CN109595328A - 一种用于调整轴承预紧力的波形隔套 - Google Patents

一种用于调整轴承预紧力的波形隔套 Download PDF

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胡晓
梁银银
朱希健
孙国晖
黄河
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Abstract

本发明公开了一种用于调整轴承预紧力的波形隔套，所述波形隔套的轴向两端分别设有一段大径直壁部分，在两段大径直壁部分之间设有向外凸起的波纹部分；在其中一段大径直壁部分的轴向外端设有一段小径直壁部分，所述小径直壁部分与大径直壁部分之间沿轴向为圆弧过渡连接；所述波纹部分的轴向截面形状为向外凸起的圆弧锥角状，所述波纹部分的轴向两端分别与两侧的大径直壁部分以均匀圆弧状过渡连接。本发明利用所述波形隔套特有的力学特性使其产生不可逆塑性变形，从而消除由于零件加工、装配带来的尺寸误差，使轴承预紧力达到规定值，从而达到提高生产效率、减小操作者劳动强度的目的。

Description

一种用于调整轴承预紧力的波形隔套
技术领域
本发明属于机械零部件装配技术领域，具体涉及一种用于调整轴承预紧力的波形隔套，尤其适用于调整配对使用的圆锥滚子轴承预紧力。
背景技术
滚动轴承依靠主要元件间的滚动接触来支撑传动零件，因此具有摩擦阻力小、功率消耗少、启动容易等优点。为了提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚性，减小机器在工作时轴的振动，现场常常采用预紧的滚动轴承。所谓的轴承预紧，就是在安装时采用某种方法在配对的轴承中产生并保持一定的轴向力，以消除轴承中的轴向间隙，并在滚动体和内、外圈接触处产生初变形。预紧后的轴承受到工作载荷时，其内、外圈的径向及轴向相对移动量要比未预紧的轴承大大减小。
在相关的现有技术中，调整配对使用的圆锥滚子轴承预紧力的方法主要是在圆锥滚子轴承之间安装刚性隔套，通过选装调整垫片厚度的方法来调整轴承预紧力。由于零件的加工、装配误差，常常导致需要反复选择多次的调整垫片厚度才可以使轴承预紧力达到合格范围，这样会导致生产效率低、劳动强度等问题，使操作者产生抱怨。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种用于调整轴承预紧力的波形隔套，利用所述波形隔套特有的力学特性使其产生不可逆塑性变形，从而消除由于零件加工、装配带来的尺寸误差，使轴承预紧力达到规定值，从而达到提高生产效率、减小操作者劳动强度的目的。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：
一种用于调整轴承预紧力的波形隔套，所述波形隔套的轴向两端分别设有一段大径直壁部分2，在两段大径直壁部分2之间设有向外凸起的波纹部分3；
在其中一段大径直壁部分2的轴向外端设有一段小径直壁部分1，所述小径直壁部分1与大径直壁部分2之间沿轴向为圆弧过渡连接；
所述波纹部分3的轴向截面形状为向外凸起的圆弧锥角状，所述波纹部分3的轴向两端分别与两侧的大径直壁部分2以均匀圆弧状过渡连接。
进一步地，所述大径直壁部分2的外壁直径是小径直壁部分1的外壁直径的1-1.5倍；
进一步地，所述大径直壁部分2的轴向总长度是小径直壁部分1的轴向总长度的4-6倍，其中，所述大径直壁部分2的轴向总长度是指两端大径直壁部分2的轴向长度之和、波纹部分3的轴向长度以及大径直壁部分2与波纹部分3之间过渡圆弧的轴向长度的总和，所述小径直壁部分1的轴向总长度是指小径直壁部分1的轴向长度以及小径直壁部分1与大径直壁部分2之间过渡圆弧的轴向长度的总和；
进一步地，所述波纹部分3轴向截面的圆弧锥角的外壁对应的锥角角度为10°-45°，所述圆弧锥角的锥角顶端外壁圆弧的半径为3mm-15mm；
进一步地，所述波纹部分3与轴向两端的大径直壁部分2之间过渡处的圆弧半径为3mm-10mm；
进一步地，所述小径直壁部分1、大径直壁部分2、波纹部分3、小径直壁部分1与大径直壁部分2之间的过度部分以及大径直壁部分2与波纹部分3之间过渡部分的壁厚均为1.5mm-3.5mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明所述波形隔套利用其塑性变形区曲线平直的力学特性，即在塑性变形区压力值近似相等的情况下，变形值区间大的特点，从而消除由于零件加工、装配带来的尺寸误差，使轴承预紧力达到规定值，从而达到提高生产效率、减小操作者劳动强度的目的。
附图说明
图1为本发明所述波形隔套的结构示意图；
图2为本发明所述波形隔套的压力-变形曲线示意图；
图3为本发明所述波形隔套的装配结构示意图。
图中：
1-小径直壁部分， 2-大径直壁部分， 3-波纹部分，
4-小端轴承内圈滚子总成， 5-小端轴承外圈， 6-大端轴承外圈，
7-大端轴承内圈滚子总成；
具体实施方式
为进一步阐述本发明的技术方案及其所带来的有益效果，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
如图1所示，本发明公开了一种用于调整轴承预紧力的波形隔套，所述波形隔套整体为套筒形，沿波形隔套的轴向两端分别设有一段大径直壁部分2，在两段大径直壁部分2之间设有向外凸起的波纹部分3，其中，两段所述大径直壁部分2均为沿轴向的直筒结构；其中一段大径直壁部分2的轴向外端设有一段小径直壁部分1，所述小径直壁部分1为沿轴向的直筒结构，所述小径直壁部分1与大径直壁部分2之间沿轴向为圆弧过渡连接，所述小径直壁部分1外径尺寸较小，用于与小端轴承总成相配合安装，所述大径直壁部分2外径尺寸较大，用于与大端轴承总成相配合安装；位于两段大径直壁部分2之间的波纹部分3为沿径向向外凸起的圆弧波纹状，即波纹部分3的轴向截面形状为向外凸起的圆弧锥角，所述波纹部分3的轴向两端分别与两侧的大径直壁部分2以均匀圆弧状过渡连接。
如图1所示，在本发明所述用于调整轴承预紧力的波形隔套中，各部分的具体结构尺寸范围如下：
所述大径直壁部分2的外壁直径D2是小径直壁部分1的外壁直径D1的1-1.5倍；
所述大径直壁部分2的轴向总长度H1是小径直壁部分1的轴向总长度H2的4-6倍，其中，所述大径直壁部分2的轴向总长度H1是指两端大径直壁部分2的轴向长度之和、波纹部分3的轴向长度以及大径直壁部分2与波纹部分3之间过渡圆弧的轴向长度的总和，所述小径直壁部分1的轴向总长度H2是指小径直壁部分1的轴向长度以及小径直壁部分1与大径直壁部分2之间过渡圆弧的轴向长度的总和；
所述波纹部分3轴向截面的圆弧锥角为相对于波纹部分3的顶点所在径向平面对称的结构，所述圆弧锥角的外壁对应的锥角角度A为10°-45°，所述圆弧锥角的锥角顶端外壁圆弧的半径R1为3mm-15mm；
所述波纹部分3与轴向两端的大径直壁部分2之间过渡处的圆弧半径R2为3mm-10mm；
所述小径直壁部分1、大径直壁部分2、波纹部分3、小径直壁部分1与大径直壁部分2之间的过度部分以及大径直壁部分2与波纹部分3之间过渡部分的壁厚均为1.5mm-3.5mm。
本发明所述用于调整轴承预紧力的波形隔套采用优质碳素结构钢管通过内胀切割而成。
所述波形隔套的力学特性是以一定压力沿轴向挤压所述波形隔套的两外侧端面，所述波形隔套的波纹部分3会发生不可逆塑性变形。
根据对所述波形隔套进行测量实验，现场获得所述波形隔套的压力-变形曲线图；如图2所示，当给所述波形隔套施加一个大小由0kN逐渐增大到28kN的轴向载荷F时，波形隔套会发生弹性变形，由图2可以看出，波形隔套在弹性变形区的压力-变形曲线是近似于线性增长的，且斜率增大快，即：随着轴向载荷F由0kN增大到28kN时，波形隔套的轴向变形量由0mm增加到1.25mm；当轴向载荷F达到峰值压力28kN时，所述波形隔套开始进入塑性变形区，塑性变形区的轴向载荷F会缓慢的减小，从28kN缓慢的减小为20kN，但是波形隔套的轴向变形量会加快增大，从1.25mm快速增大到8mm，由图2可以看出，波形隔套在塑性变形区的压力-变形曲线图斜率逐渐减小的、近似于水平的直线，即可以理解为：随着轴向载荷F的缓慢减小，波形隔套的轴向变形量快速的增加。
如图2所示，本发明所述波形隔套与普通的刚性隔套的相比，波形隔套的弹性变形区斜率小，进入塑性变形区所需的压力小，且塑性变形区曲线平直。
此外，所述波形隔套的力学特性还有：
1、所述波形隔套的大径直壁部分2的外壁直径D1与小径直壁部分1的外壁直径D2不变的条件下，挤压波形隔套产生塑性变形所需的压力值会随着波形隔套的壁厚的增加而增大。
2、所述波形隔套的外形尺寸和壁厚不变的条件下，波形隔套的压力-变形曲线中的弹性区进入塑性变形区所需要的压力值F会随着波形隔套波纹部分3的圆弧锥角的锥角顶端外壁圆弧的半径R1的增大而减小。
3、所述波形隔套波纹部分3的圆弧锥角的锥角顶端外壁圆弧的半径R1及壁厚不变的条件下，随着所述波形隔套最大外径D3(即波形隔套波纹部分3的圆弧锥角的锥角顶端处外壁直径)值增大，波形隔套的压力-变形曲线中弹性变形区的斜率会逐渐减小，进入塑性变形区所需要的压力值也会逐渐减小。
如图2所示，由于所述波形隔套的塑性变形区曲线比较平直，即塑性变形区的压力值变化小，变形值变化大，利用此特性，我们可以保证在近似相同压力值条件下将有具有尺寸误差的零件调整到规定的轴承预紧力范围内。
如图3所示，本发明所述波形隔套安装在小端轴承总成与大端轴承总成之间的轴段上，其中，具体地，所述波形隔套安装在小端轴承总成的小端轴承内圈滚子总成4与大端轴承总成的大端轴承内圈滚子总成7之间，且波形隔套的小径直壁部分1的外端面与小端轴承内圈滚子总成4的内端面相顶紧，波形隔套的大径直壁部分2的外侧端面与大端轴承内圈滚子总成7的内端面相顶紧，当给小端轴承内圈滚子总成4与大端轴承内圈滚子总成7之间施加一个轴向载荷F时，设置在小端轴承内圈滚子总成4与大端轴承内圈滚子总成7之间的波形隔套会发生塑性变形，即小端轴承内圈滚子总成4的外端面与大端轴承内圈滚子总成7的外端面之间的轴向距离B会变小，而小端轴承外圈5的内端面与大端轴承外圈6的内端面之间的轴向距离A固定不变(如前文所述由于波形隔套塑性变形区的轴向变形数值绝对值远远大于小端轴承、大端轴承等零部件的制造加工、装配间隙，且轴向载荷F基本保持不变)，因此小端轴承总成与大端轴承中的滚动体会与轴承内、外圈接触产生触变性，消除了轴承中的轴向间隙，从而将小端轴承、波形隔套、大端轴承连接成为一个刚性整体，从而消除由于零件加工、装配带来的尺寸误差，使轴承预紧力达到规定值，从而达到提高生产效率、减小操作者劳动强度的目的。

Claims (6)

1.一种用于调整轴承预紧力的波形隔套，其特征在于：
所述波形隔套的轴向两端分别设有一段大径直壁部分(2)，在两段大径直壁部分(2)之间设有向外凸起的波纹部分(3)；
在其中一段大径直壁部分(2)的轴向外端设有一段小径直壁部分(1)，所述小径直壁部分(1)与大径直壁部分(2)之间沿轴向为圆弧过渡连接；
所述波纹部分(3)的轴向截面形状为向外凸起的圆弧锥角状，所述波纹部分(3)的轴向两端分别与两侧的大径直壁部分(2)以均匀圆弧状过渡连接。
2.如权利要求1所述一种用于调整轴承预紧力的波形隔套，其特征在于：
所述大径直壁部分(2)的外壁直径是小径直壁部分(1)的外壁直径的1-1.5倍。
3.如权利要求1所述一种用于调整轴承预紧力的波形隔套，其特征在于：
所述大径直壁部分(2)的轴向总长度是小径直壁部分(1)的轴向总长度的4-6倍，其中，所述大径直壁部分(2)的轴向总长度是指两端大径直壁部分(2)的轴向长度之和、波纹部分(3)的轴向长度以及大径直壁部分(2)与波纹部分(3)之间过渡圆弧的轴向长度的总和，所述小径直壁部分(1)的轴向总长度是指小径直壁部分(1)的轴向长度以及小径直壁部分(1)与大径直壁部分(2)之间过渡圆弧的轴向长度的总和。
4.如权利要求1所述一种用于调整轴承预紧力的波形隔套，其特征在于：
所述波纹部分3轴向截面的圆弧锥角的外壁对应的锥角角度为10°-45°，所述圆弧锥角的锥角顶端外壁圆弧的半径为3mm-15mm。
5.如权利要求1所述一种用于调整轴承预紧力的波形隔套，其特征在于：
所述波纹部分3与轴向两端的大径直壁部分2之间过渡处的圆弧半径为3mm-10mm。
6.如权利要求1所述一种用于调整轴承预紧力的波形隔套，其特征在于：
所述小径直壁部分(1)、大径直壁部分(2)、波纹部分(3)、小径直壁部分(1)与大径直壁部分(2)之间的过度部分以及大径直壁部分(2)与波纹部分(3)之间过渡部分的壁厚均为1.5mm-3.5mm。
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