CN102979813A - 带有绝缘套圈的绝缘轴承及制作方法 - Google Patents

Abstract

带有绝缘套圈的绝缘轴承及制作方法，其特征在于：外圈或内圈中有一个是绝缘套圈，绝缘套圈包括整体绝缘套圈或半体绝缘套圈，整体绝缘套圈是用整体的绝缘材料制成；半体绝缘套圈是由一件钢制环套和另一件绝缘环套通过机械压装或注塑组合为一体而成。本发明绝缘套圈的设计制作简单易行，不仅能够制造任何类型和形状的绝缘轴承，降低制造成本，同时由于用绝缘体替代现行的绝缘覆膜，大幅度提高了绝缘轴承的绝缘可靠度，能够有效避免轴承的电蚀失效，从而提高了轴承的运行可靠度和运行寿命，非常具有工程实际意义。

Description

带有绝缘套圈的绝缘轴承及制作方法

技术领域

本发明涉及滚动轴承技术领域，特别涉及一种带有绝缘套圈的绝缘轴承及制作方法。

背景技术

工业大中型电机，尤其是变频电机或变频器供电的电机，因电机设计和制造方面的原因，其转子上往往产生较高的轴电压，并通过相互连接的电机主轴、轴承、端盖和机座形成回路电流（称为轴向电流或轴电流），轴电流的产生不仅使轴承套圈滚道和滚动体表面产生具有相当深度的损伤，而且还会使轴承内的润滑剂加速劣化，从而严重威胁着轴承及主机运行的安全性和运行可靠度。即便是微型至中型电机或非电机装置（如汽车张紧轮***），由于摩擦、打滑等原因也常导致静电荷在轴承外圈和内圈两极的不断积累，一旦电荷积累到一定程度，当套圈滚道和滚动体之间的金属微凸体发生接触导致外圈、内圈和滚动体形成连通回路时，电荷将在瞬间释放，对滚动体和滚道微小接触区域造成损伤的同时，也使处在接触区域的润滑脂发生劣变，同样威胁着轴承及主机运行的安全性和运行可靠度。这两种情况造成的轴承损伤统称为电蚀，是轴承的一种非正常早期失效方式。为避免电蚀，现行技术采取两种方式，一种是采用绝缘轴承，另一种是在轴承安装时加装绝缘隔垫。现行绝缘轴承共分四种：全陶瓷轴承、陶瓷球混合轴承、陶瓷覆膜轴承、树脂覆膜轴承，都存在比较明显的问题。全陶瓷轴承指轴承外圈、内圈和滚动体全部采用陶瓷材料制成的轴承，其绝缘等级和绝缘可靠度自然不是问题，但是存在成本问题和制造精度问题，全陶瓷轴承的制造成本是钢制轴承成本的几倍甚至几十倍，且很难获得比较高的精度等级，因此限制了全陶瓷绝缘轴承的使用。陶瓷球混合轴承指滚珠采用陶瓷材料制成，外圈和内圈仍然用轴承钢制成的轴承。陶瓷球混合轴承已经比较多地应用在机床主轴上，在高速特性、温升特性和刚性等方面显示出比全钢主轴轴承的优越性。但是，陶瓷球混合轴承被作为绝缘轴承使用，则存在明显问题。这是因为，陶瓷球混合轴承内部充填的润滑剂，会将作为绝缘隔离体的陶瓷球“短路”而直接“连接”轴承的外圈和内圈，而润滑剂并非严格意义上的绝缘材料，其绝缘强度与润滑剂采用的基础油类型、稠化剂种类、添加剂成分有关，再之，经过一段时间运转，润滑剂中难免混入金属类粉粒（金属保持器上的磨粒或外部侵入），这将进一步降低润滑剂的绝缘能力，所以，尽管陶瓷球自身的绝缘等级很高，但使用陶瓷球的陶瓷球混合轴承其绝缘等级和绝缘可靠度则存在问题。另外，用陶瓷制作微小陶瓷球的成本尚可接受，但制作较大陶瓷球或制作陶瓷滚子（圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子）的工艺并不很成熟、效率也不高，因此较大陶瓷球和陶瓷圆柱滚子的价格都非常高，而陶瓷圆锥滚子和陶瓷球面滚子迄今都未曾见到报道和实物，因此，采用陶瓷滚动体制作绝缘轴承也并非理想的技术方案。陶瓷覆膜轴承指在轴承外径和两端面等离子喷涂一定厚度的陶瓷，一般是喷涂三氧化二铝，覆膜厚度一般集中在0.3至0.5毫米,最大不超过1毫米。存在的问题包括覆膜与金属基体的结合强度不够和陶瓷膜存在的气孔（等离子喷涂工艺无法避免，一般气孔率在3%至10%），为防陶瓷膜存在的气孔影响绝缘程度，还需要进行封孔处理，又由于喷涂形成的表面粗糙度较大、厚度不匀，在喷涂后还需要对喷涂面进行磨削加工等等，制作工艺复杂，制作成本不菲，另因覆膜较薄和气孔的存在，绝缘可靠度不易保证，如果外圈带法兰等形状复杂，喷涂工艺更复杂、覆膜厚度均匀性和绝缘可靠度问题将更加突出。

现行绝缘轴承存在的诸多问题，限制了绝缘轴承的使用和普及。于是一些主机厂家宁愿购买标准的成品轴承、即非绝缘轴承，安装时在轴承和轴承室之间或在轴承和轴承支撑轴之间用加装绝缘隔垫的办法，以期阻断轴电流回路的形成，避免轴承电蚀失效。但是，加装绝缘隔垫至少存在以下缺陷：（1）绝缘隔垫的设计制作及安装欠缺规范，绝缘隔垫很薄，加工精度和绝缘可靠度不高；（2）为安装绝缘隔垫，需要主机厂事先告诉轴承供应商对轴承的内径、外径、宽度甚至游隙进行调整，这样就使大批量生产的标准轴承变为非标轴承，导致生产效率降低、废品率升高；或者轴承不调整，而对支撑轴和轴承室的尺寸进行调整，这同样会使得支撑轴和支撑座变为非标；（3）在轴承和主机之间引入了第三体，破坏了轴承与主机原本具有的较高的安装精度，降低了轴承的运行可靠度和运行寿命；（4）作为存在于轴承和主机之间第三体的绝缘隔垫，在主机运行过程中，因振动和冲击的存在，发生变形、磨损的风险很大，其变形或磨损，不仅降低了***的绝缘可靠度，而且使轴承的初始安装精度遭到破坏，影响到轴承的运行平稳性和运行可靠度。也有部分主机厂，从轴承厂采购标准尺寸的非绝缘轴承，然后对该标准轴承的内径、外径和宽度进行改制，改制后喷涂绝缘材料覆膜或在轴承安装时加装绝缘隔垫制得绝缘轴承。由于轴承是一种通用件，又是精密制品，以及轴承生产的大批量高生产率的技术经济性质，此种轴承绝缘方法是与该技术经济性质违背的。此种方式由使用单位按使用需要将成品轴承修改加工，其制作方式为零配方式，在轴承装卡、加工过程中，很容易造成轴承工作表面的损伤和轴承内部的污染，破坏标准轴承所具有的比较高的内部清洁度、精度和运转性能，而且由于成品轴承套圈的硬度很高，改制效率也比较低，既浪费了标准轴承制作时的人力物力，又增加了不菲的改制费用，因此，此种绝缘轴承的制作方法也具有明显缺陷；绝缘轴承应由轴承制造单位制作成绝缘轴承产品，不须用户将产品再修改后使用，以减少轴承生产中的社会劳动浪费。因此，设计、制作一种绝缘可靠度高、绝缘寿命长而且经济易行的绝缘轴承产品以解决上述问题，显得十分迫切和必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有绝缘套圈的绝缘轴承，以扩大绝缘轴承产品的应用范围，克服现行绝缘轴承绝缘可靠度不足的问题。本发明的另一目的在于提供一种带有绝缘套圈的绝缘轴承的制作方法，以克服现行绝缘轴承制作工艺繁琐复杂、效率低、制造成本高、且存在绝缘可靠度隐患的质量问题。

本发明的技术方案如下：本发明是一种带有绝缘套圈的绝缘轴承，包括轴承外圈、内圈、滚动体和保持器，其特征在于：所述外圈或内圈中有一个是绝缘套圈，所述的绝缘套圈包括整体绝缘套圈或半体绝缘套圈，所述的整体绝缘套圈是用整体的绝缘材料制成的；所述的半体绝缘套圈是由一件钢制环套和另一件绝缘环套组合为一体而成。所述的绝缘环套是用绝缘材料制作的。

所述的将钢制环套和绝缘环套组合为一体是通过机械压装或注塑使钢制环套和绝缘环套径向紧配地套在一起，而成所述的半体绝缘套圈。

所述的半体绝缘套圈是外圈时，所述的外圈上的滚道（行业内称其为外滚道）位于所述的钢制环套上，所述的绝缘环套套在所述的钢制环套外面，所述的绝缘环套的截面形状包括无沿环套、一端带内收沿环套、无沿内锥面环套或一端带内收台环套。通过机械压装或注塑使二环套径向紧配地套在一起，而成所述的半体绝缘套圈。

半体绝缘套圈是外圈时，所述的绝缘环套的截面形状还包括两端带内收沿环套、一端带内收沿内锥面环套或一端带内收台另一端带内收沿环套。通过注塑使二环套径向紧配地套在一起，而成所述的半体绝缘套圈。

所述的半体绝缘套圈是内圈时，所述的内圈上的滚道（行业内称其为内滚道）位于所述的钢制环套上，所述的绝缘环套套在钢制环套里面，所述的绝缘环套的截面形状包括无沿环套、一端带外伸沿环套、无沿外锥面环套或一端带外伸台环套。通过机械压装或注塑使二环套径向紧配地套在一起，而成所述的半体绝缘套圈。

半体绝缘套圈是内圈时，所述的绝缘环套的截面形状还包括两端带外伸沿环套、一端带外伸沿外锥面环套或一端带外伸台另一端带外伸沿环套。通过注塑使二环套径向紧配地套在一起，而成所述的半体绝缘套圈。

所述的绝缘材料包括陶瓷、树脂、塑料、玻璃和树脂玻璃。

本发明还包括带有半体绝缘套圈的绝缘轴承的制作方法，包括以下带有半体绝缘套圈的绝缘轴承的制作方法：

（1）先通过机械压装制成绝缘套圈，然后装配制得绝缘轴承的制作步骤：

准备半体绝缘套圈中的带滚道钢制环套和绝缘环套；

准备压装用定位引导工装，工装整体呈环柱形，截面形状为“山”字形且带有逃气孔。外圈绝缘环套与外圈钢制环套压装用定位引导工装，利用外圈钢制环套的内径表面和远滚道端面（指套圈两端面中距滚道较远一侧端面，下同）（两端面与滚道距离相等时任取一端面）对钢制环套进行定位，利用绝缘环套的外径表面对绝缘环套进行引导；内圈绝缘环套与内圈钢制环套压装用定位引导工装，利用内圈钢制环套的外径表面和远滚道端面（两端面与滚道距离相等时任取一端面）对钢制环套进行定位，利用绝缘环套的内径表面对绝缘环套进行引导；

将钢制环套和绝缘环套放入定位引导工装中，分别得以定位和引导，然后对绝缘环套施加中心轴向载荷，压至与套圈端面平齐或贴合，刚好到达绝缘套圈给绝缘环套的预留位置、占据绝缘套圈给绝缘环套的预留空间，钢制环套和绝缘环套径向紧配地套在一起，撤除工装，制成所述的半体绝缘套圈；

将所述的半体绝缘套圈与另一钢制套圈、滚动体和保持器组装成绝缘轴承；

（2）先制成半成品非绝缘轴承，然后通过机械压装制得绝缘轴承的制作步骤：

准备带滚道钢制环套，

将所述的钢制环套与另一钢制套圈、滚动体和保持器组装成半成品轴承，半成品轴承是非绝缘轴承；

准备绝缘环套；

准备压装用定位引导工装，工装整体呈环柱形，截面形状为“山”字形且带有逃气孔。外圈绝缘环套与用外圈钢制环套组装成的半成品轴承压装用定位引导工装，利用半成品轴承的内径表面和外圈钢制环套与轴承内圈相平齐一端的轴承端面（外圈钢制环套与轴承内圈两端均平齐时，任取半成品轴承一端面）进行定位，利用绝缘环套的外径表面对绝缘环套进行引导；内圈绝缘环套与用内圈钢制环套组装成的半成品轴承压装用定位引导工装，利用半成品轴承的外径表面和内圈钢制环套与轴承外圈相平齐一端的轴承端面（内圈钢制环套与轴承外圈两端均平齐时，任取半成品轴承一端面）进行定位，利用绝缘环套的内径表面对绝缘环套进行引导；

将半成品轴承和绝缘环套放入定位引导工装中，分别得以定位和引导，然后对绝缘环套施加中心轴向载荷，压至与套圈端面平齐或贴合，刚好到达绝缘套圈给绝缘环套的预留位置、占据绝缘套圈给绝缘环套的预留空间，绝缘环套与半成品轴承的钢制环套径向紧配地套在一起，撤除工装，制成所述的半体绝缘套圈的同时制得绝缘轴承；

（3）先通过注塑制成绝缘套圈，然后装配制得绝缘轴承的制作步骤：

准备半体绝缘套圈中的带滚道钢制环套和注塑用绝缘塑料粒子；

准备注塑用模具，为保证注塑出的绝缘环套壁厚均匀，注塑模需要同（1）“先通过机械压装制成绝缘套圈然后装配制得绝缘轴承”中的定位引导工装类似，对钢制环套进行定位、对塑料熔融体的流动进行引导，同时对不注塑的部位进行屏蔽保护；

注塑制得塑料绝缘环套的同时制得半体绝缘套圈；

将所述的半体绝缘套圈与另一钢制套圈、滚动体和保持器组装成绝缘轴承；

（4）先制成半成品轴承然后通过注塑制得绝缘轴承的制作步骤：

准备带滚道钢制环套；

将所述的钢制环套与另一钢制套圈、滚动体和保持器组装成半成品轴承，半成品轴承是非绝缘轴承；

准备注塑用绝缘塑料粒子；

准备注塑用模具，为保证注塑出的绝缘环套壁厚均匀，注塑模需要同（2）“先制成半成品非绝缘轴承然后通过机械压装制得绝缘轴承”中的定位引导工装类似，对半成品非绝缘轴承进行定位、对塑料熔融体流动进行引导，同时对不注塑的部位进行屏蔽保护；

注塑制得半体绝缘套圈的同时制得绝缘轴承。

本发明绝缘轴承的结构多样，可根据不同的使用要求选择，直接安装使用，无需增加绝缘装置也无需修改轴承。所述的绝缘轴承的多样结构均适合批量生产工艺，易于保证质量，并能降低成本。本发明绝缘轴承相比现行技术绝缘轴承，具有以下优点：（1）相比全陶瓷绝缘轴承的外圈、内圈和滚动体均采用陶瓷制作，本发明绝缘轴承只需一个套圈制作为绝缘套圈，以该套圈整体采用陶瓷制作为绝缘套圈为例，轴承的绝缘性能和可靠度没有下降，但轴承的制造成本得以大幅度下降；（2）相比陶瓷球混合轴承，采用绝缘套圈的绝缘轴承，润滑剂密封在轴承内腔，无法像“短路”陶瓷球那样“短路”绝缘套圈（因为润滑剂只是加注在轴承内腔，并未加注在外圈的外径和端面，也未加注在内圈的内径和端面），因此大幅度提高了轴承的绝缘可靠度，同时使润滑脂免受电击引起的劣变，另外，对于大的绝缘球轴承、绝缘滚子轴承，采用陶瓷球成本很高，采用陶瓷圆柱滚子轴承成本更高，陶瓷圆锥滚子或陶瓷球面滚子目前无法制作，但采用绝缘套圈就不存在这个问题，任何类型和结构的绝缘轴承都易于制作；（3）相比覆膜绝缘轴承，采用绝缘套圈的绝缘轴承，有效绝缘层厚度较之覆膜大得很多，大大提高了绝缘等级和绝缘可靠度。而且，与喷涂绝缘覆膜制作绝缘轴承的方法相比，本发明工艺简单，制品精确，适于批量生产，易于保证产品质量，且产品造价显著降低，本发明工艺适于制作所有类型和结构的绝缘轴承。

上述采用绝缘套圈的绝缘轴承，与轴承的类型和结构无关，所有轴承类型和轴承结构都可以实施；尺寸上，微小型绝缘轴承的绝缘套圈宜整体采用绝缘材料制造；中大型绝缘轴承的绝缘套圈可以整体采用绝缘材料制造；也可通过压装、注塑等方式制作为带滚道钢制环套和绝缘环套的紧配结合件，例如，套圈的半体采用绝缘材料制作。

当绝缘套圈通过半体采用绝缘材料制作时，绝缘环套和带滚道的钢制环套通过压装或注塑结合为一个整体，为防止轴承运行过程中两个环套的相对运动及滑脱，尤其是沿轴承轴向方向的相对运动及滑脱，绝缘环套与钢制环套的配合面被设计制作成了不同的防轴向移位结构，由此产生了用于制作绝缘外圈的七种绝缘环套、七种带外滚道的钢制环套和用于制作绝缘内圈的七种绝缘环套、七种带内滚道的钢制环套，这些带滚道的钢制环套，其滚道的设计及加工工艺与现行钢制非绝缘轴承套圈相同。

当绝缘套圈通过半体采用绝缘材料制作时，由于主机的壳体或是转轴均是通过壳体上的台阶或转轴上的轴肩单向作用在套圈的其中一个端面，从而实现对轴承的轴向预紧，因此，安装由绝缘套圈制成的绝缘轴承时，应将绝缘环套的大端面的一端（绝缘套环套在套圈端面，径向方向实体材料较多的一个端面称为大端面）靠向壳台或轴肩进行安装，以确保绝缘轴承的绝缘性。

综上所述，本发明绝缘轴承扩大了绝缘轴承的品种和应用范围，与现行技术绝缘轴承相比，具有绝缘可靠度高、制作工艺简单、制品精度高、成本低的综合优势。其制作方法快速、简单、易于保证质量，适于大量或批量生产，能解决现行绝缘轴承制作存在的工艺复杂、制造成本高、存在绝缘质量隐患的问题。

附图说明

图1为外圈整体采用绝缘材料制作的绝缘轴承剖面图。

图2为外圈中的绝缘环套为无沿环套的绝缘轴承剖面图。

图3为外圈中的绝缘环套为一端带内收沿环套的绝缘轴承剖面图。

图4为外圈中的绝缘环套为无沿内锥面环套的绝缘轴承剖面图。

图5为外圈中的绝缘环套为一端带内收台环套的绝缘轴承剖面图。

图6为外圈中的绝缘环套为两端带内收沿环套的绝缘轴承剖面图。

图7为外圈中的绝缘环套为一端带内收沿内锥面环套的绝缘轴承剖面图。

图8为外圈中的绝缘环套为一端带内收台另一端带内收沿环套的绝缘轴承剖面图。

图9为内圈整体采用绝缘材料制作的绝缘轴承剖面图。

图10为内圈中的绝缘环套为无沿环套的绝缘轴承剖面图。

图11为内圈中的绝缘环套为一端带外伸沿环套的绝缘轴承剖面图。

图12为内圈中的绝缘环套为无沿外锥面环套的绝缘轴承剖面图。

图13为内圈中的绝缘环套为一端带外伸台环套的绝缘轴承剖面图。

图14为内圈中的绝缘环套为两端带外伸沿环套的绝缘轴承剖面图。

图15为内圈中的绝缘环套为一端带外伸沿外锥面环套的绝缘轴承剖面图。

图16为内圈中的绝缘环套为一端带外伸台另一端带外伸沿环套的绝缘轴承剖面图。

图17为往带外滚道钢制环套上压装绝缘环套时的压装示意图。

图18为往包含带外滚道的钢制环套半成品轴承上压装绝缘环套时的压装示意图。

图19为往带内滚道钢制环套上压装绝缘环套时的压装示意图。

图20为往包含带内滚道的钢制环套半成品轴承上压装绝缘环套时的压装示意图。

具体实施方式

本发明采用绝缘套圈的绝缘轴承，以深沟球轴承为例就可细分为十六种结构形式，如附图1至附图16，每种结构形式的结构及性能特点列于下表。

图1所示的绝缘轴承采用的整体绝缘套圈为外圈，用绝缘材料制作。

图2-8所示的绝缘轴承采用的绝缘套圈为半体绝缘套圈，该半体绝缘套圈是外圈，由绝缘环套和钢制环套组成，其外滚道（指外圈上的滚道）位于钢制环套上，绝缘环套套在钢制环套外面；绝缘环套的结构形状包括无沿环套（图2）、一端带内收沿环套（图3）、无沿内锥面环套（图4）或一端带内收台环套（图5）。该外圈的绝缘环套的结构形状还包括两端带内收沿环套（图6）、一端带内收沿内锥面环套（图7）或一端带内收台另一端带内收沿环套（图8）。

图9所示的绝缘轴承采用的整体绝缘套圈为内圈，用绝缘材料制作。

图10-16所示的绝缘轴承采用的绝缘套圈为半体绝缘套圈，该半体绝缘套圈是内圈，由绝缘环套和钢制环套组成，其内滚道（指内圈上的滚道）位于钢制环套上，绝缘环套套在钢制环套里面，绝缘环套的结构形状包括无沿环套（图10）、一端带外伸沿环套（图11）、无沿外锥面环套（图12）或一端带外伸台环套（图13）。

该内圈的绝缘环套的结构形状还包括两端带外伸沿环套（图14）、一端带外伸沿外锥面环套（图15）或一端带外伸台另一端带外伸沿环套（图16）。

下面对表中六类制作方式结合实施例进行说明。

实施例一

一体机制或注塑制得绝缘外圈。

如附图1，整体采用绝缘材料制成绝缘外圈的绝缘轴承，包括外圈11、内圈12、滚珠13和保持器14，其中，外圈11采用陶瓷材料制成，选取陶瓷管、环或棒，利用机械加工方法制成绝缘外圈11，然后与轴承钢制成的内圈12和滚珠13分选合套装配为绝缘轴承。

本实施例中，当绝缘材料选取树脂或塑料时，也可通过精密注塑方式制得绝缘外圈。

实施例二

分体机制或注塑制得绝缘外圈，绝缘外圈由绝缘环套与带外滚道的钢制环套组成。

绝缘环套与带外滚道钢制环套压装为一体，本实施例绝缘环套形状选取一端带内收沿3121的，如附图3。

如附图3，半体采用绝缘材料制成绝缘外圈的绝缘轴承，包括外圈31、内圈32、滚珠33和保持器34，其中外圈31由带外滚道的轴承钢制环套311通过过盈压入一端带内收沿的陶瓷绝缘环套312制成绝缘外圈。

带外滚道轴承钢环套311的制作同正常的轴承钢套圈的制作工艺，所不同的是，轴承钢环套311的外径小于成品轴承的外圈外径，其中一个端面到滚道中心的距离变小（称该端面为近滚道端面，相应地另一端面为远滚道端面）。用陶瓷管，采用机械加工方法制作一端带内收沿3121的绝缘环套312，该环套的外径和宽度分别等于成品轴承外圈的外径和宽度，内径略小于轴承钢环套311的外径，除内收沿外的宽度等于或略大于轴承钢环套311的宽度，内收沿口径大于或等于轴承钢环套311的外滚道挡边直径，环套的单边壁厚大于1毫米。

如附图17，制作陶瓷环套312与轴承钢环套311压配用定位引导工装171，工装171整体呈环柱形，截面形状为“山”字形且带有逃气孔，利用轴承钢环套311的内径表面和远滚道端面对其进行定位，利用陶瓷环套312的外径表面对其进行引导。

将轴承钢环套311和绝缘环套312分别放入工装171中，轴承钢环套311被得以正确定位，绝缘环套312的套壁落入轴承钢环套和工装171之间形成的间隙中，得以正确引导，然后对绝缘环套312施加中心轴向载荷P，将其压至内收沿3121与轴承钢环套311近滚道端面（图17中311的上端面）接触贴实，刚好到达绝缘外圈31给绝缘环套312的预留位置、占据半体绝缘外圈31给绝缘环套312的预留空间，轴承钢环套311和陶瓷绝缘环套312径向紧配地套在一起，撤除工装171，制成所述的半体绝缘外圈31；

将制得的半体绝缘外圈31与轴承钢内圈32、滚动体33和低碳钢保持器34合套装配成绝缘轴承；

本实施例中，当绝缘材料为树脂或塑料时，绝缘环套312和绝缘外圈31也可采用注塑制得：

制造轴承钢环套311；

准备注塑用聚醚醚酮塑料粒子；

制作注塑用模具，为保证注塑出的绝缘环套312壁厚均匀，注塑模需要同附图17的工装171一样，对轴承钢环套311进行定位、对聚醚醚酮熔融体的流动进行引导，同时要对不注塑的部位进行屏蔽保护；

注塑制得聚醚醚酮绝缘环套312的同时制得半体绝缘外圈31；

将半体绝缘套圈31与轴承钢内圈、滚动体和低碳钢保持器分选合套装配成绝缘轴承。

实施例三

分体注塑制得绝缘外圈。绝缘外圈由绝缘环套与带外滚道钢制环套组成。

绝缘环套与带外滚道钢制环套注塑为一体，本实施例绝缘环套形状取两端带内收沿的，如附图6，这种结构的绝缘环套采用注塑成型。

如附图6，半体采用酚醛树脂制成绝缘外圈的绝缘轴承，包括外圈61、内圈62、滚珠63和保持器64，其中外圈61由带外滚道的轴承钢环套611通过注塑模预埋注塑制成绝缘外圈，注塑后，酚醛树脂形成两端带内收沿6121的绝缘环套612，绝缘环套612与轴承钢环套611在径向形成紧配关系。

带外滚道轴承钢环套611的制作同正常的钢制轴承外圈的制作工艺，所不同的是，轴承钢环套611的外径小于成品轴承的外圈外径，两端面到滚道中心的距离变小。选取酚醛树脂或塑料为绝缘材料，制作注塑模，注塑模需要同附图17的工装171一样，对轴承钢环套611进行定位、对酚醛树脂熔融体的流动进行引导，同时要对不注塑的部位进行屏蔽保护。将轴承钢环套611预埋进行注塑，在制成绝缘环套612的同时制得绝缘外圈61，绝缘环套612的外径和宽度分别等于成品轴承外圈的外径和宽度，内径略小于轴承钢环套611的外径，内收沿6121口径大于或等于轴承钢环套611的外滚道挡边直径，环套的单边壁厚大于1毫米。绝缘外圈61与轴承钢内圈62和滚珠63分选合套制得绝缘层厚度在1毫米以上的采用绝缘外圈的绝缘轴承。

实施例四

一体机制或注塑制得绝缘内圈，绝缘内圈由绝缘材料制成。

如附图9，整体采用绝缘材料制成绝缘内圈的绝缘轴承，包括外圈91、内圈92、滚珠93和保持器94，其中，内圈92采用陶瓷制成，选取陶瓷管、环或棒，利用机械加工方法制成陶瓷内圈92，然后与轴承钢外圈91和滚珠93分选合套装配为绝缘轴承。

本实施例中，当绝缘材料选取树脂或塑料时，也可通过精密注塑方式制得绝缘内圈92。

实施例五

分体机制或注塑制得绝缘内圈。绝缘内圈由绝缘环套与带内滚道钢制环套组成。

绝缘环套与带内滚道钢制环套压装为一体，本实施例绝缘环套形状选取一端带外伸沿的，如附图11。

如附图11，半体采用绝缘材料陶瓷制成绝缘内圈的绝缘轴承，包括外圈111、内圈112、滚珠113和保持器114，其中内圈112由带内滚道的轴承钢环套1121通过过盈压入一端带外伸沿11221的陶瓷环套1122制成绝缘内圈。

带内滚道轴承钢环套1121的制作同正常的钢制轴承内圈的制作工艺，所不同的是，轴承钢环套1121的内径大于成品轴承的内圈内径，其中一个端面到滚道中心的距离变小（称该端面为近滚道端面）。用陶瓷材料制作一端带外伸沿的绝缘环套1122，该环套的内径和宽度分别等于成品轴承内圈的内径和宽度，外径略大于轴承钢环套1121的内径，除外伸沿11221以外的宽度等于或略大于轴承钢环套1121的宽度，外伸沿11221口径小于或等于轴承钢环套1121的内滚道挡边直径，环套的单边壁厚大于1毫米。

如附图19，制作陶瓷环套1122与轴承钢环套1121压配用定位引导工装，工装191整体呈环柱形，截面形状为“山”字形且带有逃气孔，利用轴承钢环套1121的外径表面和远滚道端面对其进行定位，利用陶瓷环套1122的内径表面对其进行引导。

将轴承钢环套1121和绝缘环套1122分别放入工装191中，轴承钢环套1121被得以正确定位，绝缘环套1122的套壁落入轴承钢环套和工装191之间形成的间隙中，得以正确引导，然后对绝缘环套1122施加中心轴向载荷P，将其压至内收沿11221与轴承钢环套1121近滚道端面（图19中1121的上端面）接触贴实，刚好到达绝缘内圈112给绝缘环套1122的预留位置、占据半体绝缘内圈112给绝缘环套1122的预留空间，轴承钢环套1121和陶瓷绝缘环套1122径向紧配地套在一起，撤除工装191，制成所述的半体绝缘内圈112；

将制得的半体绝缘内圈112与轴承钢外圈111、滚动体113和低碳钢保持器314合套装配成绝缘轴承；

本实施例中，当绝缘材料为树脂或塑料时，绝缘环套1122和绝缘内圈112也可采用注塑制得。

实施例六

分体注塑制得绝缘内圈。绝缘内圈由绝缘环套与带内滚道钢制环套组成。

绝缘环套与带内滚道钢制环套注塑为一体，本实施例绝缘环套形状取两端带外伸沿的绝缘环套，如附图14，这种结构的绝缘环套采用注塑成型。

如附图14，半体采用绝缘材料制成绝缘内圈的绝缘轴承，包括外圈141、内圈142、滚珠143和保持器144，其中内圈142由带内滚道的轴承钢环套1421通过注塑模预埋注塑制成绝缘内圈，注塑材料选尼龙66，注塑后，形成两端带外伸沿14221的尼龙66环套1422，尼龙66环套1422与轴承钢环套1421在径向形成紧配关系。

带内滚道轴承钢环套1421的制作同正常的钢制轴承内圈的制作工艺，所不同的是，轴承钢环套1421的内径大于成品轴承的内圈内径，两端面到滚道中心的距离变小。选取尼龙66为绝缘材料，制作注塑模，注塑模同附图19的工装191一样，对轴承钢环套1421进行定位、对尼龙66熔融体的流动进行引导，同时要对不注塑的部位进行屏蔽保护。将轴承钢环套1421预埋进行PA66注塑，在制成绝缘环套1422的同时制得绝缘内圈142，绝缘环套1422的内径和宽度分别等于成品轴承内圈的内径和宽度，外径略大于轴承钢环套1421的内径，外伸沿14221口径小于或等于轴承钢环套1421的内滚道挡边直径，环套的单边壁厚大于1毫米。绝缘内圈142与轴承钢外圈141和滚珠143分选合套制得绝缘层厚度在1毫米以上的采用绝缘内圈的绝缘轴承。

以上方法是先制成单独的绝缘外圈或内圈，然后与另一钢制套圈和滚动体分选合套制得绝缘轴承；其中，实施例一和实施例四是整体采用绝缘材料，采用机械加工或注塑的方式制得绝缘外圈或内圈；实施例二、三、五和六是先制得带滚道钢制环套，在钢制环套上预留绝缘环套的位置，然后在预留位置以压装或注塑方式装上绝缘环套制得绝缘外圈或内圈。

实施例二、三、五和六绝缘轴承还可以通过以下方法制得：（1）制作带滚道钢制环套，在钢制环套上预留绝缘环套的位置；（2）将钢制环套与轴承另一钢制套圈和滚动体分选合套组装成半成品轴承，该轴承是非绝缘轴承；（3）在该半成品轴承钢制环套的预留部位以压装（实施例二和五）或注塑方式（实施例二、三、五和六）装上绝缘套环，在制得绝缘套圈的同时制得绝缘轴承。实施例二中，压装时需要借助附图18的定位引导工装181，该定位引导工装利用半成品轴承的内径表面和钢制环套与套圈相平齐端端面对半成品轴承进行定位，利用绝缘环套的外径表面对绝缘环套进行引导，实施例五中，压装时需要借助附图20的定位引导工装201，该定位引导工装利用半成品轴承的外径表面和钢制环套与套圈相平齐端端面对半成品轴承进行定位，利用绝缘环套的内径表面对绝缘环套进行引导。注塑采用的注塑模，与往半成品轴承上压装绝缘环套时采用的定位引导工装类似，需要对半成品轴承进行定位，对塑料熔融体的流动进行引导，同时对不注塑的部位进行遮盖保护。

当对带滚道钢制环套利用注塑方式制得绝缘套圈时，为防止绝缘环套与钢制环套在轴承工作时发生相对运动或打滑，可以在钢制环套上的注塑部位加工环形或螺旋型防滑槽。

实施例各绝缘轴承均采用带一个绝缘套圈的绝缘轴承，该绝缘轴承即可保证绝缘。如果需要，也可将两个套圈均制成绝缘套圈。

上述各实施例中，与现行技术在轴承套圈上制造最大厚度为1毫米的绝缘覆膜不同，是制造绝缘体（整体或半体），这样有效绝缘层的厚度均在1毫米以上，且无需采用封孔工艺（因为不是等离子喷涂，无气孔产生），显著提高了绝缘轴承的绝缘等级和绝缘可靠度；且产品就是绝缘轴承，无需用户使用时再加工或配置绝缘装置。

绝缘材料包括但不限于陶瓷、树脂、塑料、玻璃和树脂玻璃，所有具有足够绝缘性和一定机械强度的绝缘材料均可用来制作绝缘套圈或绝缘环套。

本发明采用绝缘套圈的绝缘轴承所采用的技术原理和方案适合所有流体润滑、半流体润滑和固体润滑轴承。

上述各实施例均采用单列深沟球轴承进行说明，实际上，本发明采用绝缘套圈的绝缘轴承所采用的技术原理和方案适合所有类型、结构、尺寸和精度的滚动轴承。

本发明绝缘套圈的设计制作简单易行，不仅能够制造任何类型和形状的绝缘轴承，降低制造成本，同时由于用绝缘体替代现行的绝缘覆膜，大幅度提高了绝缘轴承的绝缘可靠度，能够有效避免轴承的电蚀失效，从而提高了轴承的运行可靠度和运行寿命，非常具有工程实际意义。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (8)

1.一种带有绝缘套圈的绝缘轴承，包括轴承外圈、内圈、滚动体和保持器，其特征在于：所述外圈或内圈中有一个是绝缘套圈，所述的绝缘套圈包括整体绝缘套圈或半体绝缘套圈；所述的整体绝缘套圈是用整体的绝缘材料制成的；所述的半体绝缘套圈是由一件钢制环套和另一件绝缘环套组合为一体而成。

2.根据权利要求1所述的绝缘轴承，其特征在于：所述的将钢制环套和绝缘环套组合为一体是通过机械压装或注塑使钢制环套和绝缘环套径向紧配地套在一起而成为所述的半体绝缘套圈。

3.根据权利要求1所述的绝缘轴承，其特征在于：所述的半体绝缘套圈是外圈，所述的外圈上的滚道位于所述的钢制环套上，所述的绝缘环套套在所述的钢制环套外面，所述的绝缘环套的截面形状包括无沿环套、一端带内收沿环套、无沿内锥面环套或一端带内收台环套。

4.根据权利要求3所述的绝缘轴承，其特征在于：所述的绝缘环套的截面形状还包括两端带内收沿环套、一端带内收沿内锥面环套或一端带内收台另一端带内收沿环套。

5.根据权利要求1所述的绝缘轴承，其特征在于：所述的半体绝缘套圈是内圈，所述的内圈上的滚道位于所述的钢制环套上，所述的绝缘环套套在钢制环套里面，所述的绝缘环套的截面形状包括无沿环套、一端带外伸沿环套、无沿外锥面环套或一端带外伸台环套。

6.根据权利要求5所述的绝缘轴承，其特征在于：所述的绝缘环套的截面形状还包括两端带外伸沿环套、一端带外伸沿外锥面环套或一端带外伸台另一端带外伸沿环套。

7.根据权利要求1所述的采用绝缘套圈的绝缘轴承，其特征在于：所述的绝缘材料包括陶瓷、树脂、塑料、玻璃或树脂玻璃。

8.根据权利要求1所述的绝缘轴承的制作方法，其特征在于包括以下带有半体绝缘套圈的绝缘轴承的制作方法：

（1）先通过机械压装制成绝缘套圈，然后装配制得绝缘轴承的方法，包括以下步骤：

准备半体绝缘套圈中的带滚道钢制环套和绝缘环套；

准备压装用定位引导工装，工装整体呈环柱形，截面形状为“山”字形且带有逃气孔；外圈绝缘环套与外圈钢制环套压装用定位引导工装，利用外圈钢制环套的内径表面和远滚道端面对钢制环套进行定位，利用绝缘环套的外径表面对绝缘环套进行引导；内圈绝缘环套与内圈钢制环套压装用定位引导工装，利用内圈钢制环套的外径表面和远滚道端面对钢制环套进行定位，利用绝缘环套的内径表面对绝缘环套进行引导；

将钢制环套和绝缘环套放入定位引导工装中，分别得以定位和引导，然后对绝缘环套施加中心轴向载荷，压至与套圈端面平齐或贴合，刚好到达绝缘套圈给绝缘环套的预留位置、占据绝缘套圈给绝缘环套的预留空间，钢制环套和绝缘环套径向紧配地套在一起，撤除工装，制成所述的半体绝缘套圈；

将所述的半体绝缘套圈与另一钢制套圈、滚动体和保持器组装成绝缘轴承；或

（2）先制成半成品非绝缘轴承，然后通过机械压装制得绝缘轴承的方法，包括以下步骤：

准备带滚道钢制环套；

将所述的钢制环套与另一钢制套圈、滚动体和保持器组装成半成品轴承，半成品轴承是非绝缘轴承；

准备绝缘环套；

准备压装用定位引导工装，工装整体呈环柱形，截面形状为“山”字形且带有逃气孔；外圈绝缘环套与用外圈钢制环套组装成的半成品轴承压装用定位引导工装，利用半成品轴承的内径表面和外圈钢制环套与轴承内圈相平齐一端的轴承端面进行定位，利用绝缘环套的外径表面对绝缘环套进行引导；内圈绝缘环套与用内圈钢制环套组装成的半成品轴承压装用定位引导工装，利用半成品轴承的外径表面和内圈钢制环套与轴承外圈相平齐一端的轴承端面进行定位，利用绝缘环套的内径表面对绝缘环套进行引导；

将半成品轴承和绝缘环套放入定位引导工装中，分别得以定位和引导，然后对绝缘环套施加中心轴向载荷，压至与套圈端面平齐或贴合，刚好到达绝缘套圈给绝缘环套的预留位置、占据绝缘套圈给绝缘环套的预留空间，绝缘环套与半成品轴承的钢制环套径向紧配地套在一起，撤除工装，制成所述的半体绝缘套圈的同时制得绝缘轴承；或

（3）先通过注塑制成绝缘套圈，然后装配制得绝缘轴承的方法，包括以下步骤：准备半体绝缘套圈中的带滚道钢制环套和注塑用绝缘塑料粒子；

准备注塑用模具，用定位引导工装对钢制环套进行定位、对不注塑的部位进行屏蔽保护；

注塑制得塑料绝缘环套的同时制得半体绝缘套圈；

将所述的半体绝缘套圈与另一钢制套圈、滚动体和保持器组装成绝缘轴承；或

（4）先制成半成品轴承，然后通过注塑制得绝缘轴承的方法，包括以下步骤：准备带滚道钢制环套；

将所述的钢制环套与另一钢制套圈、滚动体和保持器组装成半成品轴承，半成品轴承是非绝缘轴承；

准备注塑用绝缘塑料粒子；

准备注塑用模具，用定位引导工装对半成品非绝缘轴承进行定位、对不注塑的部位进行屏蔽保护；

注塑制得半体绝缘套圈的同时制得绝缘轴承。

Images