有微小遊隙值的成套空心滾子軸承的製作方法

2023-05-05 09:23:41 1

專利名稱：有微小遊隙值的成套空心滾子軸承的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種適用於各種迴轉機械的滾子軸承，特別適用於印刷機械及金屬切削工具機等精密機械的主軸軸承。
現有的單列及多列空心圓柱滾子軸承，例美國專利3930693、中國專利GG86 209983及88 2007084等，雖具有高剛度、高精度等優點，但它們共同的缺點是軸承在出廠時不能成套，只能以散件形式供給用戶，在裝機時同軸一起精磨內圈滾道，再進行裝配。如果軸承裝配成套出廠，由於空心滾子有較大預過盈值，軸承的內圈與外圈尺寸及形狀將發生變化，成為非標準值。且軸承成品無法進行尺寸及旋轉精度檢查，軸承是否合格無法判斷。
申請號為92014154.3的「有微小過盈值的成套空心滾子軸承」專利，在解決這個問題方面邁進了一步。然而在1992年開始生產及在用戶中推廣該種成套空心滾子軸承時，發現存在以下問題1、軸承的原始過盈值(1-6微米)在生產中容易超差(且在軸承裝配後無法檢測其過盈值大小)，該誤差除了內外圈滾道及滾子直徑尺寸的測量誤差和計算誤差之外，尚有因溫度變化而產生的熱變形(即熱誤差)，例Φ200毫米直徑的軸承外圈滾道，在室溫變化為1℃時，其直徑尺寸就有2微米的變化，又如在測量滾子直徑時因人手溫度對測量結果一般也有變化，即使在20℃恆溫條件下，軸承的內外圈及滾子直徑等三種零件由於在恆溫間存放先後時間不同，對尺寸也有影響，總的累計起來可造成4-5微米的誤差。所以要控制軸承產品的過盈值，只能靠裝配前對軸承的內外圈及滾子等三種零件的直徑尺寸及計算結果進行多人、多次地檢測、校核來解決。
對於應用高速的空心圓柱滾子軸承，其要求裝機後總的過盈值在5微米左右，此時軸承原始過盈值的超差將對軸承性能有很大的影響。此外，當用戶要求提供每套軸承的真實原始過盈值時，往往無法滿足。
2、所謂「微小過盈值」軸承，是指軸承的原始過盈值與其裝配後的軸承總過盈值相比是微小的。然而對於較高速的空心滾子軸承要求裝機後的總過盈值為5-10微米(Dn值大於0.3×106時取下限值)時，微小過盈值的成套空心滾子軸承已不適用。因為如果要保證軸承內孔與主軸軸頸有可靠的過盈配合，具有原始過盈值為5微米的空心滾子軸承，其裝配後軸承的總過盈值就會達到15-20微米，這會使軸承在高速運轉時產生很大的熱量，以致使軸承不能正常工作。
3、在應用上佔絕大多數的雙列具有微小過盈值的空心滾子軸承，由於在裝配時軸承需在加熱後進行(即俗稱熱裝)，滾子易產生歪斜，進而卡死軸承不轉等現象，給用戶在使用上帶來極大不便和困難。
致所以產生這種現象，可從有過盈值時軸承外圈滾道對滾子歪斜的控制作用來分析。如附


圖1及圖2所示，若過盈值為零，則滾子與滾道為線接觸，滾子滾道間的間隙處處為零；若滾子歪斜α角時，則沿滾子母線截面與內外滾道交線為橢圓的一部分，很明顯內圈滾道與滾子只有一點接觸，內圈對滾子歪斜無控制作用。軸承外圈滾道與滾子母線接觸後僅B2點無過盈，其餘各點皆有過盈值，且以B1及B3點為最大。換句話說即在A-A截面上滾道B1′B3′的滾道直徑小於α＝0時，B1、B3點的滾道直徑，即外圈滾道對滾子歪斜有控制作用。
正因為如此，在空心圓滾子軸承中可以去掉雙列軸承的中擋邊，如中國專利GG88200708.4，88216590.9及申請號為93104154.3「具有微小過盈值的成套空心滾子軸承」專利中均採用了無中擋邊的雙擋邊結構，然而成套空心滾子軸承在裝配時，一般採用整體加熱至80-100℃後裝至主軸軸頸上。由於主軸是冷的，故套裝後軸承內圈溫度很快下降，而使軸承內出現0.10-0.20毫米(即100-200微米)的間隙。如附圖3所示，在重力作用下，外圈下垂，下半部滾子滾落並彼此擠靠在一起，因而在軸承上部出現較大的圓周間隙H(滾子間的圓周間隙h集中在一起)。雙列空心滾子在失去外滾道控制的情況下，在重力作用下產生歪斜，在具有較大圓周間隙H處，滾子的一個端面可歪斜到另一列滾道內，從而使滾子傾斜角度顯著加大，如附圖4所示。當軸承滾子及外圈溫度冷卻到室溫時，不僅恢復了軸承的原始過盈值，而且由於軸承孔與軸的過盈裝配而獲得了附加過盈值。由於滾子產生了很大歪斜，外圈滾道的控制作用使滾子B1、B3部分產生很大的變形，因而使滾子卡死，軸承無法轉動。
為防止滾子卡死，目前軸承在熱裝過程中，靠裝配工人不斷地轉動外圈，以糾正滾子傾斜，直到軸承冷卻到徑向間隙小於零為止。這過程約需20分鐘，因此用戶安裝使用十分不便，迫切希望改進。
同樣在具有微小過盈值軸承的運輸過程中，由于振動也會導致上述滾子歪斜現象，雖然發生率較小，但用手轉動也很困難，並往往認為軸承是廢品。
4、由於具有過盈值的軸承成品摩擦力矩大，在作旋轉精度檢查時，工人轉動起來很費勁。特別是對原始過盈值在4-6微米的軸承，轉動更是困難。從理論上講，對這類軸承作旋轉精度檢查是可能的，但在批量生產當中，對這種成品軸承的檢驗是行不通的。
5、在軸承採用油脂潤滑時，由於是滿裝滾子，滾子間的圓周間隙小，因此軸承內存油脂的空間也就小。當滾子與滾道呈線接觸時，滾子在滾動時就會將油脂擠掉，因此在運轉時軸承滾道中部經常發生缺油現象，導致滾道燒傷膠合。所以現有的雙列具有微小過盈值的空心圓柱滾子軸承只適於用油潤滑。
由於存在上述缺點和問題，儘管具有微小過盈值的成套空心滾子軸承具有許多優點，但給用戶和生產廠來了很多不便和困難，且使用場合也受到限制，本實用新型的目的就在於克服和解決上述缺點，提供一種具有性能優異、易於推廣，便於組織批量生產的空心圓柱滾子軸承。
本實用新型的目的是這樣實現的一種具有微小遊隙值的成套空心滾子軸承，由外圈、內圈和空心圓柱滾子所組成，其特徵在於成套軸承具有微小的遊隙值，其基本的遊隙值C＝0-5微米，外圈或內圈滾道上每列滾道由兩個擋邊作為空心圓柱滾子的滾動引導，且軸承在使用時應滿足推薦的0.01-0.045毫米的裝機附加過盈值Δ附。
這種空心圓柱滾子軸承，除了在遊隙值小、公差範圍較嚴之外，與一般軸承是一樣的。因此，在生產上帶來了極大的方便，並且軸承在裝配後可對成品的遊隙值進行100％的檢驗。凡遊隙值不合格者，可返回裝配車間進行重新選配。當用戶需要提供每套軸承實際遊隙值以及需要提供遊隙值大於5微米的特殊遊隙組軸承(即遊隙值為專用遊隙值Δ1)，生產廠都可容易地滿足。
空心圓柱滾子軸承的裝機附加過盈值Δ附的確定，由機器設計人員根據軸承廠提供的空心滾子軸承樣本推薦的數據，結合機器工況和要求來定，進而確定軸頸尺寸(少數情況軸頸為殼體孔徑)。
Δ附＝Δ總+C式中Δ總——軸承裝機後的總過盈值(取絕對值)C———成套空心滾子軸承的遊隙值(取絕對值)Δ總＝2Δ滾子＝2P額/G徑其中Δ滾子——與最大額定負荷P額相對應的滾子預過盈值G徑——軸承徑向靜剛度根據軸承樣本提供的P額及G徑可以計算出Δ總，根據機器工況可以增大或減小P額的數值。
對於高速動轉的軸承雖然Δ總很小，但與遊隙值之和為Δ附，一般情況下均可使軸和軸承孔達到可靠地配合；當Δ總太大時也可訂購較大遊隙組的成套空心圓柱滾子軸承。
為防止雙列空心滾子在裝配和運輸過程中滾子歪斜，在滾道上增加了中擋邊，形成兩列滾道。滾子與兩擋邊的軸向間隙為0.05-0.15毫米，每列滾子都由兩個擋邊導向。這樣當外圈滾道對滾子失去控制作用時，滾子擋邊導向不會發生滾子歪斜、卡死現象。
為改善軸承潤滑條件，在中擋邊4及兩側擋邊處增加了油溝6，並在中擋邊上開有潤滑用環形槽5和通油孔8，這樣增加了兩列滾子之間的儲油空間9及滾道上兩條儲油溝6以及補充潤滑油脂的通路(見附圖5)。環形槽的尺寸及通油孔數量與尺寸由軸承尺寸及要求而定。
本實用新型的優點1、克服了現有成套空心圓柱滾子軸承原始過盈值無法測量以及經常超差的缺點，保證了軸承工作時的最佳過盈值及工作性能。
2、將工作時有較大過盈值的特殊軸承，設計為產品出廠時具有微小遊隙值，這就使與普通軸承一樣。因而在生產、裝配及檢驗用工藝、儀器及設備上等與高精度普通軸承相同，這既保證了軸承質量，又利於軸承的批量生產。
4、顯著地擴大了成套空心滾子軸承的應用領域，例如在高速及較高速運轉場合、在油脂潤滑場合方面的應用。
5、克服了現有成套空心滾子軸承在裝配及運輸中滾子歪斜造成的軸承卡死不能轉的關鍵問題，為成套空心滾子軸承的推廣應用掃清了障礙。
6、增加中擋邊後，為軸承外圈增加了一道環形筋，使外圈剛度增加。從而在軸承裝到主軸軸頸上以及在軸承增加了裝配過盈量後，裝配過盈值主要由空心滾子的變形來承擔，這樣外圈變形就減小，有利軸承往箱體孔內的裝配。
說明書附圖
圖1 為現有技術的空心圓柱滾子軸承，滾子歪斜、卡死不轉原因分析圖。
圖2 為
圖1的A-A剖視圖圖3 為軸承在熱裝時歪斜加大情況圖圖4 為圖3取掉外圈後之展開圖圖5 本實用新型實施例之一圖6 為本實用新實施例之二實施例實施例一，如附圖5所示，為用於印刷機械滾桶的有微小遊隙值的成套雙列空心圓柱滾子軸承，外徑為Φ210毫米，內徑Φ140毫米，寬度60毫米。內圈1為無擋邊結構，外圈2為雙列滾道，由雙外擋邊10及中擋邊4構成，空心圓柱滾子3外徑為Φ15毫米，空心度70％，長度22毫米，每列滾子數為36。選配軸承使其遊隙為0-5微米。滾子與滾道的軸向間隙為0.08-0.15毫米。推薦的軸承裝機附加過盈量為0.035±0.005毫米，環形油槽5的半徑為R6，油孔8的直徑為Φ2毫米，共有4個，6為油溝，7為遊隙，C＝0.0025＝0.0025毫米，9為儲油空間。
實施例二如圖6所示，它用於內圓磨床的磨頭，系一種有微小遊隙值的高速單列空心圓柱滾子軸承，外徑為Φ62毫米，內徑Φ30毫米，寬度16毫米，空心圓柱滾子外徑為Φ8毫米，空心度70％，長度為9毫米，內圈為雙擋邊，外圈為無擋邊結構。由於高速運轉，軸承過盈值很小，故選用特殊遊隙Δ1＝0.008±0.002毫米，推薦的裝機附加過盈量Δ附＝0.014±0.002毫米。滾子與滾道間的軸向間隙為0.008-0.12毫米。
權利要求1.一種有微小遊隙值的成套空心滾子軸承，由外圈、內圈和空心圓柱滾子組成，其特徵在於成套軸承具有微小遊隙值，其基本組的遊隙值C＝0-5微米、外圈或內圈滾道上每列滾道由兩個擋邊作為空心圓柱滾子的滾動導引，且軸承在使用時應滿足推薦的0.01-0.045毫米的裝機附加過盈值Δ附。
2.根據權利要求1所述的軸承，其特徵是軸承可以選用超過基本遊隙值的專用遊隙值Δ1。
3.根據權利要求1或2所述的軸承，其特徵是軸承使用時應滿足推薦了裝機附加過盈值Δ附再加上專用遊隙值的平均值。
4.根據權利要求1所述的軸承，其特徵是雙列軸承外圈中部開有環形油槽和通油孔。
5.根據權利要求1或4所述的軸承，其特徵是雙列軸承外圈中的環形油槽尺寸R和通油孔直徑及數量根據軸承尺寸及要求而定。
6.根據權利要求1所述的軸承，其特徵是外圈或內圈上的滾道數目為雙列或單列。
7.根據權利要求1所述的軸承，其特徵是雙列空心圓柱滾子軸承可以使用油脂潤滑。
專利摘要本實用新型涉及一種有微小遊隙值的成套空心滾子軸承，特別適用於印刷機械及金屬切削工具機等精密機械的主軸軸承。它是一種無保持架的滿裝空心圓柱滾子軸承，由外圈、內圈和空心圓柱滾子組成，其特徵在於成套軸承具有微小的遊隙值，其基本組的遊隙值C=0-5微米，外圈或內圈滾道上每列滾道由兩個擋邊作為空心圓柱滾子的滾動引導，且軸承使用時應滿足推薦的0.01-0.045毫米的裝機附加過盈值△
文檔編號F16C19/22GK2242992SQ9422235
公開日1996年12月18日 申請日期1994年9月28日 優先權日1994年9月28日
發明者張立芳, 李淑蘭, 張從選 申請人:北京軸承廠