CN101893036A - 多排球式回转支承及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多排球式回转支承及其加工方法。本发明的多排球式回转支承包括外圈1、内圈2、钢球3，其特征是：外圈1的内环面上按照一定尺寸间隔开设有至少三排内滚道；内圈2的外环面上也开设有至少三排外滚道，其位置与外圈的内滚道相对应；内、外滚道的形状相同，相对应的内、外滚道形成了完整的钢球滚道；在每排钢球滚道内均布放置有钢球3，钢球3之间采用隔离块6或整体保持架7进行隔离。本发明的多排球式回转支承由于支承的滚动体为三排及三排以上，所以具有高承载能力。同时，由于其结构紧凑，所需原材料少，所以经济性较好。因此本发明适用于一切要求回转支承的承载能力高、刚性好，对回转支承的安装空间有限制的工作场合。

Description

多排球式回转支承及其加工方法

技术领域

本发明涉及回转支承，尤其涉及一种球式回转支承及其加工方法。

背景技术

回转支承(也称转盘轴承)作为工程机械和建筑机械的重要基础元件，是一切两部分之间需作相对回转、又需要同时承受轴向力、径向力、倾覆力矩的机械所必需的重要传力元件。除为挖掘机、塔吊、汽车吊及各类起重机配套外，还广泛应用于轻工机械、港口机械、冶金机械、医疗机械、工业机器人、隧道掘进机、堆取料机、游艺设备、导弹发射架、雷达天线等。回转支承按其结构型式可分为：单排球式，三排柱式，交叉滚柱式，双排八点接触球式，球柱联合式等。目前球式回转支承占市场的90％以上。随着各类主机越来越紧凑，回转支承的安装空间特别是径向安装空间越来越小，采用单排球式，交叉滚柱式，双排八点接触球式，球柱联合式易出现承载能力不够的情况，若提高此类回转支承的承载能力，需增大回转支承的轴向、径向尺寸，这与主机对回转支承的要求是相悖的，三排柱式回转支承虽然承载能力大，但2米以内的三排柱式回转支承经济性较差，无法满足主机对回转支承性价比的需求。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种多排球式回转支承，使在回转支承的安装空间较小的情况下，具有高承载能力，较好的经济性。本发明还提供了此种多排球式回转支承的加工方法。

本发明的多排球式回转支承，包括外圈1、内圈2、钢球3，其特征是：a、外圈1和内圈2均为环形件，内圈2装配在外圈1的内环孔中，内圈2的上下平面均高于外圈1的上下平面；在内圈2高于外圈1上平面的外环面上开有上环槽安装有密封条4，在外圈1低于内圈2下平面的内环面上开有下环槽安装有密封条4；在外圈1和内圈2的轴向平面均设有安装孔；b、外圈1的内环面上按照一定尺寸间隔开设有至少三排内滚道；内圈2的外环面上也开设有至少三排外滚道，其位置与外圈的内滚道相对应；内、外滚道的形状相同，相对应的内、外滚道形成了完整的钢球滚道；在每排钢球滚道内均布放置有钢球3，钢球3之间采用隔离块6或整体保持架7进行隔离；c、每排钢球滚道均与一个堵塞孔相通，堵塞孔孔径大于钢球3的直径，孔内装有堵塞8，相邻滚道的堵塞孔位置相互错开；每排钢球滚道均与一个油道相通，油道远离钢球滚道的一端装有油杯5。

该回转支承可分为外齿式、内齿式和无齿式三种：外齿式回转支承是在外圈的外环面加工齿轮、蜗轮或链轮等外齿圈；内齿式回转支承是在内圈的内环面加工齿轮等内齿圈；无齿式回转支承的内、外圈都没有齿圈。

其中外齿式、内齿式多排球式回转支承的加工方法为：

a、根据计算所得到的滚道参数采用数控车床对滚道进行半精加工；

b、滚道淬火采用中频感应淬火；

c、对回转支承各部分进行精加工；

d、采用数控齿加工机床进行齿圈加工；

e、采用数控钻床在内、外圈轴向平面进行轴向安装孔加工；

f、应用数控滚道专用磨床或数控滚道专用车床对滚道进行成形加工。

其中无齿式多排球式回转支承的加工方法为：

a、根据计算所得到的滚道参数采用数控车床对滚道进行半精加工；

b、滚道淬火采用中频感应淬火；

c、对回转支承各部分进行精加工；

d、采用数控钻床在内、外圈轴向平面进行轴向安装孔加工；

e、应用数控滚道专用磨床或数控滚道专用车床对滚道进行成形加工。

本发明的多排球式回转支承由于支承的滚动体为三排及三排以上，所以具有高承载能力。同时，由于其结构紧凑，所需原材料少，所以经济性较好。因此本发明适用于一切要求回转支承的承载能力高、刚性好，对回转支承的安装空间有限制的工作场合。

附图说明

图1是本发明多排球式回转支承的结构示意图；

图2是图1中A处钢球滚道为桃形滚道的放大示意图；

图3是图1中A处钢球滚道为椭圆滚道的放大示意图；

图4是本发明采用圆锥销锁定堵塞的多排球式回转支承的结构示意图；

图5是本发明采用紧定螺钉锁定堵塞的多排球式回转支承的结构示意图；

图6是本发明多排球式回转支承的钢球之间采用隔离块隔离的示意图；

图7是本发明多排球式回转支承的钢球之间采用整体保持架隔离的示意图；

图8是沿图7中B-B线的剖视图。

具体实施方式

本发明的多排球式回转支承是指滚动体为三排及三排以上的回转支承。它包括外圈1、内圈2、钢球3，其特征是：a、外圈1和内圈2均为环形件，内圈2装配在外圈1的内环孔中，内圈2的上下平面均高于外圈1的上下平面；在内圈2高于外圈1上平面的外环面上开有上环槽安装有密封条4，在外圈1低于内圈2下平面的内环面上开有下环槽安装有密封条4；在外圈1和内圈2的轴向平面均设有安装孔；b、外圈1的内环面上按照一定尺寸间隔开设有至少三排内滚道；内圈2的外环面上也开设有至少三排外滚道，其位置与外圈的内滚道相对应；内、外滚道的形状相同，相对应的内、外滚道形成了完整的钢球滚道；在每排钢球滚道内均布放置有钢球3，钢球3之间采用隔离块6或整体保持架7进行隔离；c、每排钢球滚道均与一个堵塞孔相通，堵塞孔孔径大于钢球3的直径，孔内装有堵塞8，相邻滚道的堵塞孔位置相互错开；每排钢球滚道均与一个油道相通，油道远离钢球滚道的一端装有油杯5。

所述的堵塞孔为通孔，沿支承的径向方向开设在外圈1环面或内圈2环面上。对支承进行组装时，先将外圈1和内圈2通过钢球滚道确定其轴向位置，再从每个堵塞孔中依次装入钢球3和隔离块6，然后用堵塞8堵住各堵塞孔，最后在轴向用圆锥销9或在径向用紧定螺钉10锁定堵塞。所述的油道为通孔，沿支承的径向方向开设在外圈1环面或内圈2环面上。每排钢球滚道内的钢球3之间也可以采用整体保持架7进行隔离。所述的内、外圈轴向平面的安装孔的型式有通孔和螺纹孔两种。使用时，回转支承通过安装孔用螺栓与主机连接。

该回转支承的钢球滚道的结构型式有如下两种：

(1)桃形滚道：即为双圆弧双圆心，上下滚道对称，滚道曲率半径R与钢球曲率半径r的比值t为1.02～1.08，接触角β值为45°～50°。

(2)椭圆滚道：滚道的长半轴、短半轴参数根据钢球曲率半径、滚道与钢球接触点的曲率半径和接触角计算出。椭圆滚道的长半轴、短半轴计算公式如下：

$a=\frac{r\·{\sin }^2\mathrm{\β}\sqrt{t}}{1-t\·{\cos }^2\mathrm{\β}},b=\sqrt{\frac{r^2\·{\sin }^2\mathrm{\β}}{1-t\·{\cos }^2\mathrm{\β}}}$

上式中：a——椭圆滚道的长半轴；

b——椭圆滚道的短半轴；

r——钢球曲率半径；

t——滚道与钢球接触点的曲率半径R与钢球曲率半径r的比值，R/r；

β——钢球与滚道的接触角；

曲率比t取值范围为：1.01-1.12，接触角β为30°-60°。

例如：当回转支承的滚道参数取值为：钢球曲率半径r＝9.922mm、滚道与接触点的滚道曲率半径R与钢球曲率半径r的比值t＝1.0、接触角β＝50°时，根据上面公式可得出椭圆滚道的长半轴a＝10.412mm、短半轴b＝10.065mm。

当多排球式回转支承的钢球滚道形式为椭圆形时，滚道形状精度更易控制，并且由于椭圆滚道是变曲率的滚道，在接触角变化时，接触点的滚道曲率做相应的改变，因此能够改善钢球和滚道的接触应力状态，提高滚道承载能力，进而提高回转支承的工作性能和寿命。采用椭圆滚道后，在滚道淬火硬度、淬硬层深度和接触角相同的情况下，此种多排球式回转支承的承载能力相对于桃形滚道的多排球式回转支承的承载能力可以提高33％。

该回转支承可分为外齿式、内齿式和无齿式三种：外齿式回转支承是在外圈的外环面加工齿轮、蜗轮或链轮等外齿圈；内齿式回转支承是在内圈的内环面加工齿轮等内齿圈；无齿式回转支承的内、外圈都没有齿圈。

在对本发明的多排球式回转支承进行加工时，先根据计算出来的滚道参数，应用数控车床进行滚道的半精加工。在加工时，数控车削的滚道曲面形状规则、表面粗糙度低、滚道边口圆弧倒角半径一致，且与滚道面平滑连接。规则的滚道曲面，使淬硬层深度均匀成为可能，平滑连接的倒角避免了淬火时的“尖角效应”，根除了滚道边口易淬裂的缺陷。数控车削滚道曲面，除表面粗糙度外，其余尺寸与磨削后的滚道曲面完全一致，因此滚道的磨削余量很小。

再应用中频感应加热的方法对半精加工的滚道进行表面热处理，淬火硬度为55～60HRC，淬硬层深度大于2.8mm。

接着对回转支承的各部分进行精加工。

如果是齿式回转支承，还需要采用数控齿加工机床进行齿圈加工。

然后采用数控钻床在内、外圈轴向平面进行轴向安装孔加工。

最后对回火后的滚道进行成形磨削或车削加工。成形磨削中最重要的是砂轮修整，利用数控滚道专用磨床的三坐标联动装置通过程序控制砂轮的修整成型能达到很好的效果。从原理上避免了对刀和近似修整而产生的误差，滚道形状和原始接触角得到有效保证。数控滚道专用磨床的位置控制精度可以满足磨削加工中的微量进给，提高滚道的加工精度。成形车削加工利用数控滚道专用车床的刀补功能实现滚道的成形加工，加工精度、效率高，加工环境清洁。

Claims (10)

1.多排球式回转支承，包括外圈(1)、内圈(2)、钢球(3)，其特征是：

a、外圈(1)和内圈(2)均为环形件，内圈(2)装配在外圈(1)的内环孔中，内圈(2)的上下平面均高于外圈(1)的上下平面；在内圈(2)高于外圈(1)上平面的外环面上开有上环槽安装有密封条(4)，在外圈(1)低于内圈(2)下平面的内环面上开有下环槽安装有密封条(4)；在外圈(1)和内圈(2)的轴向平面均设有安装孔；

b、外圈(1)的内环面上按照一定尺寸间隔开设有至少三排内滚道；内圈(2)的外环面上也开设有至少三排外滚道，其位置与外圈的内滚道相对应；内、外滚道的形状相同，相对应的内、外滚道形成了完整的钢球滚道；在每排钢球滚道内均布放置有钢球(3)，钢球(3)之间采用隔离块(6)或整体保持架(7)进行隔离；

c、每排钢球滚道均与一个堵塞孔相通，堵塞孔孔径大于钢球(3)的直径，孔内装有堵塞(8)，相邻滚道的堵塞孔位置相互错开；每排钢球滚道均与一个油道相通，油道远离钢球滚道的一端装有油杯(5)。

2.根据权利要求1所述的多排球式回转支承，其特征是：钢球滚道的结构型式为桃形滚道，即为双圆弧双圆心，上下滚道对称；滚道曲率半径R与钢球曲率半径r的比值t为1.02～1.08，接触角β为45°～50°。

3.根据权利要求1所述的多排球式回转支承，其特征是：钢球滚道的结构型式为椭圆滚道；椭圆滚道的长半轴、短半轴计算公式如下：

$a=\frac{r\·{\sin }^2\mathrm{\β}\sqrt{t}}{1-t\·{\cos }^2\mathrm{\β}},b=\sqrt{\frac{r^2\·{\sin }^2\mathrm{\β}}{1-t\·{\cos }^2\mathrm{\β}}}$

上式中：a——椭圆滚道的长半轴；

b——椭圆滚道的短半轴；

r——钢球曲率半径；

t——滚道与钢球接触点的曲率半径R与钢球曲率半径r的比值，R/r；

β——钢球与滚道的接触角；

曲率比t取值范围为：1.01-1.12，接触角β为30°-60°。

4.根据权利要求1、2或3所述的多排球式回转支承，其特征是：在外圈(1)的外环面有外齿圈。

5.根据权利要求4所述的多排球式回转支承，其特征是：外齿圈可以是齿轮、蜗轮或链轮。

6.根据权利要求1、2或3所述的多排球式回转支承，其特征是：在内圈(2)的内环面有内齿圈。

7.根据权利要求6所述的多排球式回转支承，其特征是：内齿圈可以是齿轮。

8.根据权利要求1、2或3所述的多排球式回转支承，其特征是：外圈(1)和内圈(2)都没有齿圈。

9.权利要求4或6所述的多排球式回转支承的加工方法为：

a、根据计算所得到的滚道参数采用数控车床对滚道进行半精加工；

b、滚道淬火采用中频感应淬火；

c、对回转支承各部分进行精加工；

d、采用数控齿加工机床进行齿圈加工；

e、采用数控钻床在内、外圈轴向平面进行轴向安装孔加工；

f、应用数控滚道专用磨床或数控滚道专用车床对滚道进行成形加工。

10.权利要求8所述的多排球式回转支承的加工方法为：

a、根据计算所得到的滚道参数采用数控车床对滚道进行半精加工；

b、滚道淬火采用中频感应淬火；

c、对回转支承各部分进行精加工；

d、采用数控钻床在内、外圈轴向平面进行轴向安装孔加工；

e、应用数控滚道专用磨床或数控滚道专用车床对滚道进行成形加工。

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