一種風(fēng)電用滿裝球面滾子軸承的制作方法
【專利摘要】一種風(fēng)電用滿裝球面滾子軸承，其零件包括內(nèi)圈、外圈、滾子、保持架，內(nèi)圈具有雙滾道，外圈滾道為球面，滾子為對稱球面滾子，其特征在于：保持架由優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板沖壓而成，沖壓保持架的軸向截面是由“7”型輪廓，包括滾子裝配孔、工藝倒角、凸起平臺、滾子安裝槽等部位，并對其中的一些具體關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，并經(jīng)過試驗，其具有承載能力極高、使用壽命長、啟動轉(zhuǎn)矩小、能耗低、安全性高等優(yōu)點。
【專利說明】一種風(fēng)電用滿裝球面滾子軸承

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軸承【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種風(fēng)電用滿裝球面滾子軸承結(jié)構(gòu)型式。

【背景技術(shù)】
[0002]球面滾子軸承主要用在風(fēng)電設(shè)備的主軸部位，風(fēng)電機組主軸的作用是支撐輪轂及葉片，并為增速器傳遞轉(zhuǎn)矩。主軸軸承主要承受徑向力，要求具有良好的調(diào)心性能、抗振性能和運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，其一般采用帶黃銅實體保持架的球面滾子軸承，如圖1所示:由外圈1、內(nèi)圈2、滾子3、黃銅實體保持架4組成。受結(jié)構(gòu)設(shè)計原因，該設(shè)計的球面滾子軸承存在內(nèi)圈擋邊21位置有較大的應(yīng)力集中、擋邊位置易開裂、承受載荷能力小、啟動轉(zhuǎn)矩大等缺點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有的風(fēng)電用球面滾子軸承的缺點，本發(fā)明提供另一種風(fēng)電用滿裝球面滾子軸承結(jié)構(gòu)型式，該軸承為滾子引導(dǎo)型，通過整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，尤其是保持架的整體優(yōu)化，并配合內(nèi)外圈以及滾子的優(yōu)化設(shè)計，提高了承載能力、使用壽命和安全性，降低了啟動轉(zhuǎn)矩及能耗。
[0004]本發(fā)明的目的可采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種風(fēng)電用滿裝球面滾子軸承，其零件包括內(nèi)圈、外圈、滾子、保持架，其中，內(nèi)圈具有雙滾道，外圈滾道為球面，滾子為對稱球面滾子，其特征在于:保持架整體是由優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板沖壓而成的，是一個整體結(jié)構(gòu)，沖壓保持架的軸向截面是由“7”型輪廓，保持架中具有滾子裝配孔、工藝倒角、凸起平臺、滾子安裝槽等結(jié)構(gòu)特征，首先，保持架中所述滾子裝配孔的最寬處和軸承中心的連線與軸承徑向截面的夾角等于公稱接觸角a，軸承運轉(zhuǎn)時，外圈外徑與箱體配合，內(nèi)圈受到輪轂及葉片帶來的的徑向力，給位于軸承下部的滾子提供足夠的摩擦力，當(dāng)主軸有足夠的扭矩時，帶動球面滾子軸承的內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，由于摩擦力存在，此時滾子會沿其自身軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，滾子旋轉(zhuǎn)時帶動保持架一起旋轉(zhuǎn)。
[0005]具體地，所述保持架內(nèi)徑分布圓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滾子分布中心圓，且兩者直徑差值為0.5?0.7倍滾子直徑(D)，最優(yōu)的直徑差值為0.6倍滾子直徑，保持架小端內(nèi)徑沿公稱接觸角a傾斜線法線方向向軸承內(nèi)側(cè)延伸成錐筒狀，然后，沿滾子內(nèi)側(cè)端面方向向外延伸至滾子回轉(zhuǎn)中心圓外0.2?0.3倍滾子直徑(D)處，最優(yōu)是滾子回轉(zhuǎn)中心圓外0.25倍滾子直徑處，最后，向滾子外側(cè)方向折彎，折彎后的保持架外徑與滾子回轉(zhuǎn)軸線平行，折彎后延伸至0.3?0.4倍滾子高度處，最優(yōu)是0.35倍滾子高度處。保持架外徑沿周向均勻設(shè)有若干“m”型滾子安裝槽，相鄰的所述“m”型滾子安裝槽之間的橫梁間距為0.8?0.9倍的滾子直徑(D)，最優(yōu)是0.86倍的滾子直徑。滾子安裝槽內(nèi)側(cè)中部設(shè)有與滾子內(nèi)側(cè)端面配合的凸起平點。相對應(yīng)地，在每個“m”型滾子安裝槽徑向內(nèi)側(cè)的錐筒狀的保持架上均勻設(shè)有若干滾子裝配孔，滾子裝配孔和滾子滾動面配合處的形狀為與滾子滾動面圓弧一致的R輪廓，滾子裝配孔與滾子兩側(cè)端面配合的形狀為與公稱接觸角a傾斜線平行的平面。其中，R輪廓為軸承專用術(shù)語，代表的是球面輪廓。
[0006]公稱接觸角a是滾動體與套圈滾道接觸點和軸承中心組成的連線，與軸承徑向平面之間的夾角。a越大,軸承承受軸向載荷的能力就越大。
[0007]所述滾子為對稱球面滾子，滾子內(nèi)側(cè)端面設(shè)置有SR球面，其SR半徑取值在3.5?4倍的滾動面R值之間，最優(yōu)選擇3.8倍的滾動面R值；滾子外側(cè)端面設(shè)置有圓形凹坑，凹坑深度為0.05?0.20mm,最優(yōu)為0.1Omm,凹坑直徑為0.55?0.65倍的滾子端面直徑，最優(yōu)選擇0.625倍的滾子端面直徑。
[0008]其中SR球面是軸承領(lǐng)域一常用術(shù)語，是指以球心為頂點在球的表面切割等于球半徑平方的面積所對應(yīng)的的立體角為一球面弧度。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)勢以及有益效果將在實施例部分結(jié)合構(gòu)造進(jìn)行進(jìn)一步的闡述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]附圖1為傳統(tǒng)的帶黃銅實體保持架的球面滾子軸承結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]附圖2為本發(fā)明的滿裝球面滾子軸承結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖3為本發(fā)明的滾子示意圖。
[0013]附圖4為本發(fā)明保持架的軸向截面示意圖。
[0014]附圖5為本發(fā)明保持架的立體圖。
[0015]圖中:1外圈，2內(nèi)圈，21內(nèi)圈擋邊，3滾子，31SR球面，32圓形凹坑，33滾子滾動面，34滾子回轉(zhuǎn)軸線，Dl保持架內(nèi)徑分布圓，D2滾子分布中心圓，4保持架，41滾子裝配孔，41’橫梁，42R輪廓，43工藝倒角，44保持架小端內(nèi)徑，45保持架外徑，46保持架內(nèi)側(cè)平面，47保持架外側(cè)平面，48凸起平點，49滾子安裝槽。

【具體實施方式】
[0016]結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的具體實施例。
[0017]如附圖2所示:本發(fā)明軸承其零件包括外圈1、內(nèi)圈2、滾子3、保持架4。
[0018]如附圖2至附圖5所示:保持架4的軸向截面為“7”型輪廓，一體式?jīng)_壓成型，保持架內(nèi)徑分布圓Dl遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滾子分布中心圓D2，其直徑差值(D2-D1)為0.5?0.7倍滾子直徑，最優(yōu)的直徑差值為0.6倍滾子直徑。保持架小端內(nèi)徑44沿公稱接觸角a傾斜線法線方向向軸承內(nèi)側(cè)延伸成錐筒狀，然后，沿滾子3內(nèi)側(cè)端面方向向外延伸至滾子回轉(zhuǎn)軸線34外0.2?0.3倍滾子直徑(D)處，最優(yōu)是滾子回轉(zhuǎn)軸線34外0.25倍滾子直徑處，最后，向滾子外側(cè)方向折彎，折彎后的保持架外徑45與滾子回轉(zhuǎn)軸線34平行，折彎后延伸至0.3?0.4倍滾子高度處，最優(yōu)是0.35倍滾子高度處。保持架外徑45沿周向均勻設(shè)有若干“m”型滾子安裝槽49，其相鄰的橫梁間距為0.797?0.913倍的滾子直徑(D)，最優(yōu)是0.863倍的滾子直徑。滾子安裝槽49內(nèi)側(cè)中部設(shè)有與滾子內(nèi)側(cè)端面配合的凸起平點48，用于與滾子內(nèi)側(cè)端面的SR球面配合。相對應(yīng)地，在每個“m”型滾子安裝槽49的徑向內(nèi)側(cè)，即沿保持架小端內(nèi)徑44圍成的錐筒上均勻設(shè)有若干滾子裝配孔41，且“m”型滾子安裝槽49和滾子裝配孔41在數(shù)量和位置上一一對應(yīng)，滾子裝配孔41和滾子滾動面33配合處的形狀為與滾子滾動面33圓弧一致的R輪廓42的形狀，可以方便滾子自保持架的外側(cè)裝入，與滾子3兩側(cè)端面配合的形狀為與公稱接觸角a傾斜線平行的平面。滾子3由保持架滾子安裝槽49外側(cè)裝入保持架裝配孔41內(nèi)。為減小交點處的應(yīng)力集中，滾子裝配孔四個倒角位置設(shè)置工藝倒角43。為了可成對裝配保持架4，保持架內(nèi)側(cè)平面46設(shè)計為豎向平面，保持架內(nèi)側(cè)平面46由保持架4向外折彎成形后車加工而成。由于保持架內(nèi)徑分布圓Dl直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滾子分布中心圓D2，使得相同滾子數(shù)量時保持架兩滾子裝配孔之間的橫梁41’的梁寬比現(xiàn)有的帶黃銅實體保持架設(shè)計的球面滾子軸承梁寬寬很多，因此可在原設(shè)計的基礎(chǔ)上(在橫梁梁寬一致的情況下)每列增加2到4顆滾子，可在保持架的強度不降低的前提下，達(dá)到滿裝滾子狀態(tài)，可使軸承的載荷數(shù)值提高11%?22%。
[0019]如附圖3所示:滾子3為對稱球面滾子，為了優(yōu)化保持架凸起平臺48與滾子內(nèi)側(cè)端面的接觸狀態(tài)，利于潤滑油膜的形成并減小啟動轉(zhuǎn)矩，滾子內(nèi)側(cè)端面設(shè)置有SR球面，其SR半徑取值在3.5?4倍的滾動面(33) R值之間，最優(yōu)選擇3.8倍的滾動面(33) R值；滾子外側(cè)端面設(shè)置有圓形凹坑32,凹坑深度為0.05?0.20mm,最優(yōu)為0.1Omm,凹坑直徑為0.55?0.65倍的滾子端面直徑，最優(yōu)選擇0.625倍的滾子端面直徑。其中，SR和R在圖3中有所表示。
[0020]由上面結(jié)構(gòu)可以看出，本發(fā)明設(shè)計的保持架4采用“7”型輪廓設(shè)計，其內(nèi)徑分布圓Dl遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滾子分布中心圓D2，使得相同滾子3數(shù)量時保持架兩滾子裝配孔之間橫梁41’的梁寬較傳統(tǒng)設(shè)計的帶黃銅保持架的球面滾子軸承梁寬要寬很多，可以在保持架板厚和強度不變的情況下增加2到4顆滾子，達(dá)到滿裝滾子狀態(tài)，使軸承的載荷數(shù)值得到極大提高，額定壽命明顯增加；保持架中的滾子裝配孔41與滾子的滾動面33配合處的的形狀為R輪廓42，方便滾子3由保持架外側(cè)裝入滾子裝配孔41 ;滾子裝配孔41四個交點位置設(shè)置工藝倒角43，避免在交點處產(chǎn)生應(yīng)力集中；通過滾子內(nèi)側(cè)端面SR球面31和外側(cè)端面圓形凹坑32的優(yōu)化設(shè)置，使得保持架與滾子端面之間的潤滑油膜更加易于形成，潤滑性能提高，并極大地降低了啟動轉(zhuǎn)矩，減少了風(fēng)電機組的能量損耗；取消傳統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)圈擋邊21，避免該處可能產(chǎn)生的應(yīng)力集中以及擋邊破裂隱患。綜上所述，本發(fā)明具有承載能力極高、使用壽命長、啟動轉(zhuǎn)矩小、能耗低、安全性高等優(yōu)點。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)電用滿裝球面滾子軸承，其零件包括內(nèi)圈、外圈、滾子、保持架，內(nèi)圈具有雙滾道，外圈滾道為球面，其特征在于:保持架由優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板沖壓而成，所述保持架的軸向截面是“7”型輪廓，所述保持架內(nèi)徑分布圓小于滾子分布中心圓，且兩者直徑差值為0.5?0.7倍滾子直徑(0)，所述保持架小端內(nèi)徑沿公稱接觸角3傾斜線法線方向向軸承內(nèi)側(cè)延伸成錐筒狀，然后，所述保持架沿滾子內(nèi)側(cè)端面方向向外延伸至滾子回轉(zhuǎn)中心圓外0.2?0.3倍滾子直徑(0)處，最后，所述保持架向滾子外側(cè)方向折彎，折彎后的保持架外徑與滾子回轉(zhuǎn)軸線平行，折彎后延伸至0.3?0.4倍滾子高度(?)處，所述保持架外徑沿周向均勻設(shè)有若干“III”型滾子安裝槽，相鄰的所述“III”型滾子安裝槽之間的橫梁間距為0.8?0.9倍的滾子直徑①)，所述“!II”型滾子安裝槽內(nèi)側(cè)中部設(shè)有與滾子內(nèi)側(cè)端面配合的凸起平點，相對應(yīng)地，在每個“III”型滾子安裝槽內(nèi)側(cè)的錐筒狀的保持架上均勻設(shè)有若干滾子裝配孔，所述滾子裝配孔的最寬處和軸承中心的連線與軸承徑向截面的夾角等于公稱接觸角1所述滾子裝配孔和滾子滾動面配合處的形狀為與滾子滾動面圓弧一致的I？輪廓，所述滾子裝配孔與所述滾子兩側(cè)端面配合的形狀為與公稱接觸角3傾斜線平行的平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電用滿裝球面滾子軸承，其特征是，所述滾子為對稱球面滾子，所述滾子內(nèi)側(cè)端面設(shè)置有部球面，其部半徑取值在3.5?4倍的滾動面I？值之間，所述滾子外側(cè)端面設(shè)置有圓形凹坑，所述凹坑深度為0.05111111?0.20111111,所述凹坑直徑為0.55?0.65倍的滾子端面直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)電用滿裝球面滾子軸承，其特征是，所述31？半徑最佳取值為3.8倍的滾動面I？值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)電用滿裝球面滾子軸承，其特征是，所述凹坑深度最優(yōu)為0.10111111,凹坑直徑最優(yōu)為0.625倍的滾子端面直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種風(fēng)電用滿裝球面滾子軸承，其特征是，所述保持架內(nèi)徑分布圓小于滾子分布中心圓，且兩者直徑差最優(yōu)取值為0.6倍滾子直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種風(fēng)電用滿裝球面滾子軸承，其特征是，所述保持架沿滾子內(nèi)側(cè)端面方向向外延伸至滾子回轉(zhuǎn)中心圓外的最優(yōu)取值為0.25倍滾子直徑處。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種風(fēng)電用滿裝球面滾子軸承，其特征是，折彎后的保持架外徑與滾子回轉(zhuǎn)軸線平行，折彎后延伸的最優(yōu)取值為0.35倍滾子高度處。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種風(fēng)電用滿裝球面滾子軸承，其特征是，所述“III”型滾子安裝槽之間的橫梁間距最優(yōu)取值為0.86倍的滾子直徑(0)。
【文檔編號】F16C33/46GK104314985SQ201410502215
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】燕敬祥, 張士玉, 於先橋, 丁喜榮, 任慶華, 馮冰, 王天齊 申請人:山東凱美瑞軸承科技有限公司