且可以储存油脂以保证轴承工作时的润滑，过渡圆弧直径依据存油脂要求以及轴向载荷大小确定，既保证一定的存油脂量同时承受较大的轴向载荷。

Claims (4)

1.一种三点接触推力球轴承，其由轴圈(1)、座圈(4)、钢球(2)和保持架(3)组成，保持架(3)设置在轴圈(1)与座圈(4)之间，钢球(2)装配在保持架(3)的兜孔中；所述座圈(4)上设有环形沟道，沟道的纵截面为一个有两段圆弧(5a、5b)构成的圆弧曲线，所述钢球与座圈上的环形沟道有两点接触，两段圆弧关于钢球的自旋回转中心线对称，该中心线与所述轴承中心线之间有夹角α，钢球与环形沟道的两接触点与钢球球心之间的连线之间有夹角β；其特征在于：所述构成座圈上的沟道纵截面的两段圆弧(5a、5b)连接处有过渡圆弧倒角(6)，所述轴圈(1)上无沟道，钢球与轴圈有一点接触。
2.根据权利要求1所述的三点接触推力球轴承，其特征在于：所述构成沟道纵截面的两段圆弧半径R相等，沟道曲率半径为钢球直径的0.505～0.535倍。
3.根据权利要求1所述的三点接触推力球轴承，其特征在于：所述钢球的自旋回转中心线与所述轴承中心线之间的夹角α为45°±2°。
4.根据权利要求1所述的三点接触推力球轴承，其特征在于：所述钢球与环形沟道的两接触点与钢球球心之间的连线之间的夹角β为90°～110°。
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