一種自適應高精度的軸承端面固定零件的製作方法

2023-10-27 19:52:07 2

本發明涉及一種軸承元件，具體涉及一種自適應高精度的軸承端面固定零件。

背景技術：

在高精度的空間運動機構中，主要依靠高精度的軸承實現準確的轉動指向。但由於軸、軸承座和端面固定螺母存在加工誤差，特別是端面固定螺母端面與螺紋的垂直度難以保證，所以傳統的螺母固定方式容易導致軸承安裝後跳動精度下降，從而影響軸系轉動精度，乃至降低軸承使用壽命。本發明設計一種固定零件，優化軸承的端面固定方式，保證其安裝後的跳動精度。

技術實現要素：

為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明設計了一種自適應高精度的軸承端面固定零件。

本發明所採用的技術方案是：

一種自適應高精度的軸承端面固定零件，其包括軸承內圈球面擋圈1、軸承內圈鎖緊螺母2、軸承外圈球面擋圈3和軸承外圈鎖緊螺母4，另外相配合的零件有角接觸球軸承5、軸6和軸承座7。

所述的軸承內圈球面擋圈1為一個不鏽鋼2cr13擋圈，一側端面為平面，另外一側為圓弧凸面。

所述的軸承內圈鎖緊螺母2為一個不鏽鋼2cr13螺紋壓圈，壓圈內圓有螺紋，外圓無螺紋，一側端面為平面，另外一側為圓弧凹面。

所述的軸承外圈球面擋圈3為一個不鏽鋼2cr13擋圈，一側端面為平面，另外一側為圓弧凸面。

所述的軸承外圈鎖緊螺母4為一個不鏽鋼2cr13螺紋壓圈，壓圈內圓無螺紋，外圓有螺紋，一側端面為平面，另外一側為圓弧凹面。

本發明中，軸承內圈球面擋圈1平端面與角接觸球軸承5內圈端面靠緊，凸球面與軸承內圈鎖緊螺母2的球面貼合，軸承內圈鎖緊螺母2與軸6螺紋連接，實現對角接觸球軸承5內圈的固定。軸承外圈球面擋圈3平端面與角接觸球軸承5外圈端面靠緊，凸球面與軸承外圈鎖緊螺母4的球面貼合，軸承外圈鎖緊螺母4與軸承座7螺紋連接，實現對角接觸球軸承5外圈的固定。

本發明的有益效果是：該軸承端面固定零件既可靠的固定了軸承，又通過工藝性、經濟性更好的結構保證了軸承跳動精度。

附圖說明

圖1為自適應高精度的軸承端面固定結構裝配示意圖；圖中：1-軸承內圈球面擋圈，2-軸承內圈鎖緊螺母，3-軸承外圈球面擋圈，4-軸承外圈鎖緊螺母，5-另外相配合的零件有角接觸球軸承，6-軸，7-軸承座。

圖2為軸承外圈端面固定零件示意圖；圖中：a-軸承外圈球面擋圈，b-軸承外圈鎖緊螺母。

圖3為軸承端面固定零件構成的球面副簡圖；圖中：a-凸球面杆，b-凹球面杆。

圖4為軸承端面固定零件受力圖；圖中：l-軸承外圈，m-軸承外圈球面擋圈，n-軸承外圈鎖緊螺母。

具體實施方式

下面結合附圖1、附圖2、附圖3和附圖4，對本發明進一步說明，具體設計如下：

1)軸承外圈端面固定零件

軸承外圈端面固定零件包括軸承外圈球面擋圈和軸承外圈鎖緊螺母。軸承外圈球面擋圈內、外圓沒有螺紋，與軸承座有0.1mm左右間隙，其一側端面為平面，另外端面為半徑r的凸球面。軸承外圈鎖緊螺母內圓無螺紋，外圓有螺紋，其一側端面為平面，另外端面為半徑r的凹球面。軸承外圈球面擋圈與軸承外圈鎖緊螺母組成球面副，兩者之間可以通過球面副進行自由擺動，從而適應軸承外圈端面的位置。

零件裝配過程中，軸承外圈球面擋圈與軸承外圈鎖緊螺母可實現自適應的條件是球面副之間的摩擦力f小於軸承外圈鎖緊螺母擰入的軸向力f在球面切向上的分力ft，即：

f<ft

即：

得到：

按照不鏽鋼之間滑動摩擦係數u＝0.3計算，得到：

r<3.48r

式中：

r—球面副半徑；

r—球面擋圈內半徑；

f—軸承外圈鎖緊螺母擰入的軸向力；

f—球面副上的摩擦阻力；

μ—球面副之間的摩擦係數；

2)軸承內圈端面固定零件

軸承內圈端面固定零件包括軸承內圈球面擋圈和軸承內圈鎖緊螺母。軸承內圈球面擋圈內、外圓沒有螺紋，與軸有0.1mm左右的間隙，其一側端面為平面，另外端面為半徑r的凸球面。軸承內圈鎖緊螺母外圓無螺紋，內圓有螺紋，其一側端面為平面，另外端面為半徑r的凹球面。軸承內圈球面擋圈與軸承內圈鎖緊螺母組成球面副，兩者之間可以通過球面副進行自由擺動，從而適應軸承內圈端面的位置。

零件裝配過程中，軸承內圈球面擋圈與軸承內圈鎖緊螺母可實現自適應的條件是球面副之間的摩擦力f′小於軸承內圈鎖緊螺母擰入的軸向力f′在球面切向上的分力ft′，同1)中的計算，球面副半徑r′與球面擋圈內半徑r′需滿足：

按照不鏽鋼之間滑動摩擦係數u＝0.3計算，得到：

r′<3.48r′

3)精度分析

以外圈為例進行詳述:

假定軸承座與軸承外圈間隙量為0.01mm，配對軸承總寬度為25mm，軸承外徑φ80mm，軸承座內端面相對軸線的垂直度為0.003mm。

a)採用含球面副的軸承外圈端面固定零件對外圈進行固定，假定螺紋軸線相對端面垂直度為0.01mm，則軸承安裝後端面和徑向跳動誤差增加量計算如下：

端面跳動誤差增加量：

由於含球面副的軸承外圈端面固定零件可以適應軸承外圈位置，不帶來額外誤差，所以軸承安裝後外圈的端面跳動誤差增加量即為軸承座內端面相對軸線的垂直度，即0.003mm。

徑向跳動誤差增加量：

徑向跳動誤差增加量即為0.003*25/80mm，即0.0009mm

b)採用普通的端面為平面的軸承外圈鎖緊螺母對外圈進行固定，假定螺紋軸線相對端面垂直度為0.01mm，則軸承安裝後端面和徑向跳動誤差增加量計算如下：

端面跳動誤差增加量：

螺母擰入後，或迫使軸承外圈沿誤差更大的螺母端面發生傾斜，所以軸承安裝後外圈的端面跳動誤差增加量即為軸承鎖緊螺母端面相對螺紋軸線的垂直度，即0.01mm。

徑向跳動誤差增加量：

徑向跳動誤差增加量即為0.01*25/80mm，即0.003mm。

綜上：採用本發明零件對軸承進行端面固定，顯著提高了軸承安裝後的跳動精度。