一種外引導(dǎo)高速球軸承用保持架的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高速滾動(dòng)軸承組件，特別涉及一種外引導(dǎo)高速球軸承用保持架。
【背景技術(shù)】
[0002]滾動(dòng)軸承廣泛應(yīng)用于各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械之中，是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的重要組成部件。隨著高速、超高速機(jī)床的發(fā)展，對(duì)支承主軸的軸承的高速運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的要求也越來(lái)越高。滾動(dòng)軸承其運(yùn)行狀態(tài)對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的整體性能具有決定性的影響。
[0003]保持架結(jié)構(gòu)參數(shù)直接影響軸承的動(dòng)態(tài)性能，無(wú)論何種潤(rùn)滑方式以及引導(dǎo)方式下，保持架兜孔、鋼球及引導(dǎo)擋邊之間均被一層彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑油膜隔開(kāi)，保持架對(duì)潤(rùn)滑油產(chǎn)生牽引力，同時(shí)由于存在引導(dǎo)間隙和兜孔間隙，致使保持架旋轉(zhuǎn)中心與軸承中心存在偏心運(yùn)動(dòng)。因此，保持架在潤(rùn)滑油的拖動(dòng)力作用下產(chǎn)生振擺、回跳的偏心碰撞運(yùn)動(dòng)。
[0004]此外，軸承在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠受到較大的離心力作用。為了減小滾動(dòng)體的離心力，高速軸承中滾珠的直徑通常較小，同時(shí)為了滿足一定的承載要求，滾珠的數(shù)量較多，這使得保持架的相鄰兜孔間的橫梁寬度變窄，因而強(qiáng)度較弱。當(dāng)滾珠推動(dòng)保持架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在接觸點(diǎn)上滾珠相對(duì)于兜孔側(cè)壁由內(nèi)向外運(yùn)動(dòng)，在接觸間隙入口處由于潤(rùn)滑油的沖刷作用，兜孔底部容易發(fā)生磨損。當(dāng)磨損發(fā)展到一定程度后，橫梁會(huì)斷裂。
[0005]高速主軸軸承通常采用油氣潤(rùn)滑，無(wú)論內(nèi)、外圈均為單擋邊，或其中一個(gè)是雙擋邊。由于高速軸承的保持架兜孔間隙較小，并且潤(rùn)滑油的供給僅在軸承單邊擋邊處，因此，在保持架的內(nèi)外側(cè)之間，潤(rùn)滑油的流動(dòng)性較差，常常會(huì)引起保持架局部溫度過(guò)高。此外，當(dāng)保持架采用外引導(dǎo)結(jié)構(gòu)時(shí)，保持架外徑與外圈擋邊產(chǎn)生的微滑動(dòng)摩擦還會(huì)引起自激振動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，解決目前現(xiàn)有高速機(jī)床主軸軸承服役的可靠性問(wèn)題，保證滾動(dòng)軸承高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)潤(rùn)滑良好、溫升較低，具有較高的穩(wěn)定性，本發(fā)明的目的在于提供一種外引導(dǎo)高速球軸承用保持架，能夠減少高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的保持架和外圈之間的接觸碰撞所引起的振動(dòng)，抑制保持架和外圈之間的微滑動(dòng)摩擦、降低軸承轉(zhuǎn)矩。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0008]—種外引導(dǎo)高速球軸承用保持架，包括設(shè)置在軸承外圈I和軸承內(nèi)圈2之間的本體5，本體5由環(huán)狀體4以及環(huán)狀體4上的兜孔9構(gòu)成，兜孔9在環(huán)狀體4上周向等間隔設(shè)置，兜孔9內(nèi)裝有旋轉(zhuǎn)支承軸承外圈I與軸承內(nèi)圈2的滾珠3;所述兜孔9的內(nèi)面上設(shè)置有4個(gè)徑向槽12，徑向槽12將兜孔9周向上分割成相對(duì)設(shè)置的一對(duì)球形內(nèi)面6b、一對(duì)圓柱形內(nèi)面7b;徑向槽12將兜孔9軸向上分割成相對(duì)設(shè)置的一對(duì)球形內(nèi)面6a、一對(duì)圓柱形內(nèi)面7a;圓柱形內(nèi)面7b的內(nèi)徑側(cè)端部設(shè)置了凸臺(tái)11;圓柱形內(nèi)面7b的內(nèi)徑側(cè)端部設(shè)有圓柱形導(dǎo)向面8，圓柱形導(dǎo)向面8為滾珠3提供導(dǎo)向。
[0009]所述的兜孔9外端口的半徑r2小于滾珠半徑rl，兜孔9圓柱形內(nèi)面的半徑r3大于滾珠半徑rl。
[0010]所述的圓柱形導(dǎo)向面8的曲率半徑r4等于兜孔的圓柱形內(nèi)面7b的半徑r3。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
[0012]1、由于圓柱形內(nèi)面7b的內(nèi)徑側(cè)端部設(shè)置了凸臺(tái)11，所以增加了保持架兜孔之間的橫梁強(qiáng)度，防止保持架橫梁發(fā)生磨損與斷裂。
[0013]2、由于兜孔9的內(nèi)面上設(shè)置有4個(gè)徑向槽12，徑向槽12將兜孔9周向上分割成相對(duì)設(shè)置的一對(duì)球形內(nèi)面6b、一對(duì)圓柱形內(nèi)面7b;徑向槽12將兜孔9軸向上分割成相對(duì)設(shè)置的一對(duì)球形內(nèi)面6a、一對(duì)圓柱形內(nèi)面7a;因此能夠使保持架本體5的外徑側(cè)1a與內(nèi)徑側(cè)1b相互間的潤(rùn)滑油的流動(dòng)性提高，可以減小本體5和軸承外圈I之間的微滑動(dòng)摩擦以及抑制因潤(rùn)滑油攪拌而引起的發(fā)熱。
[0014]3、由于設(shè)置有圓柱形導(dǎo)向面8，因此滾珠3與圓柱形導(dǎo)向面8為點(diǎn)接觸，所以在接觸部位剪切潤(rùn)滑油時(shí)的剪切力小，軸承轉(zhuǎn)矩能夠大幅度降低。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意剖面圖。
[0016]圖2為本發(fā)明圖1的縱斷側(cè)視圖。
[0017]圖3為本發(fā)明圖1所示保持架的俯視圖。
[0018]圖4為本發(fā)明在角接觸球軸承高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步表述。
[0020]參照?qǐng)D1，一種外引導(dǎo)高速球軸承用保持架，包括設(shè)置在軸承外圈I和軸承內(nèi)圈2之間的本體5，本體5由合成樹脂的模制品構(gòu)成。作為合成樹脂，采用了玻璃纖維或碳纖維等填料的聚酰胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)和聚醚硫烷(PES)，體5由環(huán)狀體4以及環(huán)狀體4上的兜孔9構(gòu)成，兜孔9在環(huán)狀體4上周向等間隔設(shè)置，兜孔9內(nèi)裝有旋轉(zhuǎn)支承軸承外圈I與軸承內(nèi)圈2的滾珠3;軸承在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，本體5由于離心力的作用而直徑增大，這時(shí)滾珠3相對(duì)于兜孔9向內(nèi)移動(dòng)，因?yàn)槎悼變?nèi)側(cè)面為圓柱形內(nèi)面7a、7b，所以不會(huì)導(dǎo)致滾珠3與保持架兜孔9緊密接觸或卡死。
[0021]參照?qǐng)D1和圖3，所述兜孔9的內(nèi)面上設(shè)置有4個(gè)徑向槽12，徑向槽12將兜孔9周向上分割成相對(duì)設(shè)置的一對(duì)球形內(nèi)面6b、一對(duì)圓柱形內(nèi)面7b;徑向槽12將兜孔9軸向上分割成相對(duì)設(shè)置的一對(duì)球形內(nèi)面6a、一對(duì)圓柱形內(nèi)面7a;因此能夠使保持架本體5的外徑側(cè)1a與內(nèi)徑側(cè)1b相互間的潤(rùn)滑油的流動(dòng)性提高，可以減小本體5和軸承外圈I之間的微滑動(dòng)摩擦以及抑制因潤(rùn)滑油攪拌而引起的發(fā)熱；
[0022]圓柱形內(nèi)面7b的內(nèi)徑側(cè)端部設(shè)置了凸臺(tái)11，由于考慮了滾珠3的離心力，當(dāng)滾珠3推動(dòng)本體5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在接觸點(diǎn)Al上滾珠3相對(duì)于兜孔側(cè)壁由內(nèi)向外運(yùn)動(dòng)，在接觸間隙入口處由于潤(rùn)滑油的沖刷作用，兜孔9底部容易發(fā)生磨損。凸臺(tái)11增加了保持架兜孔之間的橫梁強(qiáng)度，可以防止兜孔9底部發(fā)生磨損。
[0023]參照?qǐng)D1，所述的兜孔9外端口的半徑r2小于滾珠半徑rl，兜孔9圓柱形內(nèi)面7b的半徑r3大于滾珠半徑rl，能夠減少高速旋轉(zhuǎn)時(shí)保持架和外圈之間的接觸碰撞所引起的軸承振動(dòng)。
[0024]參照?qǐng)D2、圖4，本體5周向上對(duì)向的一對(duì)圓柱形內(nèi)面7a、7b的內(nèi)徑側(cè)端部設(shè)有被滾珠3導(dǎo)向的圓柱形導(dǎo)向面8;為了便于滾珠3的安裝，使各圓柱形導(dǎo)向面8的曲率半徑r4等于兜孔的圓柱形內(nèi)面7b的半徑r3。滾珠3與圓柱形導(dǎo)向面8的曲率半徑差變大，由于該較大的曲率半徑差，由滾珠3的自旋而剪切潤(rùn)滑油時(shí)的剪切力變小，可降低軸承轉(zhuǎn)矩。當(dāng)本體5發(fā)生軸向移動(dòng)，與滾珠3的接觸點(diǎn)Al也只能向本體5軸向移動(dòng)。為此，本體5上不會(huì)發(fā)生徑向的推力，能夠防止本體5的振擺回轉(zhuǎn)。
[0025]在本發(fā)明的工作原理為:
[0026]保持架兜孔9外端口的直徑小于滾珠直徑，內(nèi)端口的直徑大于滾珠3直徑，能夠減少高速旋轉(zhuǎn)時(shí)保持架本體5和滾珠3之間的接觸碰撞，從而減小軸承振動(dòng)。在兜孔9的圓柱形內(nèi)面的內(nèi)徑側(cè)端部設(shè)置了凸臺(tái)11結(jié)構(gòu)，增加了兜孔9之間的橫梁強(qiáng)度，防止保持架橫梁發(fā)生磨損與斷裂。
[0027]角接觸球軸承外引導(dǎo)保持架時(shí)，由于保持架和軸承外圈I之間間隙較小，因此，潤(rùn)滑油剪切生熱較大。通過(guò)設(shè)置保持架兜孔9內(nèi)面上的4個(gè)徑向槽，能夠提高保持架內(nèi)側(cè)1b和保持架外側(cè)1a之間潤(rùn)滑油的流動(dòng)性，可以抑制因潤(rùn)滑油攪拌而產(chǎn)生的發(fā)熱，降低角接觸球軸承的溫升。
[0028]另外，靠近兜孔9外側(cè)的部分為球形，靠近兜孔9內(nèi)側(cè)的部分為圓柱形，且外端口的直徑小于滾珠直徑，內(nèi)端口的直徑大于滾珠直徑。在軸承轉(zhuǎn)速較高的情況下，保持架本體5由于離心力的作用而直徑增大，這時(shí)滾珠3相對(duì)于兜孔9向內(nèi)移動(dòng)，由于上述發(fā)明的保持架本體5的兜孔9內(nèi)側(cè)為圓柱形，所以不會(huì)導(dǎo)致滾珠3與兜孔9緊密接觸或卡死。
[0029]因滾珠3與圓柱形導(dǎo)向面8為點(diǎn)接觸，所以在接觸部位剪切潤(rùn)滑油時(shí)的剪切力小，軸承轉(zhuǎn)矩能夠大幅度降低。當(dāng)保持架本體5沿軸向移動(dòng)，兜孔9的保持架主體5軸向的圓柱形內(nèi)面7a與滾珠3接觸時(shí)，因接觸點(diǎn)Al處于滾珠3的自旋軸附近，故難于發(fā)生轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種外引導(dǎo)高速球軸承用保持架，其特征在于，包括設(shè)置在軸承外圈(I)和軸承內(nèi)圈(2)之間的本體(5)，本體(5)由環(huán)狀體(4)以及環(huán)狀體(4)上的兜孔(9)構(gòu)成，兜孔(9)在環(huán)狀體(4)上周向等間隔設(shè)置，兜孔(9)內(nèi)裝有旋轉(zhuǎn)支承軸承外圈(I)與軸承內(nèi)圈(2)的滾珠(3);所述兜孔(9)的內(nèi)面上設(shè)置有4個(gè)徑向槽(12)，徑向槽(12)將兜孔(9)周向上分割成相對(duì)設(shè)置的一對(duì)球形內(nèi)面(6b)、一對(duì)圓柱形內(nèi)面(7b);徑向槽(12)將兜孔(9)軸向上分割成相對(duì)設(shè)置的一對(duì)球形內(nèi)面(6a)、一對(duì)圓柱形內(nèi)面(7a);圓柱形內(nèi)面(7b)的內(nèi)徑側(cè)端部設(shè)置了凸臺(tái)(11);圓柱形內(nèi)面(7b)的內(nèi)徑側(cè)端部設(shè)有圓柱形導(dǎo)向面(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外引導(dǎo)高速球軸承用保持架，其特征在于，所述的兜孔(9)外端口的半徑r2小于滾珠半徑rl，兜孔(9)圓柱形內(nèi)面的半徑r3大于滾珠半徑rl。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外引導(dǎo)高速球軸承用保持架，其特征在于，所述的圓柱形導(dǎo)向面(8)的曲率半徑r4等于兜孔的圓柱形內(nèi)面(7b)的半徑r3。
【專利摘要】一種外引導(dǎo)高速球軸承用保持架，本體由環(huán)狀體上的周向等間隔地形成的多個(gè)兜孔構(gòu)成，兜孔內(nèi)裝有滾珠；所述兜孔的內(nèi)面上設(shè)置有4個(gè)徑向槽，徑向槽將兜孔周向、軸向上分割成相對(duì)設(shè)置的球形內(nèi)面和圓柱形內(nèi)面，且兜孔外端口的半徑r1小于滾珠半徑r2，圓柱形內(nèi)端口的半徑r3大于滾珠半徑r2；圓柱形內(nèi)面的內(nèi)徑側(cè)端部設(shè)置了凸臺(tái)；圓柱形內(nèi)面設(shè)有圓柱形導(dǎo)向面且曲率半徑r4等于兜孔的圓柱形內(nèi)面的半徑r3；該圓柱形導(dǎo)向面的大徑端的曲率半徑等于圓柱形內(nèi)面的曲率半徑，便于滾珠安裝，在保持架兜孔的內(nèi)面上設(shè)置有4個(gè)徑向槽，使保持架內(nèi)外側(cè)之間潤(rùn)滑油的流動(dòng)性提高，保持架還具有高強(qiáng)度、高耐磨性、高可靠性，低振動(dòng)、低噪音，適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。
【IPC分類】F16C33/38, F16C33/66
【公開(kāi)號(hào)】CN105443581
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511024558
【發(fā)明人】閆柯, 王亞泰, 朱永生, 高闖
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日