具有曲線滾柱和滾道的滾柱軸承的製作方法

2023-06-17 08:25:11

專利名稱：具有曲線滾柱和滾道的滾柱軸承的製作方法
技術領域：
本發明涉及在權利要求前序部分所定義的滾柱軸承。
這種軸承為大家所熟知，在文獻US-A-2595121中提出了帶有凹面滾柱的軸承，在文獻SE-A-53256中描述了具有凸面滾柱的軸承。由於在這種軸承中，座圈滾道和滾柱的曲面形狀半徑基本上大於其相應的半徑，例如大於球面滾柱軸承所對應的半徑，就有可能製成長度大於在球面滾柱軸承中的滾柱，這就改善了軸承的徑向負荷能力。此外，根據序言中所定義的這種軸承，與相同軸向寬度、即等長的滾柱的球面軸承比較，其摩擦力比較小。其缺點是，當裝有共同凸緣和保持架時，這種軸承缺少球面軸承的自對準能力，而這種能力在許多情況下是很有價值的。再有，一直在考慮有必要在其中的一個座圈上加工一個滾柱安裝開口，如在文獻SE-A-53256中用標號8示出的，以便將所需數量的滾柱塞入到軸承中。由於開口可不處在軸承的負荷部分中，則這種開口意味著複雜並且其用途減少。如果在上述定義的這種類型的軸承中，例如，在上述美國專利的圖8中沒有安裝開口，有必要使得具有滾柱的軸承當其外座圈和內座圈處在偏心的位置時，能夠允許將相對少量的滾柱塞入到軸承中。因此，這種軸承的負荷能力相對來說要低些。
在文獻EP-A-0175858中所描述的是一種滾柱軸承，其滾柱和座圈滾道縱剖面相應曲線外形的曲率半徑基本上大於軸承中心線和滾道表面之間的最大距離，在座圈滾道之間滾柱可以在其附近作軸向移動而不會遭到凸緣或類似物的阻礙，對於滾道而言作相對的傾斜和軸向偏移。這些技術特性對於負荷能力和可調節性給出很好的效果，如上所述，滾柱加長了長度並同時增加了負荷能力。當然，其本身也已證實，非常平直的滾柱、即滾柱外形的曲率半徑和滾柱長度之間的比值很大的軸承的工作壽命要短些，這是因為較高的周邊壓力，即作用在滾柱端部的高壓應力所致，這意味著具有很高負荷能力的這種軸承將不可接受地在偏移時降低其工作壽命。
本發明的目的是提供一種在權利要求前序部分所定義的滾柱軸承，其中已獲得下列標準的可能的最佳綜合改善徑向負荷能力，軸承座圈滾道之間相互偏移和軸向移位，及較長的軸承工作壽命。該軸承具有在相應權利要求中所定義的技術特性。
以下，本發明將參照兩個實例進行描述，並以相應的附圖予以說明。


圖1是本發明滾柱軸承的軸向剖視圖；圖2是圖1軸承的滾柱，並示出負荷和力作用線；圖3示出本發明的角接觸滾柱軸承的軸向剖面的一半。
圖1給出軸承1的斷面圖，包括具有外滾道3的內座圈2和具有內滾道5的外座圈4。在滾道3和5之間裝有若干滾柱6。內座圈2固定地連接在軸7上，該軸只給出它的位置而不給出細節，由於軸和作用到軸承上負載方向的偏移，該軸相對於軸承的中心線8偏轉一個角度γ。座圈2和4因此也將產生一個互相偏轉角γ，滾柱6就可能在其附近作軸向移動以補償這一偏轉。滾柱6、以及滾道3和5分別具有其曲率半徑R大於軸承中心線和滾道表面之間最大距離的縱向剖面外形。滾道表面平滑的曲率允許對於一給定滾柱的長度，軸承的徑向延伸很少，以節省空間；由於在滾柱和滾道之間的滑動接觸，與球面滾柱軸承在相應的負荷能力和受到相應的負荷情況下相比較，出現在軸承中的內摩擦是很小的。
圖2所示的是圖1軸承的滾柱6，其縱向剖面形狀的曲率半徑為R。在圖1中的偏轉情況下，負載Q以角度作用在滾柱上，由於在偏轉時滾柱作軸向滑動這一事實，所產生的摩擦力必須被滾柱的垂直力所平衡。
當在這種軸承中負載Q作用到滾柱上時，由於內座圈和外座圈以相對於垂直滾柱軸線的滾柱中心線9的角度相互接觸，可以求得徑向力和軸向力分量。
由滾道作用到滾柱上的軸向力為QSin，此處被考慮為小角度的情況下，該軸向力可以簡化為Q。由於滾柱受到來自兩個滾道的合成軸向力，它可以表示為2Q。根據平衡方程式，滾柱在軸向上取得平衡
2Q＝μQ(方程I)式中μ＝滾柱6和其滾道之間的摩擦係數。這一摩擦係數按經驗來定，依其潤滑條件介於0.05和0.1之間。
圖中的力作用線被畫成相互相對的，儘管在實際上它們在軸向上相互之間存在一個小的位移。
作用在滾柱上力的軸向位移可以表示為Δ，它是滾柱在其中間處垂直於滾柱中心軸的中線與負載Q作用在滾柱上該作用點之間的距離。這一條件的幾何關係為＝Δ/R(方程II)將方程I簡化後得＝μ/2(方程III)將方程III代入到方程II中得Δ＝μR/2(方程IV)同時已證明，Δ必須小於滾柱長度的一半，即la/2。
於是有μR/2＜la/2(方程V)從這一關係式中可以得出R/la＜1/μ(方程VI)在上述μ取最小值的情況下，μ大約取0.05的值，該值是用經驗的方法來求取的，可對滾柱的曲率半徑R和滾柱的長度la之間的關係、即R/la求得極限值，它應小於20。超過這一值，該軸承將不能很好地運行，因為在偏轉時將出現極大的周邊壓力，導致工作壽命縮短，由此，關係式必須為R/la＜20(方程VII)圖3中表示的是角接觸滾柱軸承上半部的軸向剖視圖，該軸承具有向軸承中心線18傾斜的有曲面滾道的內座圈12和向軸承中心線18傾斜的有曲面滾道的外座圈14。在座圈12、14中的滾道之間安裝有中間凸起的滾柱6，它不會由凸緣或保持架阻礙而不能軸向移動，並且像滾道一樣，滾柱也有其曲率半徑R大於外滾道和軸承中心線之間垂直滾道進行測量的最大距離的縱向剖面外形。
如在圖2中所示的相同的力作用在這種軸承中的滾柱上，在這種情況下，相同的關係存在於縱向剖面外形的曲率半徑和滾柱長度之間。
本發明不限於所示和所描述的有關實例，在相應的權利要求範圍內可以有若干變化和改型。
權利要求
滾柱軸承，包括一些裝在兩個座圈滾道(3，5)之間並與之接觸的滾柱(6)，滾柱和滾道具有曲率半徑(R)基本上相同的縱向剖面外形，其曲率半徑(R)大於外滾道和軸承中心線之間垂直滾道進行測量的最大距離，滾柱(6)在滾道之間從滾道的軸向極限處可以無阻礙地進行軸向移動，以便允許滾道的相對偏轉和軸向位移，滾道只由在滾道之間滾柱的徑向擠壓所限制，其特徵在於滾柱形狀的曲率半徑(R)和滾柱的長度(la)之間的關係為R/la＜20。
全文摘要
滾柱軸承包括一些裝在兩個滾道(3，5)之間並與之接觸的滾柱(6)，滾柱和滾道具有曲率半徑(R)基本相同的縱向剖面外形，曲率半徑(R)大於外滾道和軸承中心線之間垂直滾道進行測量的距離，滾柱(6)在滾道之間從滾道的軸向極限處可無阻礙地軸向移動，以便允許滾道的相對偏轉和軸向位移，滾道只由滾道之間滾柱的徑向擠壓所限制，其中，滾柱形狀的曲率半徑(R)和滾柱的長度(la)之間的關係為R/la＜20。
文檔編號F16C33/36GK1168717SQ9519657
公開日1997年12月24日 申請日期1995年11月30日 優先權日1994年12月2日
發明者芒努斯·凱爾斯特倫, 彼得·阿奎斯特 申請人:Skf公司