CN112460142A - 一种振动机械用调心滚子轴承 - Google Patents

一种振动机械用调心滚子轴承 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种振动机械用调心滚子轴承，属于轴承技术领域，其包括外圈、内圈和两列滚子，所述滚子为对称型球面滚子，两列滚子相对的端面均设置为球基面，所述调心滚子轴承还包括设置在两列滚子之间的浮动中挡圈，所述保持架主体的内径面由所述浮动中挡圈的外径面引导，相邻两个兜爪之间的保持架主体内径面上开设有若干个油槽，所述油槽沿轴向贯穿保持架主体。本发明公开的振动机械用调心滚子轴承，可允许更高的滚子总负荷，简化了内圈结构，保持架主体内径和浮动中挡圈外径之间的细小间隙能形成有效的润滑油膜，增大了保持架的径向截面高度使得兜孔对滚子直径的包裹增加，轴承的抗振动性能强，稳定性好，使用寿命可提高3倍以上。

Description

一种振动机械用调心滚子轴承
技术领域
本发明涉及一种振动机械用调心滚子轴承，属于轴承技术领域。
背景技术
近年来，随着冶金矿山、道路工程等的迅猛发展，应用于冶金矿山、道路工程等的设备也在迅速的发展，如振动给料机、振动输送机、振动筛、振动球磨机、振动压路机等。目前，这些设备上使用的轴承是通用MB、MA结构的调心滚子轴承。这些设备一般工作在露天情况下，因此轴承不可避免的会受到温差及灰尘的影响。另外，由于设备自身加工方式的影响，使得轴承一直工作在振动冲击载荷中，轴承在运行过程中滚子随轴承经常急加速、急减速而不能处于平衡运转状态，造成滚子偏转，滚道偏载，保持架兜孔表面和滚子滚动面经常碰撞，保持架易断裂，铜粉在滚动体滚动面和外滚道表面、内滚道表面上粘结等，轴承出现异常过早损坏。
图1及图2分别示出了通用MA(保持架外引导)、MB(保持架内引导)结构的调心滚子轴承，这两类滚子多采用如图3所示的带球基面的非对称滚子(Dw2<Dw1)，以及如图4所示的内圈结构。滚子受力情况见图5(MA、MB结构滚子受力情况相同，所以只示出了MB结构的滚子受力情况)。如图5中所示，在MA、MB结构中，由于滚子(3)与外圈(1)的接触角α、与内圈2的接触角β不同，导致外圈(1)、内圈(2)对滚子(3)的支撑力N1、N2无法达到平衡，所以内圈2上的固定中挡圈(5)对滚子(3)的球基面必然有支持力N3来平衡外圈(1)、内圈对滚子的支持力N1、N2。由于滚子(3)的球基面受到固定中挡圈(5)的支持力N3，所以滚子(3)的球基面与固定中挡圈(5)之间滑动摩擦严重而引起轴承温升增加，硬度降低，导致轴承抱死或者提前损坏。同时，如图6所示，带球基面的非对称滚子(3)滚动面上负荷分布不均匀，在滚子(3)小径端会造成应力集中，应力峰值限制了轴承承载能力。
需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。
发明内容
本发明为了解决现有技术所存在的问题，提供了一种振动机械用调心滚子轴承，可允许更高的滚子总负荷，简化了内圈结构，保持架主体内径和浮动中挡圈外径之间的细小间隙能形成有效的润滑油膜，增大了保持架的径向截面高度使得兜孔对滚子直径的包裹增加。
本发明通过采取以下技术方案实现上述目的：
一种振动机械用调心滚子轴承，包括外圈、内圈和两列滚子，每列滚子分别通过一个保持架限定于外圈和内圈之间，所述外圈上设置有若干个沿外圈径向贯穿外圈的导油孔；
所述滚子为对称型球面滚子，两列滚子相对的端面均设置为球基面；
所述调心滚子轴承还包括设置在两列滚子之间的浮动中挡圈，所述浮动中挡圈的内径面与所述内圈的外径面间隙配合；
所述保持架包括环状的保持架主体和悬伸设置在所述保持架主体轴向一侧的若干个兜爪，相邻两个兜爪与保持架主体共同围成一个兜孔，每列滚子分别装配在对应保持架的兜孔内；
所述保持架主体的内径面由所述浮动中挡圈的外径面引导，相邻两个兜爪之间的保持架主体内径面上开设有若干个油槽，所述油槽沿轴向贯穿保持架主体；
每个兜爪的外径面和内径面之间的距离为滚子直径的0.45-0.55倍。
可选的，每个兜爪的外径弧长是其内径弧长的1.1-1.5倍。
可选的，两个保持架端面之间的距离为0.5-1.0mm。
可选的，所述浮动中挡圈内径面与所述内圈外径面之间的距离为0.15-0.6mm。
可选的，所述保持架主体内径面与浮动中挡圈外径面之间的间隙为0.2-0.7mm。
可选的，所述内圈的两端分别设置有环形的挡边，所述挡边沿内圈的周向环绕在内圈的外径面。
可选的，所述保持架采用铝青铜材料制成，抗拉强度≥460Mpa，伸长率≥20％，硬度为102-142HBW，摩擦系数为0.07-0.12。
可选的，所述浮动中挡圈与滚子相对的端面为锥面。
可选的，所述兜爪的壁面与滚子的滚动面之间为面接触。
可选的，所述内圈的硬度≥62HRC。
本申请的有益效果包括但不限于：
本发明提供的振动机械用调心滚子轴承，抗振动性能强，稳定性好，使用寿命与普通型相比较可提高3倍以上。具体的，滚子由带球基面的非对称滚子改为带球基面的对称滚子结构，使滚子外径上负荷的分布更平均，允许更高的滚子总负荷；浮动中挡圈不再承受轴向力，浮动中挡圈与内圈间隙配合，保持架主体的内径面由浮动中挡圈的外径面引导，简化了内圈结构，便于内圈车削、磨削加工；保持架主体的内径面设置油槽，使润滑油容易进入保持架主体内径和浮动中挡圈外径之间的细小间隙，形成有效的润滑油膜，降低保持架主体内径和浮动中挡圈外径之间摩擦，轴承温升低，耐冲击；增大了保持架的径向截面高度使得兜孔对滚子直径的包裹增加，保持架刚性增强2倍以上，轴承钢性强，承载能力大；并且增大内圈硬度，使内滚道的耐磨性提高一倍以上。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为现有的外引导MA型调心滚子轴承的结构示意图；
图2为现有的内引导MB型调心滚子轴承的结构示意图；
图3为现有的MA或MB型调心滚子轴承中带球基面的非对称滚子的结构示意图；
图4为现有的MA或MB型调心滚子轴承中内圈的结构示意图；
图5为现有的MB型调心滚子轴承中滚子的受力情况示意图；
图6为现有的MA或MB型调心滚子轴承中带球基面的非对称滚子的滚动面上负荷分布情况示意图；
图7为本发明提供的振动机械用调心滚子轴承的结构示意图；
图8为本发明提供的振动机械用调心滚子轴承中滚子的结构示意图；
图9为本发明提供的振动机械用调心滚子轴承中滚子的滚动面上负荷分布情况示意图；
图10为本发明提供的振动机械用调心滚子轴承中滚子的受力情况示意图；
图11为本发明提供的振动机械用调心滚子轴承中浮动中挡圈的结构示意图；
图12为本发明提供的振动机械用调心滚子轴承中内圈的结构示意图；
图13为本发明提供的振动机械用调心滚子轴承中浮动中保持架的结构示意图；
图14为图13的A-A向剖视结构示意图；
图15为本发明提供的振动机械用调心滚子轴承中浮动中保持架的立体结构示意图；
图16为图13中B部的放大结构示意图；
图中，100、外圈；110、导油孔；200、内圈；210、挡边；300、滚子；310、球基面；400、保持架；410、保持架主体；420、兜爪；430、油槽；500、浮动中挡圈；510、锥面。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施。因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图7中所示，本发明提供的振动机械用调心滚子轴承，包括外圈100、内圈200和两列滚子300，每列滚子300分别通过一个保持架400限定于外圈100和内圈200之间。具体的，外圈100的内径面上设置有球面的外滚道，内圈200的外径面上设置有两条反向倾斜一定角度的内滚道，两列滚子300共用外圈100上的外滚道，分别容纳在外滚道和对应的内滚道之间。
其中，如图8中所示，本发明中，滚子300为对称型球面滚子，两列滚子300相对的端面均设置为球基面310。球面滚子是指滚子的滚动面呈球面，对称型球面滚子的滚动面关于经过滚子轴向中心且垂直于滚子轴线的平面是对称的。本发明中，滚子300改为带球基面的对称型球面结构以后，如图9所示，滚子300外径上负荷的分布更平均，允许更高的滚子300总负荷，轴承的负荷能力增加，轴承寿命进一步增长。
进一步的，本发明提供的振动机械用调心滚子轴承中滚子300的受力见图10，如图10中所示，滚子300与内滚道和外滚道的接触点在一条直线上，内滚道、外滚道对滚子300的支撑力达到平衡。因此，两列滚子300之间的中挡圈不再承受轴向力，避免了滚子300球基面310与中挡圈摩擦导致的轴承温升增加和提前损坏。同时，中挡圈不再承受轴向力，所以如图7及图11中所示，本发明提供的调心滚子轴承中在两列滚子300之间设置浮动中挡圈500，浮动中挡圈500的内径面与内圈200的外径面间隙配合，采用浮动中挡圈500来代替原有的中挡圈固定在内圈200上的结构，内圈200的结构如图12中所示，简化了内圈200结构，便于内圈200车削、磨削加工。
进一步的，再次参考图11，浮动中挡圈500与滚子300相对的端面为锥面510。
进一步的，如图13-图15中所示，本发明中保持架400包括环状的保持架主体410和悬伸设置在保持架主体410轴向一侧的若干个兜爪420，相邻两个兜爪420与保持架主体410共同围成一个兜孔，每列滚子300分别装配在对应保持架400的兜孔内。
具体的，兜爪420的壁面与滚子300的滚动面之间为面接触，保持架主体410与兜爪420一体成型，为冲压保持架400。
进一步的，本发明中，内圈200的两端分别设置有环形的挡边210，挡边210沿内圈200的周向环绕在内圈200的外径面。振动机械工作时，调心滚子轴承在振动冲击载荷下工作，滚子300在运行过程中经常急加速、急减速，容易偏转，为了控制滚子300姿态避免滚子300偏斜，本发明采用保持架400和浮动中挡圈500来约束滚子300姿态，为了使保持架400稳定，本发明中保持架主体410的内径面由浮动中挡圈500的外径面引导。
为了减小各结构之间的摩擦，外圈100上设置有若干个沿外圈100径向贯穿外圈100的导油孔110，导油孔110用于将润滑油导入内圈200和外圈100之间。由于本发明中保持架主体410的内径面由浮动中挡圈500的外径面引导，保持架主体410内径面与浮动中挡圈500外径面之间间隙为0.2-0.7mm左右，优选0.4-0.6mm，润滑油难以进入保持架主体410内径与浮动中挡圈500外径之间，更难以形成润滑油膜。因此，本发明中相邻两个兜爪420之间的保持架主体410内径面上开设有若干个油槽430，油槽430沿轴向贯穿保持架主体410，使润滑油容易进入保持架主体410内径和浮动中挡圈500外径之间的细小间隙，形成有效的润滑油膜，使轴承润滑性能增强，降低保持架主体410内径和浮动中挡圈500外径之间摩擦。
具体的，垂直于保持架主体410轴向的油槽430截面呈半圆形。
进一步的，如图16中所示，本发明中每个兜爪420的外径面和内径面之间的距离D为滚子300直径的0.45-0.55倍。如此设置，将保持架400的外径增大，内径减小，增大了保持架400的径向截面高度使得兜孔对滚子300直径的包裹增加，保持架400刚性增强2倍以上。
如图16中所示，在其中一实施方式中，每个兜爪420的外径弧长S1是其内径弧长S2的1.1-1.5倍。
在另一实施方式中，两个保持架400端面之间的距离为0.5-1mm，优选0.7-0.9mm。
在另一实施方式中，浮动中挡圈500内径面与内圈200外径面之间的距离为0.15-0.6mm，优选0.3-0.4mm。
保持架400采用铝青铜材质，优选ZCuAI10Fe3Mn2，保持架400的抗拉强度Rm≥460Mpa，伸长率≥20％，硬度102-142HBW，摩擦系数为0.07-0.12，兜爪420尺寸精度和表面粗糙度提高，兜爪420壁面与滚子300滚动面的摩擦减小了50％以上。
因为振动机械用调心滚子轴承内圈承受的是点载荷，即载荷相对内圈位置固定不变，所以振动机械用调心滚子轴承内圈上的内滚道工作时负荷区是固定不变的，内滚道损坏时绝大多数情况都是集中在很小的一个扇形区域，而内滚道其他区域都完好无损。针对此种情况，我们改进内圈热处理工艺，内圈采用GCr15或GCr18Mo材质，将内圈淬回火后硬度增加2-3HRC，达到62HRC以上，使内滚道的耐磨性提高一倍以上。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。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。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种振动机械用调心滚子轴承，包括外圈、内圈和两列滚子，每列滚子分别通过一个保持架限定于外圈和内圈之间，所述外圈上设置有若干个沿外圈径向贯穿外圈的导油孔，其特征在于：
所述滚子为对称型球面滚子，两列滚子相对的端面均设置为球基面；
所述调心滚子轴承还包括设置在两列滚子之间的浮动中挡圈，所述浮动中挡圈的内径面与所述内圈的外径面间隙配合；
所述保持架包括环状的保持架主体和悬伸设置在所述保持架主体轴向一侧的若干个兜爪，相邻两个兜爪与保持架主体共同围成一个兜孔，每列滚子分别装配在对应保持架的兜孔内；
所述保持架主体的内径面由所述浮动中挡圈的外径面引导，相邻两个兜爪之间的保持架主体内径面上开设有若干个油槽，所述油槽沿轴向贯穿保持架主体；
每个兜爪的外径面和内径面之间的距离为滚子直径的0.45-0.55倍。
2.根据权利要求1所述的振动机械用调心滚子轴承，其特征在于，每个兜爪的外径弧长是其内径弧长的1.1-1.5倍。
3.根据权利要求1所述的振动机械用调心滚子轴承，其特征在于，两个保持架端面之间的距离为0.5-1.0mm。
4.根据权利要求1所述的振动机械用调心滚子轴承，其特征在于，所述浮动中挡圈内径面与所述内圈外径面之间的距离为0.15-0.6mm。
5.根据权利要求1所述的振动机械用调心滚子轴承，其特征在于，所述保持架主体内径面与所述浮动中挡圈外径面之间的间隙为0.2-0.7mm。
6.根据权利要求1所述的振动机械用调心滚子轴承，其特征在于，所述内圈的两端分别设置有环形的挡边，所述挡边沿内圈的周向环绕在内圈的外径面。
7.根据权利要求1所述的振动机械用调心滚子轴承，其特征在于，所述保持架采用铝青铜材料制成，抗拉强度≥460Mpa，伸长率≥20％，硬度为102-142HBW，摩擦系数为0.07-0.12。
8.根据权利要求1所述的振动机械用调心滚子轴承，其特征在于，所述浮动中挡圈与滚子相对的端面为锥面。
9.根据权利要求1所述的振动机械用调心滚子轴承，其特征在于，所述兜爪的壁面与滚子的滚动面之间为面接触。
10.根据权利要求1所述的振动机械用调心滚子轴承，其特征在于，所述内圈的硬度≥62HRC。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023123587A1 (zh) * 2021-12-28 2023-07-06 郭宏军 一种角接触调心滚子轴承

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