CN203892368U - 一种新型高速深沟球轴承 - Google Patents
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Abstract
本实用新型针对现有技术深沟球轴承内圈外圈结构设计不合理，致使内圈沟道与钢球工作面间散热性差，钢球在外圈沟道中的轴向窜动量大、产生滑动摩擦的机率高，使得轴承运转速度受到限制的不足，提供一种能高速运转的深沟球轴承，包括轴承外圈、内圈、钢球和密封圈，在所述内圈的外表面上设置有内圈弧形沟道，在所述外圈内表面上设置有外圈弧形沟道，采用本实用新型结构的高速深沟球轴承，改善了轴承工作面的散热条件，解决了轴承高速旋转时温度急剧升高的问题，改善了轴承的润滑性能，有利于轴承转速的提高，减少了轴承的滑动摩擦力和摩擦力矩使深沟球轴承实现高速运转。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种轴承,尤其涉及一种高速深沟球轴承。
背景技术
具有转动功能的部件，都少不了轴承的带动和支撑。其轴承的精度和效率的高低直接影响到旋转部件的精度和效率，所以轴承的精度和效率就直接影响甚至代表了旋转部件的精度和效率，特别是在全球高呼节能环保的今天，提高旋转部件的精度和效率已成共识，那么对轴承也就提出了更高的要求。
对普通的深沟球轴承来说，加工精度要靠设备和操作技能来保证，但要提高效率——即提高轴承转速及使用寿命来提高加工效率，减少轴承的摩擦力矩从而减少轴承的功耗，可以通过对传统轴承产品的结构改进来实现。在研究中发现，虽然我们将这类轴承叫滚动轴承，实际上滚动轴承工作过程中由于轴承工作面（即钢球和沟道的接触面的大小，下同）的几何结构和加工质量差异，钢球在沟道中不是纯滚动运动，瞬间会产生相对滑动，这相对滑动既容易摩擦生热，也增加旋转力矩及增加功耗。
现有技术中，普遍采用标准深沟球轴承，现有标准深沟球轴承的结构要实现轴承高速运转存在以下缺陷：
1、钢球直径和旋转中心径限制了轴承的高速性能。
钢球的径向离心力FCr与钢球直径的3次方成正比，与钢球的旋转中心径Dwp成正比。轴承钢球的直径D越大，钢球的质量就越大，钢球在高速旋转时径向离心力FCr和陀螺力矩也就越大；同时，钢球的旋转中心径越大，钢球的线速度就越大，钢球在高速旋转时径向离心力和陀螺力也就越大。钢球的径向离心力和陀螺力矩大会对轴承产生很大的接触应力, 加剧轴承温升和磨损, 降低轴承的使用寿命。如图1所示，标准深沟球轴承钢球的旋转中心径Dwp居中，即Dwp值等于内圈内径d和外圈外径D和的平均值，计算方法见公式1
Dwp=（D+d）/2。 公式1
因此看出，标准深沟球轴承因上述结构所限，转速是有限的。以外径62mm、内径30mm、宽度16mm的6206密封脂润滑轴承为例，它的极限转速只有9500转/分钟。
2、轴承内部结构限制了轴承的高速性能。
如图2-3所示，标准深沟球轴承的目标设计函数是额定载荷，因而将内圈沟道圆弧半径（或称为内圈沟道曲率半径）设计为小曲率半径，为钢球直径的0.515倍，将外圈沟道圆弧半径（或称为外圈沟道曲率半径）设计为大曲率半径，为钢球直径的0.525倍。高速运转的轴承要求定圈工作面（又称定圈沟道圆弧面）要稳定组成轴承组件的钢球和另一套圈，动圈工作面（又称动圈沟道圆弧面）应润滑和散热良好。而本项目轴承外圈是定圈，内圈是动圈，在高速状况下，作为动圈的内圈沟道圆弧半径（曲率半径）小会导致热量剧增。因为相对于外圈沟道来说，内圈沟道比外圈沟道工作的频次多一倍左右，也即内圈沟道与钢球的接触磨损比外圈沟道多一倍左右，内圈沟道圆弧半径（曲率半径）过小，沟道包络钢球的圆弧线就多，所以在内圈高速旋转的状态下轴承沟道和钢球接触面的热量会大幅度上升，钢球和沟道面很容易磨损，从而降低轴承的使用寿命。
另外，作为定圈的外圈沟道圆弧半径（曲率半径）大，会使轴承的轴向窜动大和滑动摩擦大。原因是，当外圈沟道圆弧半径（曲率半径）大时，沟道与钢球间的弥合度小，也即沟道包络钢球的圆弧线少,一方面导致钢球在外圈沟道中的轴向窜动增大，高速状态下轴承不稳定，另一方面导致钢球在沟道面上的滑动摩擦机率增大。
3、密封圈的内唇与内圈密封槽过盈配合，轴承的旋转摩擦力矩大，高速状况下摩擦生热严重。
由此可见，要提高深沟球轴承的高速性能，一方面要采取技术措施减小钢球的离心力和陀螺力矩，另一方面是提高轴承工作面的散热性和润滑功能，提高轴承高速状态下的稳定性和减小滑动摩擦机率。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是，针对现有技术深沟球轴承内圈外圈结构设计不合理，致使内圈沟道与钢球工作面间散热性差，钢球在外圈沟道中的轴向窜动量大、产生滑动摩擦的机率高，使得轴承运转速度受到限制的不足，提供一种能高速运转的深沟球轴承。
本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：
一种新型高速深沟球轴承，包括轴承外圈、内圈、钢球和密封圈，在所述内圈的外表面上设置有内圈弧形沟道，在所述外圈内表面上设置有外圈弧形沟道，内圈沟道曲率半径为钢球直径的0.53-0.56倍，外圈沟道曲率半径10为钢球直径的0.505-0.52倍；
内圈沟道曲率半径为钢球直径的0.535倍，外圈沟道曲率半径10为钢球直径的0.512倍；
在所述内圈沟道7的两侧分别设置存脂槽，存脂槽与所述的内圈沟道相连通；
钢球的旋转中心径Dwp小于内圈内径d和外圈外径D之和的平均值；
所述内圈外表面设置有光滑内圈密封面，密封圈的内密封唇为双唇，所述内圈密封面与内密封唇间设置有间隙；
所述的内圈密封面为精磨的光滑表面；
钢球的旋转中心径Dwp小于内圈内径d和外圈外径D之和的平均值。
采用本实用新型结构的高速深沟球轴承，因为内圈沟道圆弧半径（曲率半径）增大，所以内圈沟道与钢球之间的接触弧长减小，因此改善了轴承工作面的散热条件，解决了轴承高速旋转时温度急剧升高的问题，且因增加了存脂槽，改善了轴承的润滑性能，有利于轴承转速的提高。同时，因为减小了外圈沟道圆弧半径（曲率半径），外圈沟道包覆钢球表面的面积增多，减小了钢球在外圈沟道中的轴向窜动量，使两个运动部件外圈沟道和钢球可能产生的滑动摩擦的弧长减少，因而减少了轴承的滑动摩擦力和摩擦力矩，不仅可使深沟球轴承实现高速运转，且减少了轴承的功耗，使轴承的寿命有很大地提高。
附图说明
图1为现有技术标准深沟球轴承结构示意图；
图2为现有技术标准深沟球轴承的内圈沟道与钢球连接结构示意图；
图3为现有技术标准深沟球轴承的外圈沟道与钢球连接结构示意图；
图4为本实用新型深沟球轴承实施例结构示意图；
图5 为本实用新型深沟球轴承的内圈沟道与钢球连接结构示意图；
图6为本实用新型深沟球轴承的外圈沟道与钢球连接结构示意图。
附图标记说明
1-外圈 2-内圈 3-钢球 4-密封圈 6-存脂槽 7-内圈沟道 8-内圈沟道曲率半径 9-外圈沟道 10-外圈沟道曲率半径 11-内密封唇 12-密封表面。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步地描述：
本实用新型的深沟球轴承，是在现有标准深沟球轴承结构基础上的改进。它包括轴承外圈1、内圈2、钢球3和密封圈4，在内圈2的外表面上设置有弧形内圈沟道7，在外圈1的内表面上设置有弧形外圈沟道9，内圈沟道曲率半径8为钢球直径的0.53～0.56倍，优选0.535倍，外圈沟道曲率半径10设计为钢球直径的0.505～0.520倍，优选为0.512倍。采用上述结构，轴承内圈沟道曲率半径8比标准深沟球轴承的内圈沟道曲率半径增大了3%～8%，轴承外圈沟道曲率半径10比标准深沟球轴承的外圈沟道曲率半径减少了1%～4%，减小了钢球在外圈沟道中的轴向窜动和滑动摩擦机率，减小了内圈沟道包络钢球的弧长，改善了内圈沟道与钢球工作面的散热条件，提高了轴承工作面的散热性能。
作为本实用新型结构的进一步改进，在内圈沟道7的两侧设置存脂槽6与内圈沟道相连通，这样，在内圈2的外表面可贮存更多的润滑脂，保证轴承工作面充分润滑，提高轴承工作面的润滑性能。
作为本实用新型的进一步改进，钢球的旋转中心径Dwp小于内圈内径d和外圈外径D之和的平均值，这样设置钢球的旋转中心径Dwp，在轴承外形尺寸如外圈外径、内圈内径以及宽度不变的情况下，将减小轴承中钢球的线速度，这样可减小钢球的径向离心力和陀螺力矩，同时，增大轴承外圈的厚度，减少内圈的厚度。外圈厚度增加，提高了外圈的刚性，装入箱体孔后轴承工作面也就是圆弧外圈沟道不易变形，内圈厚度减少，减小了内圈的转动惯量，利于轴承高速运转。
作为本实用新型结构的更进一步改进，轴承内圈的与密封圈的内密封唇11相对的外表面称为密封表面12为光圆柱面，也就是在轴承内圈的外表面上不再设置密封槽，此与密封圈的内密封唇相对的内圈外表面为内圈密封面，密封圈与内圈密封面间为双唇非接触式密封，也就是密封圈的内密封唇为双唇，内密封唇与内圈表面留有间隙X。优选精磨内圈密封面。采用上述结构，可降低轴承工作时因摩擦生成的热量，减少轴承高速运转时温升值。
采用本实用新型结构的深沟球轴承，可使轴承工作面润滑更加充分、进一步改善了轴承工作面的散热条件、减小了钢球与内圈沟道间的滑动摩擦，从而使轴承可在高转速的工作条件下良好运转，降低了轴承的摩擦力矩，从而得到了一种高效率、低功耗、高转速、长寿命的轴承。
Claims (7)
1.一种新型高速深沟球轴承，包括轴承外圈（1）、内圈（2）、钢球（3）和密封圈（4），其特征在于，在所述内圈（2）的外表面上设置有内圈弧形沟道（7），在所述外圈（1的）内表面上设置有外圈弧形沟道（9），内圈沟道曲率半径（8）为钢球直径的0.53-0.56倍，外圈沟道曲率半径10为钢球直径的0.505-0.52倍。
2.如权利要求1所述的新型高速深沟球轴承，其特征在于，内圈沟道曲率半径（8）为钢球直径的0.535倍，外圈沟道曲率半径10为钢球直径的0.512倍。
3.如权利要求1所述的新型高速深沟球轴承，其特征在于，在所述内圈沟道(7)的两侧分别设置存脂槽（6），存脂槽（6）与所述的内圈沟道相连通。
4.如权利要求1-3各项之一所述的新型高速深沟球轴承，其特征在于，钢球的旋转中心径Dwp小于内圈内径d和外圈外径D之和的平均值。
5.如权利要求1-3各项之一所述的新型高速深沟球轴承，其特征在于，所述内圈外表面设置有光滑内圈密封面，密封圈的内密封唇为双唇，所述内圈密封面与内密封唇间设置有间隙。
6.如权利要求5所述的新型高速深沟球轴承，其特征在于，所述的内圈密封面为精磨的光滑表面。
7.如权利要求5各项之一所述的新型高速深沟球轴承，其特征在于，钢球的旋转中心径Dwp小于内圈内径d和外圈外径D之和的平均值。
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| CN104806866A (zh) * | 2015-03-04 | 2015-07-29 | 胡运冲 | 一种大载重汽车后桥传动轴承的润滑装置及其润滑方法 |
| CN114046737A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-02-15 | 青岛理工大学 | 一种带有弧形沟道的玻璃盘 |
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