自行補償減摩軸承間隙的裝置的製作方法

2023-09-20 19:04:10 4

專利名稱:自行補償減摩軸承間隙的裝置的製作方法
本發明大體關於減摩滾子軸承方面，特別關於一種根據熱膨脹及收縮而自動調整滾子軸承內部間隙的方法及裝置。
在含有旋轉元件之機械中，旋轉軸通常由減摩滾子軸承所支持。一種普通之形狀是使軸承座圈壓合或以其他方式固著於旋轉軸。此內軸承圈與一外接較大直徑之座圈配合。此二座圈將滾子軸承元件，諸如軸承鋼珠、或錐形軸承元件夾於其間。
在機械之正常運轉期間，機器熱度升高。由於此種加熱，機器之零件便膨脹，而各零件間之間隙便收縮。機器之設計必須使其不會在工作溫度升高時由於此種膨脹而咬死。因此在較低之啟動工作溫度，滾子軸承元件間之間隙，會大於在工作溫度升高之時。因此旋轉軸並未受到最大程度之限制，而可能在機器啟動期間引起過度之偏離。因此，由此機器所加工之材料，其尺寸將大受軸承間隙偏差之影響，結果使成品不合規格。因此，在機器啟動及冷卻階段所製造之產品即被廢棄。還有，如果此設備係為最大升高溫度所設計，如無本裝置，則在低溫時，軸承之間隙也將令人無法接受。
過去為克服此問題，有人曾將墊片加於機器結構中，以調整每一最高工作溫度之間隙。裝置墊片浪費時間，並需要技師之專門技術計算每一溫度範圍所需之墊片厚度。
另一種方法曾被使用於調整內外軸承座圈間之間隙。但此方法在軸承於運轉時之膨脹期間，並不提供從座圈到座圈之自動間隙調整。在此方法中一標準之雙軌內軸環與一對成組之錐形滾子一起使用。外座圈系一特殊形成之雙軌座圈，有一環狀突起部份從一端伸出。此環狀突起部份為一液壓啟動之環狀活塞構成一周界引導表面。活塞在突起部份內側移動。活塞推頂著一組錐形滾子的端面，這端面是背向另一組的錐形滾子。在機器啟動以前，活塞將錐形滾子推至一預定之位置。因為滾子以及內外座圈均為錐形，使滾子在軸向沿座圈移動，便改變內座圈與外座圈間之間隙距離。此方法建立一種精確之運轉前調整，但並不產生對熱膨脹之自動調整。此外，因為環狀活塞摩擦抵住活動滾子，活塞及滾子可能發生嚴重之磨損。
當滾子軸承之諸部份磨損時，間隙變大，因而也有損於產品之公差，則為另一普通問題。
因此，本發明之目的是提供一種自動方法以調整滾子軸承內因裝置運轉時之熱變化，以及因磨損而產生的間隙。此法不需要以人之調整墊片或計算墊片大小所需之專門技術。另一目的為提供此種自動調整軸承裝置，使製造費用低廉，以標準零件為主，且磨損不大。
本發明使用錐形滾子軸承來完成對熱膨脹之自動調整，在一個實施例中，軸承有一對加以液壓之軸環，此軸環於運轉開始時使軸承組件之外座圈保持正確之公差，並使錐形外座圈可在軸向平移，因而產生格外間隙，以在熱膨脹時容納內座圈及軸承元件。
特別是，本發明的實施例由一有雙軌成相反錐形之內座圈、二組錐形滾子彼此小頭相背，以及一對與內座圈配合抓緊軸承之單軌外座圈所構成。設有一對環，與外軸承座圈共軸，並靠近座圈朝彼此離開之兩端。此二環及外座圈在半徑部分相鄰。此二環在每一外軸承座圈整個周界周圍壓住外軸承座圈。每一環系位於一環狀槽內，並有一液壓室在環朝離開軸承座圈方向之一邊與此環相通。因此，此二環即為環狀活塞，而環狀槽則為環狀液壓缸。有一壓力調節好之液壓源經由一機械壓力或氣壓形式之蓄壓器與液壓室相通。
在啟動時，將液壓缸加壓，迫使環與軸承座圈接觸。當軸承加熱時，外座圈被迫徑向朝外移動。先有技術的一種裝置，在迫使此等軸承朝外移時，會卡住環狀環或抵住外殼。本發明因為環狀環受一由蓄壓器所調節之恆壓所限制而非由固定的剛性元件所限制，使環狀環不卡住外座圈而是後退至一程度，容許內座圈膨脹，但也在座圈上保持足夠力量，故座圈使軸承元件及軸確實地定位。當軸承加熱時，環狀環一步一步向外移，始終與軸承座圈保持適當的接觸。同樣情形，當軸承冷卻時，加壓流體使環狀環及軸承座圈回至原來啟動位置。
很易看出，由於此加壓預載，本發明也自動調整本系統，以適應由於磨損而加大之間隙。
圖1 是本發明一個實施例的部份橫截面圖。
圖2 是圖1所示實施例通過Ⅱ-Ⅱ線之橫斷面圖;以及圖3 是圖1所示本發明實施例沿Ⅲ-Ⅲ線之另一橫斷面圖參照附圖及以下之討論，可對本發明獲得澈底之了解。圖1示本發明之部份橫斷面。一軸1被支承於一錐形滾子軸承組合3內。此軸承組合系由一雙軌成反錐形之內座圖5及一對分開之標準外座圈7所構成。二組標準錐形滾子9被夾於內外座圈之間。二外座圈7由液壓環11預加液壓。這些環被保持於各有環狀槽溝15以供環移動之環護圈13內。槽溝15通過壓力口17及19與大略示出之液壓源16相通。壓力源利用概略示出之蓄壓器18，保持環狀槽內之恆壓。
在啟動之前，壓力被加於各壓力口，迫使環11與分開之外座圈(杯)7接觸。當輥軸頸加熱時，內座圈5由於熱膨脹而作徑向膨脹。此膨脹使滾子9被推擠抵住外座圈7。因為滾子及外座圈均為錐形，從滾子傳至外座圈之分力便表現成對軸1而言為一外座圈在軸向之運動。座圈之能夠在軸向移動，乃因為護圈環11衝擊座圈，但所用之力僅相當於預選之壓力。此壓力可定出並加保持，故於正常工作狀況下，座圈7由於熱膨脹施於環11之力大於由於壓力所產生之力。因此，當熱膨脹迫使外座圈軸向外移動時，外座圈便迫使護圈環11在護圈凹槽15內軸向外移。精於此項技術之人士可以很容易選用蓄壓器18。蓄壓器不論機械型及氣壓型均適合，通過調節環狀環運動所引起之少量移動而保持恆壓，不能壓縮之液壓流不能調節此環狀環運動。
當輥軸頸冷卻時，便發生相反作用，在座圈後退時加壓源推擠環抵住座圈，然後把各座圈推得更靠近而使間隙減少，在軸承冷卻並且直徑因冷收縮而減少時通常便發生這種情形。
此系統也自動適應由於磨損所產生之間隙加大。在操作本裝置以前，壓力源之啟動迫使二環11彼止在軸向相向移動。由於滾子及座圈均為錐形，此使座圈恰好在軸向靠住。此項特色會使磨損更均勻，進一步提高軸承之使用年限。
此裝置之正常工作壓力，按軸承的大小及軸承上之負載，由每平方英寸五十至五百磅之間。
因此可看出，上述之系統是完全自動。一旦選定適當之壓力，就始終保持此壓力，本系統能適應很廣範圍之溫度變化，並能適應磨損，而使其效應減至最小。此外，除了環狀護圈環以及壓力輸送組件，整個滾子軸承組件都由標準零件所構成。這大大降低成本，因而提高本裝置之吸引力。
以上說明應視為闡釋性質，不應認為有任何限制之意義。精於此項技術之人士顯然可對以上所述之本發明作出各種變化。
權利要求
1.一種用以支持旋轉軸的自動調整的滾子軸承組合，特徵為所述滾子軸承組合之構成包括(a)一單一的雙軌成相反錐形的內軸承座圈；(b)兩組滾子元件，配置於上述內軸承座圈每一軌之周邊周圍；(c)一對分開的錐形外軸承座圈，各予配置為抓緊一組在上述內軸承座圈與上述各外軸承座圈間之滾子元件；(d)可軸向來回移動的設置，用以在軸向將一可預選之力對上述一對外座圈之每一個朝另一個之方向而加上。
2.一種滾子軸承組合，經設計來自動適應由於熱變化及磨損所產生之間隙變化，特徵為上述滾子軸承組合之構成包括(a)一單一之雙軌成相反錐形之內軸承座圈;(b)兩組錐形滾子元件，配置於上述內軸承座圈每一軌之周邊周圍;(c)一對分開的錐形外軸承座圈，各經配置以抓緊一組在上述內軸承座圈與上述各外軸承座圈間之滾子元件;(d)對於至少上述外座圈之一(Ⅰ)可軸向來回移動的環，用以將一可預先選定之力於軸向加於上述至少一標準外座圈並予以保持，且該力是朝另一外座圈之方向加上和保持，上述環與上述座圈共軸，並在軸向靠近上述座圈，其徑向厚度及半徑是使上述環及上述外座圈各自徑向厚度之一部分相鄰接;(Ⅱ)一環狀槽，與上述環共軸，上述環是以流體密封嚙合方式位於槽中;(e)液壓裝置，用以在上述軸承組合操作前及操作中保持上述力，包括一可調節的流體壓力源及一與上述環狀槽溝流體相通之蓄壓器;其中上述壓力源能夠在上述環狀槽內產生一恆壓力，此恆壓力經由上述流體作用於上述環。
專利摘要
一種將滾子軸承熱膨脹引起之間隙自動調整之裝置，構成一錐形滾子軸承具有相反錐形雙軌之內座圈及一對單軌錐形外座圈。各外座圈與一對共軸、加液壓之環形活塞相通，各活塞在一有液壓流體之環狀活塞缸內平直移動。流體之液壓通過一蓄壓器保持於預定之不變壓力，當內座圈因熱膨脹而在徑向膨脹時，使外座圈可在軸向平移，抵住環狀活塞。在熱收縮時，壓力迫使環狀活塞在軸向朝外座圈移，靠座圈及軸承元件之錐形而減少因熱收縮所產生之間隙。
文檔編號F16C19/00GK86105703SQ86105703
公開日1987年1月21日 申請日期1986年7月23日
發明者阿爾奇·尼·斯旺西, 威廉·傑·溫特 申請人:法雷爾公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan