CN104314972B - 一种滚动轴承 - Google Patents

Abstract

一种滚动轴承，包括外圈(1)、内圈(2)、多个滚动体(3)和保持架(4)，外圈(1)外周面上设有一个或多个沿圆周方向的环形凹槽(7)，凹槽(7)内装有自外圈(1)外周面向外凸出的O形圈(6)，O形圈(6)截面为圆形，凹槽(7)的内部底表面两端为槽底圆角，O形圈(6)的内径张紧率为O形圈(6)的面积填充率为O形圈(6)的压溃率为x、y和z满足1.3％≤x≤5％，50％≤y<100％，21％≤z≤30％。易于安装，且能可靠地防止外圈(1)发生蠕动。

Description

一种滚动轴承

技术领域

本发明涉及一种轴承，更具体的说涉及一种滚动轴承，适用于带O形圈的防蠕动滚动轴承装置，属于轴承设计技术领域。

背景技术

滚动轴承是连接旋转的轴与轴承座的一种精密机械元件，其包括外圈、内圈、多个滚动体和保持架，外圈内周面上设有外圈滚道，内圈外周面上设有内圈滚道。安装使用时，轴安装于内圈内孔中，内圈与轴相配合并与轴一起旋转；外圈外周面安装于轴承座内孔中。

在通用马达、工业缝纫机、电动工具、伺服电机等使用场合，滚动轴承往往承受不平衡旋转载荷或振动；于是，外圈外周面与轴承座内孔之间会发生缓慢的宏观相对滑动，俗称蠕动。蠕动一旦发生，外圈外周面将发生剧烈的磨损和温升，磨损形成的磨粒会进入滚动轴承内部，在滚动体和外圈滚道、滚动体和内圈滚道接触部位引起压痕，使轴承噪音升高；同时，温升和磨粒还会加速润滑脂发生老化，缩短轴承寿命。再之，即使轴承外圈不发生蠕动，外圈外周面与轴承座内孔之间也会发生振幅微小的相对滑动，使外圈外周面和轴承座内孔表面发生微动磨损，同样会缩短轴承寿命。

中国发明专利申请公布号：CN102562824A、申请公布日：2012年7月11日、名称为《防蠕动轴承》的发明专利申请中，公开了一种防蠕动轴承，包括外圈、内圈、钢珠、保持架和防尘盖，所述外圈设有止动槽，O型圈置于止动槽内，轴承连接轴承座。该轴承结构简单，能够利用O形圈自轴承外圈外周面向外的凸出量，张紧在外圈外周面和轴承座内孔之间，防止轴承外圈发生蠕动；但是，该发明专利申请中对O形圈和凹槽没有给出具体设计方案，因此并不能根本解决轴承外圈发生蠕动、难以装配、O形圈易损坏等问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的防蠕动轴承容易发生蠕动、难以装配、O形圈易损坏等问题，提供一种滚动轴承。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种滚动轴承，包括外圈、内圈、多个滚动体和保持架，所述外圈外周面上设有一个或多个沿圆周方向的环形凹槽，所述凹槽内装有自外圈外周面向外凸出的O形圈，所述的O形圈截面为圆形，凹槽的内部底表面两端为槽底圆角，所述凹槽的直径D₁与O形圈的内径D₂之差与O形圈的内径D₂之比形成O形圈的内径张紧率x，O形圈的截面积与凹槽的截面积之比形成O形圈的面积填充率y，O形圈自外圈外周面向外凸出的量Δd与O形圈截面直径d之比形成O形圈的压溃率z，即 $x=\left(\frac{D_1-D_2}{D_2}\right),y=\frac{\mathrm{\&pi;}{\left(\frac{d}{2}\right)}^2}{h\&times;\left(\frac{D-D_1}{2}\right)-(r^2-\frac{1}{4}\mathrm{\&pi;}{r}^2)\&times;2},z=\left(\frac{\mathrm{\&Delta;d}}{d}\right),$ 所述的x、y和z满足下式：1.3％≤x≤5％；50％≤y<100％；21％≤z≤30％，其中，h为凹槽的宽度，D是外圈的外径，r是凹槽的槽底圆角半径，

所述的x满足：2％≤x≤4％。

所述的x满足：x＝3％。

所述的y满足：70％≤y≤90％。

所述的z满足：21％≤z≤27％。

所述的O形圈由丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶或工程塑料制作而成，O形圈的邵尔硬度计法A标尺硬度为65～74度。

所述O形圈的邵尔硬度计法A标尺硬度为70度。

所述滚动轴承的两个端面呈开式。

所述滚动轴承的一个或者两个端面设置有密封件。

所述密封件的材料为金属材料，或者密封件的材料为金属材料与丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶中任一种橡胶的结合物。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

本发明中设定了O形圈的内径张紧率、面积填充率和压溃率的设计值范围，保证了外圈的抗蠕动性能，能够可靠地防止滚动轴承的外圈发生蠕动和微动磨损；而且能够容易地、安全地被压入轴承座内孔，提高了装配效率，易于安装；同时安装时不会损坏O形圈，从而降低了成本。

附图说明

图1是本发明中滚动轴承的装配图。

图2是本发明中滚动轴承的截面示意图。

图3是本发明中O形圈的截面示意图。

图4是图2中A部的放大图。

图中，外圈1，内圈2，滚动体3，保持架4，密封件5，O形圈6，凹槽7，轴8，轴承座9，外圈滚道11，内圈滚道22。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

参见图2-图4，一种滚动轴承，包括外圈1、内圈2、多个滚动体3和保持架4。所述的外圈1内周面上设有外圈滚道11，外圈1外周面上设有一个或多个沿圆周方向的环形凹槽7，所述凹槽7内装有自外圈1外周面向外凸出的O形圈6，此处的多个为两个或者两个以上；所述的O形圈6截面为圆形，凹槽7的内部底表面两端为槽底圆角。所述的内圈2外周面上设有内圈滚道22，所述的多个滚动体3在外圈滚道11和内圈滚道22之间滚动，所述的保持架4将滚动体3在圆周方向按一定间隔保持。

参见图1，滚动轴承安装使用时，轴8安装于内圈2内孔中，内圈2与轴8相配合并与轴8一起旋转，轴8与内圈2内孔一般是过盈配合。外圈1外周面安装于轴承座9内孔中，外圈1与轴承座9相配合，起支撑作用，外圈1外周面与轴承座9内孔一般是间隙配合或过渡配合，外圈2静止。滚动体3借助于保持架4均匀地分布在内圈2和外圈1之间，防止滚动体3相互接触；同时，滚动体3引导保持架4旋转。所述O形圈6张紧在外圈1的凹槽7与轴承座9的内孔之间，防止外圈1发生蠕动。

参见图2-图4，所述凹槽7的直径D₁与O形圈6的内径D₂之差与O形圈6的内径D₂之比形成O形圈6的内径张紧率x，O形圈6的截面积与凹槽7的截面积之比形成O形圈6的面积填充率y，O形圈6自外圈1外周面向外凸出的量Δd与O形圈6截面直径d之比形成O形圈6的压溃率z，即 $y=\frac{\mathrm{\&pi;}{\left(\frac{d}{2}\right)}^2}{h\&times;\left(\frac{D-D_1}{2}\right)-(r^2-\frac{1}{4}\mathrm{\&pi;}{r}^2)\&times;2},z=\left(\frac{\mathrm{\&Delta;d}}{d}\right);$ 其中，h是凹槽7的宽度，D是外圈1的外径，r是凹槽7的槽底圆角半径，

参见图2-图4，如果将内径张紧率x设计得太大，则O形圈6将在周向发生过大弹性拉伸，O形圈6的实际截面直径d将减小，凸出量Δd也将减小，从而会降低外圈1的抗蠕动性能；反之，如果将内径张紧率x设计得太小，则O形圈6的凸出量Δd将增大，轴承将难以装配。再之，如果将面积填充率y设计得太小，则张紧力不够，不能可靠地防止外圈1发生蠕动；反之，如果将面积填充率y设计得太大，则轴承将不仅难以装配，而且容易损坏O形圈。更进一步，如果将压溃率z设计得太小，则不能有效地防止外圈1发生蠕动；如果将压溃率z设计得太大，则滚动轴承装配时，不仅难以将滚动轴承压入轴承座9内孔中，而且容易损坏O形圈6。因此，需要对O形圈6和凹槽7进行优化设计，本发明中所述的x、y和z满足下式：1.3％≤x≤5％、50％≤y<100％、21％≤z≤30％，即 $50\%\&le;\left(\frac{\mathrm{\&pi;}{\left(\frac{d}{2}\right)}^2}{h\&times;\left(\frac{D-D_1}{2}\right)-(r^2-\frac{1}{4}\mathrm{\&pi;}{r}^2)\&times;2}\right)<100\%.$ $21\%\&le;\frac{\mathrm{\&Delta;d}}{d}\&le;30\%,$ 使得内径张紧率x、面积填充率y和压溃率z保持在较佳的数值范围内；从而使得滚动轴承不仅能够安全可靠地防止外圈1发生蠕动和微动磨损，而且滚动轴承能够容易地、安全地被压入轴承座9内孔，提高了装配效率。

参见图2-图4，优选的，所述的x满足：2％≤x≤4％，即当O形圈6的内径张紧率在该范围内时，轴承具有更优的防蠕动性能，且容易装配。进一步优选的，所述的x满足：x＝3％，即从而进一步确定O形圈6内径张紧率的最优点。

参见图2-图4，优选的，所述的y满足：70％≤y≤90％，即 $70\%\&le;\left(\frac{\mathrm{\&pi;}{\left(\frac{d}{2}\right)}^2}{h\&times;\left(\frac{D-D_1}{2}\right)-(r^2-\frac{1}{4}\mathrm{\&pi;}{r}^2)\&times;2}\right)\&le;90\%;$ 当O形圈6的面积填充率在该范围内时，轴承具有更优的防蠕动性能，且容易装配。

参见图2-图4，优选的，所述的z满足：21％≤z≤27％，即当O形圈6的压溃率在该范围内时，轴承具有更优的防蠕动性能，且容易装配。

参见图3，所述的O形圈6材质的选用主要由使用时的工作温度决定。本发明中根据滚动轴承的各种工作温度条件可以选择O形圈6由丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶或工程塑料制作而成；该几种材料弹性好、易加工、易采购、成本低，通用性强。如果O形圈6的邵尔硬度计法A标尺硬度低于65度，则O形圈6硬度低、易变形，装配时容易损坏O形圈6，不利于提高防蠕动性能，但容易安装；如果硬度高于74度，则O形圈6硬度高、难变形，能提高防蠕动性能，但难以安装。因此，选择O形圈6的邵尔硬度计法A标尺硬度为65～74度。多次试验表明，O形圈6的邵尔硬度计法A标尺硬度为70度最为合适。

所述滚动轴承的两个端面可以呈开式，即滚动轴承的两个端面均不带任何密封件如金属防尘盖、橡胶密封圈等，此种情况适用于工作环境洁净、油润滑的场合。

参见图1-图2，所述滚动轴承的一个或者两个端面可以设置有密封件5，可防止外界异物侵入轴承内部，同时防止漏脂，延长轴承使用寿命，此种情况适用于工作环境不洁净、脂润滑的场合。

所述密封件5的材料为金属材料，或者密封件5的材料为金属材料与丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶中任一种橡胶的结合物。由金属材料制作的密封件5成本低、加工容易，但只能实现非接触式密封，即密封件5与轴承内圈2无物理接触，防尘性能一般、不防水；由金属材料与橡胶结合制作的密封件5能实现接触式密封，即密封件5的橡胶密封唇与轴承内圈2接触，防尘防水性能好，但成本增加。

参见图1-图2，所述的保持架4由金属制成，或者保持架4由工程塑料与玻璃纤维的混合物制成。

见下表，该表选择几个具体型号的滚动轴承对凹槽7和O形圈6进行设计：

其中，符号含义为：◎非常好、○好、×差。

根据以上设计参数，可知：

一、当以上O形圈6的内径张紧率x、面积填充率y和压溃率z均在本申请的数值范围内时，轴承的防蠕动性能最佳；同时，也将轴承防蠕动性能的离散度控制在最小。试制后经大量装机试验，外圈1容易安装，且没有发生蠕动和微动磨损，保证了该滚动轴承的使用寿命。

二、当以上O形圈6的内径张紧率x、面积填充率y或压溃率z不在本申请的数值范围内时，试制后经大量装机试验，轴承的防蠕动性能或易装配性较差、或者防蠕动性能和易装配性同时较差，导致轴承外圈1发生蠕动、难以装配、O形圈易损坏等问题。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种滚动轴承，包括外圈(1)、内圈(2)、多个滚动体(3)和保持架(4)，所述外圈(1)外周面上设有一个或多个沿圆周方向的环形凹槽(7)，所述凹槽(7)内装有自外圈(1)外周面向外凸出的O形圈(6)，所述的O形圈(6)截面为圆形，凹槽(7)的内部底表面两端为槽底圆角，其特征在于：

所述凹槽(7)的直径D₁与O形圈(6)的内径D₂之差与O形圈(6)的内径D₂之比形成O形圈(6)的内径张紧率x，O形圈(6)的截面积与凹槽(7)的截面积之比形成O形圈(6)的面积填充率y，O形圈(6)自外圈(1)外周面向外凸出的量Δd与O形圈(6)截面直径d之比形成O形圈(6)的压溃率z，即 $x=\left(\frac{D_1-D_2}{D_2}\right),y=\frac{\mathrm{\&pi;}{\left(\frac{d}{2}\right)}^2}{h\&times;\left(\frac{D-D_1}{2}\right)-(r^2-\frac{1}{4}\mathrm{\&pi;}{r}^2)\&times;2},z=\left(\frac{\mathrm{\&Delta;d}}{d}\right),$ 所述的x、y和z满足下式：

1.3％≤x≤5％；50％≤y＜100％；21％≤z≤30％，其中，h是凹槽(7)的宽度，D是外圈(1)的外径，r是凹槽(7)的槽底圆角半径，

2.根据权利要求1所述的一种滚动轴承，其特征在于：所述的x满足：2％≤x≤4％。

3.根据权利要求2所述的一种滚动轴承，其特征在于：所述的x满足：x＝3％。

4.根据权利要求1所述的一种滚动轴承，其特征在于：所述的y满足：70％≤y≤90％。

5.根据权利要求1所述的一种滚动轴承，其特征在于：所述的z满足：21％≤z≤27％。

6.根据权利要求1所述的一种滚动轴承，其特征在于：所述的O形圈(6)由丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶或工程塑料制作而成，O形圈(6)的邵尔硬度计法A标尺硬度为65～74度。

7.根据权利要求6所述的一种滚动轴承，其特征在于：所述O形圈(6)的邵尔硬度计法A标尺硬度为70度。

8.根据权利要求1所述的一种滚动轴承，其特征在于：所述滚动轴承的两个端面呈开式。

9.根据权利要求1所述的一种滚动轴承，其特征在于：所述滚动轴承的一个或者两个端面设置有密封件(5)。

10.根据权利要求9所述的一种滚动轴承，其特征在于：所述密封件(5)的材料为金属材料，或者密封件(5)的材料为金属材料与丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶中任一种橡胶的结合物。