深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承及深井泵的製作方法
2023-05-29 09:36:01
深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承及深井泵的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種適用於深井泵使用的非對稱斜角四點接觸球軸承，其能夠承受啟動和停止時的軸向衝擊載荷，又能在深井泵正常工作過程中軸向負荷小於徑向負荷時，能夠處於正確的滾動狀態。包括外圈、內圈、鋼球、保持器，所述的外圈朝向內圈的一側面上設有第一滾道槽，所述的內圈朝向外圈的一側面上設有第二滾道槽，所述的第一滾道槽的截斷面由第一圓弧和第二圓弧構成，所述的第一圓弧的曲率大於第二圓弧的曲率，所述的第二滾道槽由第三圓弧和第四圓弧構成，所述的第三圓弧的曲率小於第四圓弧的曲率；所述的鋼球設置於第一滾道槽和第二滾道槽之間；所述的鋼球分布於保持器的間隔框內。解決了傳統單一軸承所帶來的容易損害，壽命短，進而影響深井泵正常運行轉的問題。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及機械配件領域，特別涉及深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承及 深井泵。 深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承及深井泵
【背景技術】
[0002] 現有技術中軸承安裝於電機轉子及錠子之間，用於承受水泵葉輪產生的軸向載荷 及徑向載荷，使水泵平穩工作。
[0003] 深井泵內部結構布置為：深井泵主要由：機殼、轉子、錠子、油封、油缸、聯軸器軸、 多級葉輪組件、上下軸承等部件組成。機殼的作用是：固定軸承端蓋和錠子及油缸，部分產 品機殼內充滿油品類介質，數量是1個；轉子的作用是：輸出轉矩，數量是1個；錠子的作用 是：產生勵磁磁場，對處在其中的轉子產生力的作用，數量是1個；油封的作用是：防止水 進入水泵機體內部，數量是2個；油缸的作用是：儲存潤滑油，用於潤滑油封，數量是1個； 聯軸器軸的作用：用於傳遞轉子的輸出扭矩到葉輪組件；多級葉輪組件的作用：水泵葉輪 通過電動機帶動旋轉，使介質（水）受到離心力或者提升力，使介質具有機械能；上軸承： 用於承受葉輪和電機產生的徑向載荷及旋轉，數量1個；下軸承：用於承受水泵啟動時產生 的較大的軸向載荷，或電機停止時由於流體返流產生的較大軸向衝擊載荷，或水泵正常運 轉過程中的轉子自重軸向載荷（載荷較小）和葉輪、電機產生的徑向載荷，數量1個。
[0004] 深井泵主要用於深井下水泵送，一般水井深達100米，每次使用大約幾分鐘到24 小時不等，可能頻繁啟動，其要求立式安裝和使用。
[0005] 深井泵在啟動初期，需將液體泵送到目標高度，將產生較大的軸向載荷（750W水 泵一般啟動的反作用力達1000N)，徑向載荷為葉輪及電機轉子的不平衡載荷。
[0006] 當深井泵在停止過程中，由於液體的返流將直接作用於下軸承，100米或則更高的 高度下，將對軸承產生瞬間的衝擊（經測試750W水泵最大的返流衝擊作用載荷可以高達 2000N)，此時採用常規的深溝球軸承將無法承受瞬間的軸向衝擊載荷，因此常常採用接觸 角為40°的單列角接觸球軸承（型號後綴為B)用於承受軸向衝擊載荷。
[0007] 但深井泵在正常工作過程中，水泵流體不產生軸向載荷，下軸承的軸向載荷僅轉 子自重（750W深井泵僅30N)，徑向載荷為葉輪及轉子的不平衡載荷（750W深井泵此時徑向 載荷一般為100N-600N)，對於接觸角為40°的單列角接觸球軸承（型號後綴為B)，只有載 荷比Fa/Fr>l時，才能得到正確的滾動狀況。很明顯，該狀態不滿足該要求，因此單套角接 觸球軸承將不能得到正確的滾動狀態。
[0008] 下軸承內徑與轉子軸過盈配合，軸承外徑與機殼軸承室間隙配合，下軸承為本發 明需要解決的問題點，其用於承受啟動和停止時的軸向衝擊載荷，及正常運轉時的轉子自 重軸向載荷和轉子不平衡和葉輪產生的徑向載荷的聯合載荷。
[0009] 此常用的角接觸球軸承用於深井泵下軸承缺點如下：
[0010] a、在正常工作過程中，水泵流體不產生軸向載荷，其軸向載荷僅轉子自重（750W 深井泵僅30N)，徑向載荷為葉輪及轉子的不平衡載荷（750W深井泵此時徑向載荷一般為 100N-600N)，對於接觸角為40°的單列角接觸球軸承（型號後綴為B)，只有載荷比Fa/Fr>l 時，才能得到正確的滾動狀況。很明顯，該狀態不滿足該要求，因此單套角接觸球軸承將不 能得到正確的滾動狀態。
[0011] b、在深井泵中，儘管注意了電機內部及添加的潤滑油等的清潔度的控制，但電機 在裝配、運轉過程中不可避免的產生雜質，處於底端的角接觸球軸承由於不帶有密封，雜質 將進入軸承，軸承將提前損壞。
[0012] c、角接觸球軸承批量生產成本相對較高。
[0013] 在某些工廠的深井泵或則多級泵（原理和深井泵一樣）也採用深溝球軸承用於泵 的下軸承，其缺點如下：
[0014] 深溝球軸承僅能承受一定的徑向載荷和較小的軸向載荷，深井泵等的啟停過程中 有較大的軸向衝擊載荷產生，其不能承受較大的軸向載荷，軸承壽命無法滿足設計壽命要 求。
[0015] 因此降低產品成本，提升產品性能，較好的性價比是本發明的出發點。 實用新型內容
[0016] 為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種適用於深井泵使用的能夠承受啟 動和停止時的軸向衝擊載荷，又能在深井泵正常工作過程中軸向負荷小於徑向負荷時，能 夠處於正確的滾動狀態。
[0017] 為了達到上述目的，本實用新型採用的技術方案為：
[0018] 深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承，包括外圈、內圈、鋼球、保持器，所述的外圈 朝向內圈的一側面上設有第一滾道槽，所述的內圈朝向外圈的一側面上設有第二滾道槽， 所述的第一滾道槽的截斷面由第一圓弧和第二圓弧構成，所述的第一圓弧的曲率大於第二 圓弧的曲率，所述的第二滾道槽由第三圓弧和第四圓弧構成，所述的第三圓弧的曲率小於 第四圓弧的曲率；所述的鋼球設置於第一滾道槽和第二滾道槽之間；所述的鋼球分布於保 持器的間隔框內。由於第一圓弧的曲率大於第二圓弧，第四圓弧的曲率大於第三圓弧，構 成不對稱的鋼球滾道，曲率較大的一側可以承受較大的軸向負荷，即單一方向的軸向負荷 承載能力大大提高，同時曲率較小的一對圓弧可以承受較大的徑向負荷，這樣就兼顧了深 井泵啟停過程來之重力的軸向負荷較大，運轉過程中徑向負荷較大；一個深井泵用非對稱 斜角四點接觸球軸承替代了原來一對斜角軸承的作用，也解決了傳統單一軸承所帶來的容 易損害，壽命短，進而影響深井泵正常運行轉的問題。
[0019] 所述的外圈、內圈之間設有一對密封圈。在裝配、運轉過程中不可避免的產生雜 質，處於底端的角接觸球軸承由於不帶有密封，雜質將進入軸承，軸承將提前損壞，安裝密 封圈
[0020] 所述的第一圓弧的曲率等於第四圓弧的曲率，所述的第二圓弧的曲率等於第三圓 弧的曲率。
[0021] 所述的內圈受到軸向負荷小於徑向負荷時，所述鋼球與所述的第一滾道槽、第二 滾道槽形成四個點接觸，所述的四個點接觸對稱。此時徑向負荷大於軸向負荷，四點對稱可 以更好的分散鋼球對第一滾道槽和第二滾道槽的壓力，使得深井泵用非對稱斜角四點接觸 球軸承能夠高速穩定地運轉。
[0022] 所述的內圈受到軸向負荷大於徑向負荷時所述鋼球與所述的第一滾道槽、第二滾 道槽形成角接觸。
[0023] 所述的密封圈為過濾型三唇迷宮密封。過濾型三唇迷宮密封可以過濾泵內油品中 的雜質，使軸承清潔潤滑。
[0024] 本實用新型的領一個目的在於提供一種安裝有深井泵用非對稱斜角四點接觸球 軸承的深井泵。
[0025] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0026] 1)、與分體的四點接觸球軸承應用相比，本專利外圈、內圈為單一完整的套圈，以 降低製造成本和提供安裝方便。
[0027] 2)、與原使用的單套角接觸球軸承相比，深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承可 以滿足在徑向載荷大於軸向載荷的工況下使用，而原使用的單套角接觸球軸承在此工況下 軸承將接觸溝道檔邊，造成應力集中，軸承將在較短的時間內失效。
[0028] 3)、與深溝球軸承應用相比，由於本發明內外圈各二個點接觸，其表面接觸應力較 其下降約35%，其壽命提升4倍。
[0029] 4)、與內外圈整體結構的四點接觸球軸承相比，軸向載荷接觸線端滾道檔邊曲率 較大，使軸向載荷由加強的斜角部位端承受，提升了軸承軸向抗衝擊的能力。
[0030] 5)、組裝提供了方便，同時在內圈和外圈的毛坯加工時，非加強端相對節約了材 料。
[0031] 6)、過濾型三唇迷宮密封，以便過濾泵內油品中的雜質，使軸承清潔潤滑，提升軸 承壽命和運轉精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032] 圖1為本實用新型深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承的結構示意圖。
[0033] 圖2為本實用新型深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承在軸向負荷大於徑向負 荷時狀態示意圖。
[0034] 圖3為本實用新型深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承在軸向負荷小於徑向負 荷時狀態示意圖。
【具體實施方式】
[0035] 以下結合說明書附圖對本實用新型做出具體的闡述：
[0036] 如圖1所示：
[0037] 深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承，包括外圈1、內圈2、鋼球3、保持器4,所述 的外圈1朝向內圈2的一側面上設有第一滾道槽5,所述的內圈2朝向外圈1的一側面上 設有第二滾道槽6,所述的第一滾道槽5的截斷面由第一圓弧8和第二圓弧7構成，所述的 第一圓弧8的曲率大於第二圓弧7的曲率，所述的第二滾道槽6由第三圓弧9和第四圓10 弧構成，所述的第三圓弧9的曲率小於第四圓弧10的曲率；所述的鋼球3設置於第一滾道 槽5和第二滾道槽6之間；所述的鋼球分3布於保持器4的間隔框內。由於第一圓弧8的 曲率大於第二圓弧7,第四圓弧10的曲率大於第三圓弧9,構成不對稱的鋼球滾道，曲率較 大的一側可以承受較大的軸向負荷，即單一方向的軸向負荷承載能力大大提高，同時曲率 較小的一對圓弧可以承受較大的徑向負荷，這樣就兼顧了深井泵啟停過程來之重力的軸向 負荷較大，運轉過程中徑向負荷較大；一個深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承替代了原 來一對斜角軸承的作用，也解決了傳統單一軸承所帶來的容易損害，壽命短，進而影響深井 泵正常運行轉的問題。
[0038] 所述的外圈1、內圈2之間設有一對密封圈11。在裝配、運轉過程中不可避免的產 生雜質，處於底端的角接觸球軸承由於不帶有密封，雜質將進入軸承，軸承將提前損壞，安 裝密封圈。
[0039] 所述的第一圓弧8的曲率等於第四圓弧10的曲率，所述的第二圓弧7的曲率等於 第三圓弧9的曲率。
[0040] 所述的內圈2受到軸向負荷小於徑向負荷時，所述鋼球3與所述的第一滾道槽5、 第二滾道槽6形成四個點接觸，所述的四個點接觸對稱。此時徑向負荷大於軸向負荷，四點 對稱可以更好的分散鋼球3對第一滾道槽5和第二滾道槽6的壓力，使得深井泵用非對稱 斜角四點接觸球軸承能夠高速穩定地運轉。
[0041] 所述的內圈受到軸向負荷大於徑向負荷時所述鋼球3與所述的第一滾道槽5、第 二滾道槽6形成角接觸。
[0042] 所述的密封圈11為過濾型三唇迷宮密封。過濾型三唇迷宮密封可以過濾泵內油 品中的雜質，使軸承清潔潤滑。
[〇〇43] 本實用新型的領一個目的在於提供一種安裝有深井泵用非對稱斜角四點接觸球 軸承的深井泵。
【權利要求】
1. 深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承，包括外圈、內圈、鋼球、保持器，其特徵在於， 所述的外圈朝向內圈的一側面上設有第一滾道槽，所述的內圈朝向外圈的一側面上設有第 二滾道槽，所述的第一滾道槽的截斷面由第一圓弧和第二圓弧構成，所述的第一圓弧的曲 率大於第二圓弧的曲率，所述的第二滾道槽由第三圓弧和第四圓弧構成，所述的第三圓弧 的曲率小於第四圓弧的曲率；所述的鋼球設置於第一滾道槽和第二滾道槽之間；所述的鋼 球分布於保持器的間隔框內。
2. 如權利要求1所述的深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承，其特徵在於，所述的外 圈、內圈之間設有一對密封圈。
3. 如權利要求1所述的深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承，其特徵在於，所述的第 一圓弧的曲率等於第四圓弧的曲率，所述的第二圓弧的曲率等於第三圓弧的曲率。
4. 如權利要求1所述的深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承，其特徵在於，所述的內 圈受到軸向負荷小於徑向負荷時，所述鋼球與所述的第一滾道槽、第二滾道槽形成四個點 接觸，所述的四個點接觸對稱。
5. 如權利要求1所述的深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承，其特徵在於，所述的內 圈受到軸向負荷大於徑向負荷時所述鋼球與所述的第一滾道槽、第二滾道槽形成角接觸。
6. 如權利要求1所述的深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承，其特徵在於，所述的密 封圈為過濾型三唇迷宮密封。
7. 安裝有如權利要求1至6任一所述的深井泵用非對稱斜角四點接觸球軸承的深井 慄。
【文檔編號】F16C33/58GK203892366SQ201420264551
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月22日 優先權日:2014年5月22日
【發明者】周小林, 柳潔清 申請人:杭州馳創機械有限公司