CN113107980B - 一种圆柱滚子轴承及其保持架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆柱滚子轴承及其保持架，保持架包括两个支撑环和绕支撑环的轴线均布的多个支撑梁，支撑梁的两端与对应端的支撑环固定相连，且与至少一个支撑环分体固定相连，任意相邻两个支撑梁以及两个支撑环形成滚子安装空间；两个支撑环的相对侧面上对应于各滚子安装空间均开设有兜孔，兜孔周向封闭，兜孔供滚子的相应端适配穿入，兜孔具有用于对滚子的轴向位置进行定位的孔底。滚子两端外周面与兜孔之间能够形成完整的环形油膜，有利于提高兜孔和滚子之间的油膜厚度和润滑性能，兜孔能够对滚子在轴承径向平面内形成全方向的约束力，进而能有效抑制滚子的离心运动，保证滚子和内圈之间有足够的接触力和拖动力，减小滚子和内圈之间的打滑。

Description

一种圆柱滚子轴承及其保持架

技术领域

本发明属于轴承技术领域，具体涉及一种圆柱滚子轴承及其保持架。

背景技术

圆柱滚子轴承通常由外圈、内圈、保持架和滚子形成，保持架上有兜孔，兜孔用来对滚子进行限位和引导。现有技术中的圆柱滚子轴承中的兜孔多是如申请公布号为CN110953248A的中国发明专利申请中所示的平面兜孔（平面兜孔侧壁为平面），或者是如授权公告号为CN211599273U的中国实用新型专利所示的半圆兜孔（半圆兜孔侧壁为弧面）。

无论是平面兜孔还是半圆兜孔，对滚子均为部分接触引导，无法对滚子径向上形成全方向的约束，而且平面兜孔、半圆兜孔与滚子之间无法形成完整的环形油膜，油膜较薄，润滑性能较差。

目前的圆柱滚子轴承应用在航空发动机等高速主机上时，由于使用环境为高速、轻载的环境，极易发生轴承打滑（亦称保持架打滑）现象，轴承打滑会引起滚子和内圈滚道之间油膜破裂、磨损加剧，进而导致轴承早期失效，影响主机的性能和安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆柱滚子轴承的保持架，以解决现有技术中平面兜孔或半圆兜孔易使滚子打滑的技术问题；还提供一种使用该保持架的圆柱滚子轴承，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的圆柱滚子轴承的保持架的技术方案是：一种圆柱滚子轴承的保持架，包括：

支撑环，沿支撑环的轴向间隔排布有两个；

支撑梁，绕支撑环的轴线均布有多个，支撑梁的两端与对应端的支撑环固定相连，且与至少一个支撑环分体固定相连，任意相邻两个支撑梁以及两个支撑环形成用于安装滚子的滚子安装空间；

两个所述支撑环的相对侧面上对应于各所述滚子安装空间均开设有兜孔，所述兜孔周向封闭，兜孔供滚子的相应端适配穿入，所述兜孔具有用于对滚子的轴向位置进行定位的孔底。

有益效果：兜孔周向封闭，且滚子能够适配穿入到兜孔内，使用时，滚子两端外周面与兜孔之间能够形成完整的环形油膜，有利于提高兜孔和滚子之间的油膜厚度和润滑性能，同时兜孔能够对滚子在轴承径向平面内形成全方向的约束力，进而能有效抑制滚子的离心运动，保证滚子和内圈之间有足够的接触力和拖动力，减小滚子和内圈之间的打滑。而滚子的轴向定位则是通过兜孔孔底与滚子端面进行完全接触来实现的，这种完全的接触定位方式不会发生咬边型剧烈磨损，滚子的轴向定位精度保持性好。

优选地，所述支撑环上设有连通滚子安装空间与保持架外部的连通通道，连通通道供润滑介质及气体通过。设置连通通道之间能够方便外部的润滑介质和气体进入到滚子安装空间内，对滚子进行润滑。

优选地，所述连通通道为设于兜孔孔底的连通孔，连通孔与兜孔同轴布置，所述连通孔的内径小于兜孔的内径，从而在兜孔的孔底形成用于对滚子进行轴向定位的环形定位面。在兜孔的孔底设置连通孔来形成连通通道，结构简单，环形定位面能够与滚子端面进行完全接触来对滚子进行轴向定位，滚子的轴向定位精度保持性好。

优选地，保持架还包括铆钉，铆钉贯穿两个所述支撑环以及所述支撑梁而将支撑环、支撑梁固定装配在一起。

本发明圆柱滚子轴承的技术方案是：一种圆柱滚子轴承，包括内圈、外圈和位于内圈、外圈之间的保持架，保持架包括：

支撑环，沿支撑环的轴向间隔排布有两个；

支撑梁，绕支撑环的轴线均布有多个，支撑梁的两端与对应端的支撑环固定相连，且与至少一个支撑环分体固定相连，任意相邻两个支撑梁以及两个支撑环之间设有滚子；

两个所述支撑环的相对侧面上对应于各所述滚子均开设有兜孔，所述兜孔周向封闭，滚子的相应端适配穿入对应的兜孔中，所述兜孔具有用于对滚子的轴向位置进行定位的孔底；

在圆柱滚子轴承的轴向上，所述内圈、外圈适配地布置在两个支撑环之间。

有益效果：兜孔周向封闭，且滚子能够适配穿入到兜孔内，使用时，滚子两端外周面与兜孔之间能够形成完整的环形油膜，有利于提高兜孔和滚子之间的油膜厚度和润滑性能，同时兜孔能够对滚子在轴承径向平面内形成全方向的约束力，进而能有效抑制滚子的离心运动，保证滚子和内圈之间有足够的接触力和拖动力，减小滚子和内圈之间的打滑。而滚子的轴向定位则是通过内、外圈的环形侧面与保持架支撑环的环形侧面进行完全接触以及兜孔孔底与滚子端面进行完全接触共同来实现的，这种完全的接触定位方式不会发生咬边型剧烈磨损，滚子的轴向定位精度保持性好。

优选地，所述支撑环上设有连通滚子与保持架外部的连通通道，连通通道供润滑介质及气体通过。设置连通通道之间能够方便外部的润滑介质和气体进入到滚子处，对滚子进行润滑。

优选地，所述连通通道为设于兜孔孔底的连通孔，连通孔与兜孔同轴布置，所述连通孔的内径小于兜孔的内径，从而在兜孔的孔底形成用于对滚子进行轴向定位的环形定位面。在兜孔的孔底设置连通孔来形成连通通道，结构简单，环形定位面能够与滚子端面进行完全接触来对滚子进行轴向定位，滚子的轴向定位精度保持性好。

优选地，保持架还包括铆钉，铆钉贯穿两个所述支撑环以及所述支撑梁而将支撑环、支撑梁固定装配在一起。

优选地，所述滚子的端面与兜孔的孔底之间、滚子的外周面与兜孔的孔壁之间均具有润滑间隙。

优选地，所述保持架与外圈、内圈的侧面之间均具有润滑间隙。

附图说明

图1为本发明圆柱滚子轴承实施例1的立体图；

图2为本发明圆柱滚子轴承实施例1中径向剖视图；

图3为本发明圆柱滚子轴承实施例1中轴向剖视图；

图4为本发明圆柱滚子轴承实施例1中显示兜孔、滚子配合关系的示意图；

图5为本发明圆柱滚子轴承实施例1中保持架的示意图；

图6为本发明圆柱滚子轴承实施例1中保持架的径向剖视图；

图7为图6中A-A截面的示意图；

图8为图6中B-B截面的示意图；

图9为圆柱滚子轴承实施例1中保持架的第二支撑环的示意图；

附图标记说明：

100、内圈；200、外圈；300、保持架；301、第一支撑环；302、第二支撑环；303、支撑梁；304、滚子安装空间；305、铆钉；306、兜孔；307、连通孔；308、环形定位面；400、滚子。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明所提供的圆柱滚子轴承的具体实施例1：

如图1至图9所示，圆柱滚子轴承包括内圈100、外圈200、保持架300和滚子400，保持架300的结构如图5至图9所示。

保持架300包括第一支撑环301和第二支撑环302，第一支撑环301、第二支撑环302的结构相同，第一支撑环301和第二支撑环302沿保持架300的轴向（也是支撑环的轴向）间隔排布。保持架300还包括多个支撑梁303，多个支撑梁303绕第一支撑环301和第二支撑环302的轴线均布，支撑梁303的两端分别与第一支撑环301和第二支撑环302固定相连，从而形成了刚性的架体，任意相邻的两个支撑梁303以及第一支撑环301、第二支撑环302一起形成滚子安装空间304，滚子400安装在滚子安装空间304中。

此处的支撑梁303为块状结构，在第一支撑环301、第二支撑环302以及支撑梁303上均开设有铆钉穿孔（图中未标记），在铆钉穿孔中穿装铆钉305而将第一支撑环301、第二支撑环302以及支撑梁303固定安装在一起。为了保证第一支撑环301、第二支撑环302以及支撑梁303的整体强度，如图5、图6所示，每一个支撑梁303用两个铆钉305进行固定。

如图6、图7和图8所示，由于第一支撑环301、第二支撑环302的结构相同，此处仅以其中一个为例来说明。第一支撑环301的朝向第二支撑环302的侧面上开设有多个兜孔306，兜孔306沿第二支撑环302的轴向延伸，多个兜孔306沿第一支撑环301的周向均布。其中，本实施例中的兜孔306为周向封闭的孔，其孔径与滚子400的外径适配，此处的适配指的是尺寸基本相同，但仍然有润滑间隙，不影响滚子400的转动，同时能够对滚子400在轴向径向平面内形成全方向的约束力。在滚子400转动时，滚子400、兜孔306之间能够形成完整的环形油膜，提高兜孔306和滚子400外周面之间的油膜厚度和润滑性能。

如图7所示，兜孔306并未完全轴向贯穿第一支撑环301，兜孔306为盲孔，兜孔306的孔底能够对滚子400进行轴向定位。在兜孔306的孔底开设有连通孔307，连通孔307连通保持架300的外部以及滚子400，能够让润滑油、气体进入到滚子400处，保证滚子400的润滑性能。连通孔307和兜孔306一起在兜孔306的孔底形成环形定位面308，第一支撑环301、第二支撑环302上的环形定位面308能够配合而对滚子400进行轴向定位。

组装时，先将滚子400装在第一支撑环301、第二支撑环302的兜孔306内之后，再将第一支撑环301、第二支撑环302以及各支撑梁303固定装配在一起。装配完成后，滚子400的两端被第一支撑环301、第二支撑环302上的兜孔306进行径向上全方向的约束，滚子400的两端与兜孔306之间形成完整的环形油膜，有效抑制滚子400的离心运动，保证滚子400和内圈100的滚道之间有足够的接触力及托动力，减小滚子400和内圈100的滚道之间的打滑。同时，内圈100、外圈200能够适配地放置在第一支撑环301、第二支撑环302之间，内圈100、外圈200的环形侧面能够与保持架支撑环（包括第一支撑环301和第二支撑环302）的环形侧面进行完全接触来实现保持架300的轴向定位，而保持架300的第一支撑环301、第二支撑环302的环形定位面308又能够与滚子400的端面进行完全接触来实现滚子400的轴向定位，且内圈100、外圈200的环形侧面和兜孔306的环形定位面308的面积均较大，因此不易发生咬边型剧烈磨损现象，进而能够保证滚子400的轴向定位精度，保证滚子400整体的平稳转动。

本实施例中，如图4所示，在实际加工时，兜孔306与滚子400外周面之间留有润滑间隙c为0.1-0.2mm，支撑环（包括第一支撑环301和第二支撑环302）侧面与外圈200、内圈100的侧面之间留有润滑间隙0.2mm，而环形限位面308与滚子400端面之间留有润滑间隙0.2mm。

为验证本发明中圆柱滚子轴承的预期效果，以相同规格的普通半圆兜孔滚子轴承、普通直面兜孔外圈引导滚子轴承以及本发明的圆柱滚子轴承为对象，给内圈转速20000r/min、内圈径向载荷1000N，外圈不动，通过ADAMS仿真软件对三种轴承进行保持架打滑率的对比仿真，仿真结果显示：普通半圆兜孔滚子轴承的保持架平均打滑率为9.6%，普通直面兜孔外圈引导滚子轴承的保持架平均打滑率为13.4%，而本发明圆柱滚子轴承的保持架平均打滑率为4.1%，表明本发明的圆柱滚子轴承具有更优越的防打滑能力。

其中，连通孔307形成了能够连通滚子安装空间304和保持架300外部的连通通道，连通通道供润滑介质（比如润滑油、润滑脂）以及气体进入到滚子安装空间304处，对滚子400进行润滑。

本发明圆柱滚子轴承的具体实施例2：

实施例1中，第一支撑环、第二支撑环和支撑梁均为分体的结构，每个支撑梁均通过两根铆钉固定在第一支撑环、第二支撑环之间。本实施例中，每个支撑梁可以仅对应一根铆钉。其他实施例中，铆钉可以与第一支撑环、第二支撑环中的其中一个为一体式的结构，而与另一个分开。其他实施例中，支撑梁可以与第一支撑环、第二支撑环中的其中一个一体成型，而与另一个支撑环分体固设。另外，在具体装配支撑梁、第一支撑环和第二支撑环时，固定安装的方式可以进行改变，比如可以为焊接等。

本发明圆柱滚子轴承的具体实施例3：

实施例1中，连通通道为设置在兜孔孔底的连通孔，连通孔与兜孔一起形成环形定位面。本实施例中，连通通道的布置位置进行了改变，连通通道沿保持架的轴向贯穿支撑环，但是连通通道与兜孔在保持架的周向上或径向上依次排布。

本发明圆柱滚子轴承的具体实施例4：

实施例1中，支撑梁为块状结构。本实施例中，为了减轻重量，支撑梁可以为框架结构。

本发明圆柱滚子轴承的具体实施例5：

本实施例中，各润滑间隙的大小可以根据轴承规格和使用环境的不同进行适应性地改变和调整。

本发明圆柱滚子轴承的保持架的具体实施例：

圆柱滚子轴承的保持架的结构与上述圆柱滚子轴承实施例中保持架的结构一致，在此不再赘述。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种圆柱滚子轴承的保持架，其特征在于：包括：

支撑环，沿支撑环的轴向间隔排布有两个；

支撑梁（303），绕支撑环的轴线均布有多个，支撑梁（303）的两端与对应端的支撑环固定相连，且与至少一个支撑环分体固定相连，任意相邻两个支撑梁（303）以及两个支撑环形成用于安装滚子（400）的滚子安装空间（304）；

两个所述支撑环的相对侧面上对应于各所述滚子安装空间（304）均开设有兜孔（306），所述兜孔（306）周向封闭，兜孔（306）供滚子（400）的相应端适配穿入，所述兜孔（306）具有用于对滚子（400）的轴向位置进行定位的孔底；

两支撑环轴向的距离满足保持架（300）与外圈（200）、内圈（100）的侧面之间均具有润滑间隙。

2.根据权利要求1所述的圆柱滚子轴承的保持架，其特征在于：所述支撑环上设有连通滚子安装空间（304）与保持架（300）外部的连通通道，连通通道供润滑介质及气体通过。

3.根据权利要求2所述的圆柱滚子轴承的保持架，其特征在于：所述连通通道为设于兜孔（306）孔底的连通孔（307），连通孔（307）与兜孔（306）同轴布置，所述连通孔（307）的内径小于兜孔（306）的内径，从而在兜孔（306）的孔底形成用于对滚子（400）进行轴向定位的环形定位面（308）。

4.根据权利要求1或2或3所述的圆柱滚子轴承的保持架，其特征在于：保持架（300）还包括铆钉（305），铆钉（305）贯穿两个所述支撑环以及所述支撑梁（303）而将支撑环、支撑梁（303）固定装配在一起。

5.一种圆柱滚子轴承，包括内圈（100）、外圈（200）和位于内圈（100）、外圈（200）之间的保持架（300），其特征在于：保持架（300）包括：

支撑环，沿支撑环的轴向间隔排布有两个；

支撑梁（303），绕支撑环的轴线均布有多个，支撑梁（303）的两端与对应端的支撑环固定相连，且与至少一个支撑环分体固定相连，任意相邻两个支撑梁（303）以及两个支撑环之间设有滚子（400）；

两个所述支撑环的相对侧面上对应于各所述滚子（400）均开设有兜孔（306），所述兜孔（306）周向封闭，滚子（400）的相应端适配穿入对应的兜孔（306）中，所述兜孔（306）具有用于对滚子（400）的轴向位置进行定位的孔底；

在圆柱滚子轴承的轴向上，所述内圈（100）、外圈（200）适配地布置在两个支撑环之间

所述保持架（300）与外圈（200）、内圈（100）的侧面之间均具有润滑间隙。

6.根据权利要求5所述的圆柱滚子轴承，其特征在于：所述支撑环上设有连通滚子（400）与保持架（300）外部的连通通道，连通通道供润滑介质及气体通过。

7.根据权利要求6所述的圆柱滚子轴承，其特征在于：所述连通通道为设于兜孔（306）孔底的连通孔（307），连通孔（307）与兜孔（306）同轴布置，所述连通孔（307）的内径小于兜孔（306）的内径，从而在兜孔（306）的孔底形成用于对滚子（400）进行轴向定位的环形定位面（308）。

8.根据权利要求5或6或7所述的圆柱滚子轴承，其特征在于：保持架（300）还包括铆钉（305），铆钉（305）贯穿两个所述支撑环以及所述支撑梁（303）而将支撑环、支撑梁（303）固定装配在一起。

9.根据权利要求5或6或7所述的圆柱滚子轴承，其特征在于：所述滚子（400）的端面与兜孔（306）的孔底之间、滚子（400）的外周面与兜孔（306）的孔壁之间均具有润滑间隙。

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