橢圓滾道的單排球式迴轉支承及其加工方法
2023-05-17 22:23:56 1
專利名稱：橢圓滾道的單排球式迴轉支承及其加工方法
技術領域：
本發明涉及一種具有橢圓滾道的單排球式迴轉支承及其加工方法。
背景技術：
迴轉支承作為工程機械和建築機械的重要基礎元件，是一切兩部分之間需作相對迴轉、又需要同時承受軸向力、徑向力、傾覆力矩的機械所必需的重要傳力元件，除為挖掘機、塔吊、汽車吊及各類起重機配套外，還廣泛應用於輕工機械、港口機械、冶金機械、醫療機械、工業機器人、隧道掘進機、堆取料機、遊藝設備、飛彈發射架、雷達天線等。迴轉支承按其結構型式分為四大類單排球式，三排柱式，交叉滾柱式，雙排球式。滾道中心直徑在2米以內的迴轉支承，首選型式為單排球式，目前單排球式佔市場的90％以上。現在通用的單排球式迴轉支承的滾道型式為桃形即為雙圓弧雙圓心(見附圖1)，R/r＞1，上下滾道對稱。滾道淬火硬度、淬硬層深度、滾道曲率半徑和接觸角是影響桃形滾道迴轉支承的承載能力和使用壽命的四個重要參數。滾道淬火硬度受鋼球表面硬度限制只能為55～60HRC，從這方面提高承載能力作用有限；淬硬層深度只要大於規定值即可，加深淬硬層深度除了會提高淬火成本外，並不能在提高承載能力方面有大的作用；接觸角增大會增加滾道邊口壓潰的可能，也不宜通過增大接觸角的方法來提高迴轉支承的承載能力；滾道曲率半徑與鋼球半徑的比值一般為1.04～1.08，比值越小承載能力越大，但是比值越小滾道形狀精度的控制難度越大。在現有的工藝條件下，不能通過減小滾道曲率比的方法來提高迴轉支承的承載能力。
發明內容
本發明目的是提供一種提高滾道承載能力，進而提高迴轉支承的工作性能和壽命的橢圓滾道的單排球式迴轉支承及其加工方法。
本發明橢圓滾道的單排球式迴轉支承是這樣設計的。將單排球式迴轉支承的滾道型式改為橢圓形，橢圓滾道的長半軸、短半軸參數可以根據鋼球曲率半徑、滾道與鋼球接觸點的曲率半徑和接觸角計算出。橢圓滾道的長半軸、短半軸計算公式如下a=2rsin2t2-2tcos2]]>b=2r2sin22-2tcos2]]>上式中a——橢圓滾道的長半軸；b——橢圓滾道的短半軸；r——鋼球曲率半徑；t——滾道與鋼球接觸點的曲率半徑R與鋼球曲率半徑r的比值，R/r；β——鋼球與滾道的接觸角。
參數t、β可憑經驗選取，一般曲率比t取值範圍為1.02～1.10，接觸角β取值範圍為35°～50°。
橢圓滾道的單排球式迴轉支承的加工(1)根據計算所得到的橢圓滾道的長半軸a、短半軸b，採用數控車床對橢圓滾道進行半精加工；
(2)滾道淬火採用中頻感應淬火；(3)應用數控滾道專用磨床對橢圓滾道進行成形磨削。
研究表明，將桃形滾道改成橢圓形，滾道形狀精度更易控制，並且由於橢圓滾道是變曲率的滾道，在接觸角變化時，接觸點的滾道曲率做相應的改變，因此能夠改善鋼球和滾道的接觸應力狀態，提高滾道承載能力，進而提高迴轉支承的工作性能和壽命。採用橢圓滾道後，在滾道淬火硬度、淬硬層深度和接觸角相同的情況下，迴轉支承的承載能力可以提高33％。
圖1是現有的單排球式迴轉支承的滾道形狀示意圖。
圖2是本發明單排球式迴轉支承的橢圓滾道形狀示意圖。
具體實施例方式
從圖2可以看出，單排球式迴轉支承的滾道型式設計為橢圓形。當單排球式迴轉支承的滾道參數取值為鋼球曲率半徑r＝9.922mm、接觸點的滾道曲率半徑與鋼球曲率半徑的比值t＝1.04和接觸角β＝50°。根據如下公式a=2rsin2t2-2tcos2]]>b=2r2sin22-2tcos2]]>求出橢圓滾道的長半軸a＝10.412mm、短半軸b＝10.065mm按照以上計算得到的尺寸，首先是應用數控車床進行該種橢圓形滾道的半精加工。數控車削的滾道曲面形狀規則、表面粗糙度低、滾道邊口圓弧倒角半徑一致，且與滾道面平滑連接。規則的滾道曲面，使淬硬層深度均勻成為可能，平滑連接的倒角避免了淬火時的「尖角效應」，根除了滾道邊口易淬裂的缺陷。數控車削的橢圓滾道曲面，除表面粗糙度外，其餘尺寸與磨削後的滾道曲面完全一致，因此滾道的磨削餘量很小。
然後應用中頻感應加熱的方法對半精加工的橢圓滾道進行表面熱處理，淬火硬度為55～60HRC，淬硬層深度大於2.8mm。
最後對回火後的橢圓滾道進行成形磨削加工。成形磨削中最重要的是砂輪修整，利用數控滾道專用磨床的三坐標聯動裝置通過程序控制砂輪的修整成型能達到很好的效果。從原理上避免了對刀和近似修整而產生的誤差，滾道形狀和原始接觸角得到有效保證。數控滾道專用磨床的位置控制精度可以滿足磨削加工中的微量進給，提高滾道的加工精度。
權利要求
1.一種橢圓滾道的單排球式迴轉支承，其特徵是該單排球式迴轉支承的滾道型式設計為橢圓形，橢圓滾道的長半軸、短半軸參數計算公式如下a=2rsin2t2-2tcos2]]>b=2r2sin22-2tcos2]]>上式中a——橢圓滾道的長半軸；b——橢圓滾道的短半軸；r——鋼球曲率半徑；t——滾道與鋼球接觸點的曲率半徑R與鋼球曲率半徑r的比值，R/r；β——鋼球與滾道的接觸角。參數t、β可憑經驗選取，一般曲率比t取值範圍為1.02～1.10，接觸角β取值範圍為35°～50°。
2.根據權利要求1所述的橢圓滾道的單排球式迴轉支承的加工方法，其加工方法是(1)單排球式迴轉支承滾道的設計計算，橢圓滾道的長半軸a、短半軸b參數計算公式如下a=2rsin2t2-2tcos2]]>b=2r2sin22-2tcos2]]>上式中a——橢圓滾道的長半軸；b——橢圓滾道的短半軸；r——鋼球曲率半徑；t——滾道與鋼球接觸點的曲率半徑R與鋼球曲率半徑r的比值，R/r；β——鋼球與滾道的接觸角。參數t、β可憑經驗選取，一般曲率比t取值範圍為1.02～1.10，接觸角β取值範圍為35°～50°；(2)根據計算所得到的橢圓滾道的長半軸a、短半軸b，採用數控車床對橢圓滾道進行半精加工；(3)滾道淬火採用中頻感應淬火；(4)應用數控滾道專用磨床對橢圓滾道進行成形磨削。
全文摘要
本發明公開了一種橢圓滾道的單排球式迴轉支承。其主要特點是將單排球式迴轉支承的滾道型式改為橢圓形，橢圓滾道的長半軸、短半軸參數可以根據鋼球曲率半徑、滾道與鋼球接觸點的曲率半徑和接觸角計算出。橢圓滾道的長半軸、短半軸計算公式如上。該發明迴轉支承可顯著提高工作性能和壽命，迴轉支承的承載能力可以提高33％。
文檔編號F16C33/64GK1865725SQ20061003918
公開日2006年11月22日 申請日期2006年3月30日 優先權日2006年3月30日
發明者侯寧, 梅幫明, 許麗華 申請人:馬鞍山統力迴轉支承有限公司