CN112112893A - 一种调心滚子轴承 - Google Patents

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吴浩
郏光辉
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Abstract

本发明涉及轴承技术领域，具体涉及一种调心滚子轴承。调心滚子轴承主要采用整体外圈、内圈带固定中挡边的设计，但存在调心角太小的问题。为了解决上述问题，本发明采用了以下的技术方案：一种调心滚子轴承，外圈由两个半外圈组合而成，半外圈的连接处设置有锥面槽，上设弹性的紧固圈，通过紧固圈将两个半外圈周向固定连接；内圈两侧及中部不设有挡边，内圈中部沿轴承周向可拆卸式设置有中挡圈。在本方案中，调心轴承的外圈通过设置两个半外圈，突破了传统一体成型的外圈所存在的加工宽度的限制，使得调心轴承的调心性能得到了提升；两个半外圈采用紧固圈连接的方式安装方便，可进行反复拆装，损坏率低。

Description

一种调心滚子轴承
技术领域
本发明涉及轴承技术领域，具体涉及一种调心滚子轴承。
背景技术
轴承是一种应用在转动机构上，用来支撑，减少摩擦以及承受负载的部件。调心滚子轴承主要为用于工程机械变速箱等机械而设计，由于可以同时承受径向载荷和轴向载荷，尤其是较大轴向负荷，承载能力很强，且加工工艺简单、经济，因而适用于较大轴向载荷和同时又径向载荷且有冲击载荷的工程机械变速箱等机械。目前国内主要采用一套整体外圈、内圈带固定中挡边的调心滚子轴承来满足工况需求。
如公开号为“CN110905915A”，名称为《调心滚子轴承》的发明专利公开了一种调心滚子轴承，包括：轴承内圈；轴承外圈；至少一列滚子元件，介于轴承内圈与轴承外圈之间；保持架，用于保持和/或引导滚子元件；护罩元件，包括设置在调心滚子轴承的第一轴向侧处的环形护罩，该环形护罩被构造用于防止异物进入内圈与外圈之间的内部空间；护罩元件还包括从环形护罩突出的多个公连接元件，保持架包括设置在第一轴向侧处的保持架侧部，保持架侧部包括多个母连接元件，每个公连接元件***到多个母连接元件中的相应的母连接元件，形成配对的连接元件，从而将护罩元件连接到保持架侧部。
该方案通过设置整体的外圈和内圈，实现了轴承的自动调心功能，但外圈宽度受限，引起调心角太小不满足要求的问题。而且调心滚子轴承的内圈固定挡边滚道和挡边加工工艺相对较复杂，生产成本较高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种调心滚子轴承。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种调心滚子轴承，包括外圈，以及设置在外圈内侧，能够轴向进行调心运动的内圈，以及设置在内圈与外圈之间，固定设置在内圈上的保持架，以及活动连接在保持架上的滚子，所述外圈由两个半外圈组合而成，所述半外圈的连接处设置有锥面槽，所述锥面槽处设置有弹性的紧固圈，所述紧固圈卡接在锥面槽内，将两个所述半外圈周向固定连接在一起。
本方案采用的半外圈拼接，紧固圈连接的装配方式使得调心轴承具有调心性能好，安装方便，安装损坏率低，轴承使用寿命长的特点。在本方案中，调心轴承的外圈通过设置两个半外圈，突破了传统一体成型的外圈所存在的加工宽度的限制，使得调心轴承的调心性能得到了提升；两个半外圈采用紧固圈连接的方式安装方便，可进行反复拆装，损坏率低；锥面槽的设置为与紧固圈的连接设置了摩擦力更大的接触面，使得两个半外圈连接更为紧密。紧固圈方便的拆装方式使得打磨外圈内径时就可以将两个半外圈连接在一起一同打磨，后再拆开紧固圈运输，最后再次进行拼装。这样使得打磨的外圈内径一致性更好，表面更加流畅光滑。
作为优选，所述紧固圈内径呈倒V型结构，与所述锥面槽紧配。倒V型结构与锥面槽形成了限位，能够保证紧固圈固定连接在锥面槽上时不发生位移，并通过V形两端面形成对两个半外圈向内的拉力，实现紧固圈稳固连接两个半外圈的作用。
作为优选，所述锥面槽外缘两侧设有导向锥面。导向锥面的设置使得紧固圈在套设的时候能够从锥面槽的两侧顺畅的滑入锥面槽内，方便紧固圈的安装。
作为优选，所述紧固圈沿周向设置有多个轴向槽口。紧固圈沿轴向上设置的槽口一方面使得紧固圈在安装时所受阻力更小，安装更为便捷，另一方面槽口与锥面槽底部设置的油孔相连通，有利于轴承的润滑。
作为优选，锥面槽底部设有油孔。锥面槽底部设置的油孔与紧固圈上的槽口连通，使得润滑油能够顺畅的流入滚子轴承内，利于整个轴承的润滑。
作为优选，所述半外圈组合起来的外圈内径为弧形面，半外圈的大端面外侧设有环形的圆弧槽。大端面上设置的圆弧槽主要用于盛放润滑油。当润滑油满溢时能够流入轴承中对轴承进行润滑。
作为优选，所述内圈外径两侧对称设有向外侧倾斜的弧形内圈外径面，所述内圈外径面与所述外圈内径面限位形成两个对称的滚子滚道，所述保持架设置在所述滚子滚道内。由内圈外径面和外圈内径面封闭形成了两个呈八字形对称的滚子滚道，并在两个滚子滚道内设置有两组滚子，两组滚子通过两个保持架进行位置的固定。滚子保持架与内圈相连，可进行相对于外圈的角度变化转动。
作为优选，所述保持架沿内圈两侧对称设有两个，所述内圈两侧及中部不设有挡边，内圈中部沿轴承周向可拆卸式设置有中挡圈。由于设置有两组滚子，对应通过两个保持架对滚子组进行固定，形成双排滚子。在传统工艺中，内圈的中部及两侧常设置有固体的挡边，以限制两组滚子的位置。在本方案中，为了实现轴承运转平稳，提高旋转精度而又加工方便，将内圈中挡边与内圈拆分，内圈中挡边作为活动中挡圈存在，可引导保持架平稳运动。在这样的技术方案下，既保证了双排滚子的位置固定，又因为内圈两侧及中间均不带挡边，非常易于加工。
作为优选，所述中挡圈横截面为锥台形，内径面与内圈两滚道间的圆柱面相抵，外径面与保持架连接处相抵。内圈外径面精加工，两滚道间的圆柱面与活动中挡圈内径面相抵，可精准引导中挡圈，中挡圈外径面与保持架大端连接处相抵，可引导保持架平稳运动。
作为优选，所述滚子为对称调心滚子，所述对称调心滚子外径面为弧形面，一侧端面上设置有凹穴，另一侧端面上设置有凸起的圆台。调心滚子外径面为球面，朝外端面上设置有端面凹穴，凹穴底部圆弧R过渡，滚子凹穴对于储油润滑、减轻重量、端面端面磨削均有好处，还可减小与保持架接触面，减小摩擦，凹穴底部圆弧R过渡，有利于更好的加工及清洁。朝内端面上设置有凸起圆台，边缘为锥面过渡，锥面与中挡圈锥面成角度接触，可优化接触状态，有利于润滑。
综合上述整体方案，与现有技术相比较，本发明的有益效果是：①轴承径、轴向承载力得到很大提升提高轴承使用寿命；②轴承调心性能提高，承受较大的对准误差；③在结构上，轴承外圈有两半外圈组成，宽度加宽，两半外圈由固定环紧固；④轴承的内圈原有固定中挡边拆分成无挡边内圈和活动中挡圈，如此设计减小加工难度，滚子位置也可以自行微调，同时也有利于轴承对中调心，节约成本，提高寿命；⑤外圈大端面环形圆弧油槽，小端面油孔设计，润滑良好；⑥内圈外径圆柱面引导中挡圈，中挡圈引导保持架，结构紧凑，运转更稳定，降低噪声。
附图说明
图1为本发明一实施例中轴承沿径向的剖面图；
图2为本发明一实施例中轴承外圈沿径向的剖面图；
图3为本发明一实施例中图2标A区域的局部细节图；
图4为本发明一实施例中内圈沿径向的剖面图；
图5为本发明一实施例中轴承中单个滚子的结构图；
图6为本发明一实施例中轴承单侧保持架的侧视图；
图7为本发明一实施例中轴承紧固圈沿径向的剖面图；
图8为本发明一实施例中轴承中挡圈沿径向的剖面图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1-8所示的一种调心滚子轴承，包括外圈1，以及设置在外圈1内侧，能够轴向进行调心运动的内圈2，以及设置在内圈2与外圈1之间，固定设置在内圈2上的保持架4，以及活动连接在保持架4上的滚子，所述外圈1由两个半外圈11组合而成，所述半外圈11的连接处设置有锥面槽13，所述锥面槽13处设置有弹性的紧固圈5，所述紧固圈5卡接在锥面槽13内，将两个所述半外圈11周向固定连接在一起。所述紧固圈5内径呈倒V型结构51，与所述锥面槽13紧配。所述锥面槽13外缘两侧设有导向锥面12。所述紧固圈5沿周向设置有多个轴向槽口52。锥面槽13底部设有油孔15。所述半外圈11组合起来的外圈内径面16为弧形面，半外圈11弧形的大端面外侧设有环形的圆弧槽14。所述内圈2外径两侧对称设有向外侧倾斜的弧形内圈外径面21，所述内圈外径面21与所述外圈内径面16限位形成两个对称的滚子滚道，所述保持架4设置在所述滚子滚道内。所述保持架4沿内圈2两侧对称设有两个，所述内圈2两侧及中部不设有挡边，内圈2中部沿轴承周向可拆卸式设置有中挡圈6。所述中挡圈6横截面为锥台形，中挡圈内径面61与内圈两滚道间的圆柱面相抵，中挡圈外径面62与保持架4连接处相抵。所述滚子为对称调心滚子3，所述对称调心滚子3外径面为弧形面，一侧端面上设置有凹穴31，另一侧端面上设置有凸起的圆台32。
本方案采用的半外圈拼接，紧固圈连接的装配方式使得调心轴承具有调心性能好，安装方便，安装损坏率低，轴承使用寿命长的特点。在本方案中，调心轴承的外圈通过设置两个半外圈，突破了传统一体成型的外圈所存在的加工宽度的限制，使得调心轴承的调心性能得到了提升；两个半外圈采用紧固圈连接的方式安装方便，可进行反复拆装，损坏率低；锥面槽的设置为与紧固圈的连接设置了摩擦力更大的接触面，使得两个半外圈连接更为紧密。紧固圈方便的拆装方式使得打磨外圈内径时就可以将两个半外圈连接在一起一同打磨，后再拆开紧固圈运输，最后再次进行拼装。这样使得打磨的外圈内径一致性更好，表面更加流畅光滑。
倒V型结构与锥面槽形成了限位，能够保证紧固圈固定连接在锥面槽上时不发生位移，并通过V形两端面形成对两个半外圈向内的拉力，实现紧固圈稳固连接两个半外圈的作用。导向锥面的设置使得紧固圈在套设的时候能够从锥面槽的两侧顺畅的滑入锥面槽内，方便紧固圈的安装。紧固圈沿轴向上设置的槽口一方面使得紧固圈在安装时所受阻力更小，安装更为便捷，另一方面槽口与锥面槽底部设置的油孔相连通，有利于轴承的润滑。锥面槽底部设置的油孔与紧固圈上的槽口连通，使得润滑油能够顺畅的流入滚子轴承内，利于整个轴承的润滑。大端面上设置的圆弧槽主要用于盛放润滑油。外圈小端面上设置有6个润滑油孔。当润滑油满溢时能够流入轴承中对轴承进行润滑。由内圈外径面和外圈内径面封闭形成了两个呈八字形对称的滚子滚道，并在两个滚子滚道内设置有两组滚子，两组滚子通过两个保持架进行位置的固定。滚子保持架与内圈相连，可进行相对于外圈的角度变化转动。由于设置有两组滚子，对应通过两个保持架对滚子组进行固定，形成双排滚子。保持架由钢板冲压加工而成，沿环体外侧边缘周向规则设置的多个连接梁，相邻两连接梁之间构成一兜孔，每个过梁两侧分别设置2段锁扣；所述对称调心滚子置于所述兜孔内。一套调心滚子轴承需两个冲压钢保持架。在传统工艺中，内圈的中部及两侧常设置有固体的挡边，以限制两组滚子的位置。在本方案中，为了实现轴承运转平稳，提高旋转精度而又加工方便，将内圈中挡边与内圈拆分，内圈中挡边作为活动中挡圈存在，可引导保持架平稳运动。在这样的技术方案下，既保证了双排滚子的位置固定，又因为内圈两侧及中间均不带挡边，非常易于加工。内圈外径面精加工，两滚道间的圆柱面与活动中挡圈内径面相抵，可精准引导中挡圈，中挡圈外径面与保持架大端连接处相抵，可引导保持架平稳运动。调心滚子外径面为球面，朝外端面上设置有端面凹穴，凹穴底部圆弧R过渡，滚子凹穴对于储油润滑、减轻重量、端面端面磨削均有好处，还可减小与保持架接触面，减小摩擦，凹穴底部圆弧R过渡，有利于更好的加工及清洁。朝内端面上设置有凸起圆台，边缘为锥面过渡，锥面与中挡圈锥面成角度接触，可优化接触状态，有利于润滑。
所述外圈、内圈由渗碳钢G20CrNi2MoA制造，热处理渗碳处理，处理后的零件外硬内韧，适合于有冲击载荷的应用环境。滚子和中隔圈由耐磨性极佳的轴承钢GCr15制造。保持架由拉延性能很好的冷轧钢板SPCC制造。紧固圈由具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好的高密度聚乙烯HDPE材料制造。
综合上述整体方案，与现有技术相比较，本发明的有益效果是：①轴承径、轴向承载力得到很大提升提高轴承使用寿命；②轴承调心性能提高，承受较大的对准误差；③在结构上，轴承外圈有两半外圈组成，宽度加宽，两半外圈由固定环紧固；④轴承的内圈原有固定中挡边拆分成无挡边内圈和活动中挡圈，如此设计减小加工难度，滚子位置也可以自行微调，同时也有利于轴承对中调心，节约成本，提高寿命；⑤外圈大端面环形圆弧油槽，小端面油孔设计，润滑良好；⑥内圈外径圆柱面引导中挡圈，中挡圈引导保持架，结构紧凑，运转更稳定，降低噪声。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种调心滚子轴承，包括外圈(1)，以及设置在外圈(1)内侧，能够轴向进行调心运动的内圈(2)，以及设置在内圈(2)与外圈(1)之间，固定设置在内圈(2)上的保持架(4)，以及活动连接在保持架(4)上的滚子，其特征在于：所述外圈(1)由两个半外圈(11)组合而成，所述半外圈(11)的连接处设置有锥面槽(13)，所述锥面槽(13)处设置有弹性的紧固圈(5)，所述紧固圈(5)卡接在锥面槽(13)内，将两个所述半外圈(11)周向固定连接在一起；所述半外圈(11)组合起来的外圈内径面(16)为弧形面，半外圈(11)的大端面外侧设有环形的圆弧槽(14)；所述内圈(2)外径两侧对称设有向外侧倾斜的弧形内圈外径面(21)，所述内圈外径面(21)与所述外圈内径面(16)限位形成两个对称的滚子滚道，所述保持架(4)设置在所述滚子滚道内；所述保持架(4)沿内圈(2)两侧对称设有两个，所述内圈(2)两侧及中部不设有挡边，内圈(2)中部沿轴承周向可拆卸式设置有中挡圈(6)。
2.根据权利要求1所述的一种调心滚子轴承，其特征在于：所述紧固圈(5)内径呈倒V型结构(51)，与所述锥面槽(13)紧配。
3.根据权利要求1所述的一种调心滚子轴承，其特征在于：所述锥面槽(13)外缘两侧设有导向锥面(12)。
4.根据权利要求1所述的一种调心滚子轴承，其特征在于：所述紧固圈(5)沿周向设置有多个轴向槽口(52)。
5.根据权利要求1所述的一种调心滚子轴承，其特征在于：锥面槽(13)底部设有油孔(15)。
6.根据权利要求1所述的一种调心滚子轴承，其特征在于：所述中挡圈(6)横截面为锥台形，中挡圈内径面(61)与内圈两滚道间的圆柱面相抵，中挡圈外径面(62)与保持架(4)连接处相抵。
7.根据权利要求1所述的一种调心滚子轴承，其特征在于：所述滚子为对称调心滚子(3)，所述对称调心滚子(3)外径面为弧形面，一侧端面上设置有凹穴(31)，另一侧端面上设置有凸起的圆台(32)。
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