軸承的軸向均載裝置及其選配方法
2023-05-31 12:08:16
專利名稱：軸承的軸向均載裝置及其選配方法
技術領域：
本發明涉及軸承領域，特別地，涉及一種軸承的軸向均載裝置。此外，本發明還涉及一種包括上述軸承的軸向均載裝置的選配方法。
背景技術：
航空發動機主軸上安裝雙半內環軸承，由於航空發動機的功重比要求，軸承的徑向尺寸受到限制，因此，當軸向載荷較大時，需用一對雙半內環軸承來承擔。現有技術是通過匹配軸承內、外徑和軸向遊隙值，並磨配外環和內環的高度差，然後成對供應。這種技術對軸承的製造精度，特別是磨配外環和內環的高度差有很高的要求。 一般的，消除軸向遊隙值後，兩軸承內、外環高度差的差值應不大於O. 0015mm，因此其製造成本很高，製造難度很大。即使兩軸承各方面均滿足要求，在精度要求範圍內也還是有一定的製造誤差，從而造成兩軸承軸向載荷不可能實現基本均載。這杆，承擔重載荷的軸承的壽命將降低。
發明內容
本發明目的在於提供一種軸承的軸向均載裝置及其選配方法，以解決兩個軸承配合工作時，承擔載荷不均衡的技術問題。為實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種軸承的軸向均載裝置，包括軸、套裝在軸上的兩個軸承及抵擋在任意一個軸承的外環端面的擋塊；每一個軸承包括外環，軸承的軸向均載裝置包括彈性元件，彈性元件安裝在軸承的外環端面和軸承的外環端面之間。進一步地，軸承的軸向均載裝置還包括套裝在軸上的擋圈，擋圈的相對兩端面分別抵頂在兩個軸承的內環的端面之間。進一步地，彈性元件的彈性力等於與軸承的預緊力F。。進一步地，彈性元件為彈簧。進一步地，每一個軸承的內環分別包括兩個相同結構的半內環。根據本發明的另一方面，還提供了一種軸承的軸向均載裝置的選配方法，其包括對上述軸承的軸向均載裝置進行選配，包括以下步驟步驟SI :計算軸承的預緊力F。，其中，預緊力F。= (F_2kS)/2，其中，F表示軸在穩定工作狀態下的軸向工作載荷，k表示彈性元件的彈性係數，δ表示與擋塊相互抵擋的軸承的軸向遊隙值；步驟S2 :根據預緊力Ftl和軸向遊隙值δ，確定彈性元件；步驟S3 :根據彈性元件的剛度以及預緊力Ftl，獲得長度確定的擋圈。進一步地，擋圈的長度與彈性元件彈力等於預緊力Ftl時的長度相匹配。本發明具有以下有益效果本發明的軸承的軸向均載裝置及其選配方法，在兩個軸承之間安裝有彈性元件；通過計算裝配狀態下軸承的預緊力Ftl，結合該軸承的遊隙軸δ，確定彈性元件，再獲得擋圈的長度；將本發明安裝完成後，本發明的兩個軸承能夠承擔相同大小的載荷，實現均載。本發明的製造難度和製造成本都比較低，且兩個軸承的均載能力和使用壽命都得到了提高。除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本發明還有其它的目的、特徵和優點。 下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖I是本發明優選實施例的軸承的軸向均載裝置的結構示意圖；以及圖2是本發明優選實施例的軸承的軸向均載裝置的工作狀態示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。參見圖1，本發明的優選實施例提供了一種軸承的軸向均載裝置，包括軸I、套裝在軸I上的兩個軸承2、3、安裝在兩個軸承2、3之間的彈性元件4、擋圈5和擋塊6。在本實施方式中，軸承2、3均為角接觸球軸承，且軸承2、3的內環分別包括兩個相同結構的半內環。具體地，彈性元件4的兩端分別安裝在軸承2的外環的端面和軸承3的外環的端面上。優選地，彈性元件4為彈簧。擋圈5套裝在軸I上，且擋圈5的相對兩端面分別抵頂在軸承2的內環的端面和軸承3的內環的端面之間。在本實施方式中，擋塊6安裝在軸承2的外環上，以阻擋軸承2的外環向左運動。在其他的實施方式中，擋塊6也可裝在軸承3的外環，以阻擋軸承3的外環向右運動。
選配上述軸承的軸向均載裝置的彈性元件4和擋圈5，具體包括以下幾個步驟
步驟SI :計算軸承的預緊力F。；
F0 = (F-2k5)/2,
其中，F表示軸I在穩定工作狀態下的軸向工作載荷；
k表示彈性元件4的彈性係數；
δ表示與擋塊6相連接的軸承的軸向遊隙值。
在本實施方式中，δ表不軸承2的軸向遊隙值。
步驟S2 :根據上述步驟SI計算的預緊力Ftl和軸承的遊隙值i5，確定彈性元件4;
優選地，在實際應用中，根據得到的預緊力Ftl和軸承的遊隙值δ，從而製作符合條件的彈性元件4。
步驟S3 :根據上述步驟S2確定的彈性元件4的剛度以及上述步驟SI計算的預載荷Ftl,獲得長度確定的擋圈5 ；
具體地，壓縮彈性元件4，使彈性元件4的彈力等於預緊力Ftl時，擋圈5的長度與彈性元件4的長度相匹配。
選配好上述的彈性元件4和擋圈5後，即可對本發明的軸承的軸向均載裝置進行安裝，具體安裝過程如下將軸承2安裝在軸I上，使軸承2的外環抵靠擋塊6，然後將上述步驟S3確定的擋圈5和軸承3順次套裝在軸I上，然後將彈性元件4的兩端固定安裝在兩個軸承2、3的外環上，調節彈性元件4，使得兩個軸承2、3的內環分別頂抵擋圈5。將軸承的軸向均載裝置按上述安裝過程安裝好，此時的軸承2、3都受到了彈性元件4的壓力，軸承2受到彈性元件4方向向左的壓力，而軸承2外環的第一端安裝有擋塊 6，擋塊6阻擋軸承2的外環向左運動，軸承2的內環的位移相對於軸承2的外環的位移向右，所以軸承2受到的預緊力Ftll方向向右；而整個軸承的軸向均載裝置的預緊力應該為0， 所以軸承3受到的預緊力Ftl2應向左，軸承3的內環的位移相對於外環的位移向左。預緊力 F01^F02的大小相等，方向相反，且都與上述的預緊力Ftl的大小相等。請結合參見圖2，使用本發明軸承的軸向均載裝置，即是當軸I開始轉動，軸I作用於軸承3的內環和軸承2的內環，方向向左。隨著軸向力F的增大，作用在軸承2內環的軸向力會逐漸將軸承2的預緊力Ftll卸載到O。此過程中， 軸承內環無移動，彈性元件壓縮量也不變，因此雖然軸承2的預緊力Ftll逐漸卸載到0，但軸承3的預緊力Ftl2不變。軸向力F繼續增大，軸承2受到的軸向力方向就會發生改變，向左方向的軸向力F就會使軸承2的內環隨軸I 一同向左運動，當軸I帶動軸承2的內環移動的瞬間，軸I 也帶動軸承3克服彈性元件4的壓力隨著軸承2的移動而移動，此時彈性元件4的壓縮量逐漸增大。當軸承2的內環運動的距離等於軸承2的軸向遊隙值δ，軸承2將不能再移動。 由於擋圈5的作用，軸承3也會停止移動，此時軸承3受到的軸向載荷F2等於彈性元件4的彈力，即為原有的預緊力Ftll與彈性元件4的增力Fs之和，即F2 = F02+Fδ, Fδ = k δ , F02 = F。，所以 F2 = F0+Fδ ο由於彈性元件4的剛度小於擋圈5的剛度，軸向力F繼續增大，此後的軸向力F的增量將全部加載到軸承2，直至軸向力F達到穩定的工作點。此時的軸承2受到的軸向載荷 F3 為 F3 = F-F2，而 F2 = F0+F5,F0 = (F-2k δ )/2，Fs = k δ，由此得到 F3 = F/2，因此，軸承 2和軸承3各承擔一半的軸向載荷，能夠實現均載。需要說明的是，在軸向力F未達到穩定的工作載荷前，軸向力F為一個逐漸增大的變量。在其他的實施方式中，當軸向力F的方向向右時，將擋塊6安裝在軸承3的外環， 兩軸承2、3也可實現對軸向力F的均載。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種軸承的軸向均載裝置，包括軸(I)、套裝在所述軸(I)上的兩個軸承(2、3)及抵擋在任意一個所述軸承外環端面的擋塊￠);每一個所述軸承(2、3)包括外環，其特徵在於，所述軸承的軸向均載裝置包括彈性元件(4)，所述彈性元件(4)安裝在所述軸承(2)的外環端面和所述軸承(3)的外環端面之間。
2.根據權利要求I所述的軸承的軸向均載裝置，其特徵在於，所述軸承的軸向均載裝置還包括套裝在所述軸(I)上的擋圈(5)，所述擋圈(5)的相對兩端面分別抵頂在兩個所述軸承(2、3)的內環端面之間。
3.根據權利要求I所述的軸承的軸向均載裝置，其特徵在於，所述彈性元件(4)的彈性力等於與所述軸承(2、3)的預緊力F。。
4.根據權利要求I所述的軸承的軸向均載裝置，其特徵在於，所述彈性元件(4)為彈簧。
5.根據權利要求I所述的軸承的軸向均載裝置，其特徵在於，每一個所述軸承的內環分別包括兩個相同結構的半內環。
6.一種軸承的軸向均載裝置的選配方法，其特徵在於，對所述權利要求I至5的任意一種軸承的軸向均載裝置進行選配，包括以下步驟步驟SI :計算所述軸承的預緊力F。，其中，所述預緊力F。= (F-2kS)/2，其中，F表示所述軸(I)在穩定工作狀態下的軸向工作載荷，k表示所述彈性元件(4)的彈性係數，δ表示與所述擋塊(6)相互抵擋的所述軸承的軸向遊隙值；步驟S2 :根據所述預緊力Ftl和所述軸向遊隙值δ，確定所述彈性元件(4)；步驟S3:根據所述彈性元件(4)的剛度以及所述預緊力Ftl，獲得長度確定的所述擋圈(5)。
7.根據權利要求6所述的軸承的軸向均載裝置的選配方法，其特徵在於，所述擋圈(5) 的長度與所述彈性元件(4)彈力等於所述預緊力Ftl時的長度相匹配。
全文摘要
本發明提供了一種軸承的軸向均載裝置及其選配方法，包括軸、套裝在軸上的兩個軸承及抵擋在任意一個軸承的外環的擋塊；每一個軸承包括外環，軸承的軸向均載裝置包括彈性元件，彈性元件安裝在兩個軸承的外環端面之間。通過計算裝配狀態下軸承的預緊力F0，結合與擋塊配合的軸承的軸向遊隙δ，確定彈性元件，再獲得擋圈的長度；將本發明安裝完成後，本發明的兩個軸承能夠承擔相同大小的軸向載荷，實現均載。本發明的製造難度和製造成本都比較低，且兩個軸承的均載能力和使用壽命都得到了提高。
文檔編號F16C41/02GK102588449SQ20121005980
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月8日 優先權日2012年3月8日
發明者曹科名, 趙靜 申請人:中國南方航空工業(集團)有限公司