淺溝向心球軸承的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種淺溝向心球軸承，軸承包括外圈、內圈、嵌入外圈溝道和內圈溝道之間的滾珠和將滾珠沿圓周方向均勻分隔的保持器，外圈或/和內圈的溝道深度同滾珠半徑之比即溝深系數小于同型號對應的深溝球軸承，溝道深度減小一般通過調整套圈擋邊直徑或溝邊倒角實現。淺溝向心球軸承，減少了溝深，也就減少了套圈溝道對滾珠的包容摩擦面積，對減小軸承的能耗、啟動摩擦力矩、運轉摩擦力矩、溫升，提高軸承的運轉靈敏度等非常有利，是滾動軸承減摩設計、靈敏設計、綠色設計的重要手段，淺溝向心球軸承具有非常重要的工程實際意義。
【專利說明】淺溝向心球軸承
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及特種滾動軸承【技術領域】，特別涉及一種套圈溝道深度比現行深溝 球軸承淺的淺溝向心球軸承。
【背景技術】
[0002] 在所有類型滾動軸承中，單列向心球軸承用途最廣、用量最大，現行單列向心球軸 承都采用深溝設計，并因此稱為深溝球軸承（De印Groove Ball Bearing，縮寫為DGBB)，所 以，深溝球軸承幾乎成了向心球軸承的代名詞。深溝球軸承固然有其優點，比如，套圈整體 機械強度增加、軸承的軸向承載能力較大等等。
[0003] 但隨著主機向高速、輕量化、低摩擦、綠色環保等方向發展，越來越多的主機要求 軸承低能耗、低扭矩、低溫升、高靈敏度等等，雖然這些要求的評價方式、表述方式不同，但 有一點是共同的，就是這些要求都與軸承最主要的接觸摩擦副套圈溝道與滾珠的接觸摩擦 密切相關，都指向軸承的低摩擦設計。為達到這些要求，不少用戶已花費很大力氣，包括提 高套圈溝道表面的加工精度，尤其是降低粗糙度和不圓度，降低潤滑脂的黏度甚至減少注 脂量等，雖有收效，但很多場合仍然不能滿足主機的要求，有些調整比如一味降低油脂的黏 度或減少注脂量還會對軸承的安全可靠運行帶來負面的影響。因此，迫切需要從其它方面 或途徑找到低摩擦深溝球軸承的解決方案。 實用新型內容
[0004] 本實用新型的目的在于提供一種向心球軸承，以解決現有技術深溝球軸承因摩擦 不夠低而引起的功耗較大、力矩偏高、溫升較大、不夠靈敏等技術問題。
[0005] 為了解決上述問題，本實用新型提供了一種淺溝向心球軸承，包括外圈、內圈、嵌 入外圈溝道和內圈溝道之間的滾珠和將滾珠沿圓周方向均勻分隔的保持器，所述軸承中， 外圈或/和內圈的溝深系數，即溝道深度同滾珠半徑之比，小于現行深溝球軸承對應的溝 深系數。
[0006] 所述的淺溝向心球軸承，外圈或/和內圈的溝深系數，對直徑系列100向心球軸 承，小于0. 35 ;對直徑系列200和300向心球軸承，當軸承內徑小于等于25毫米時，小于 0. 35,當軸承內徑大于25毫米時，小于0. 40 ;對直徑系列400向心球軸承，小于0. 40 ;對采 用帶爪保持器的向心球軸承，小于〇. 30。
[0007] 所述的淺溝向心球軸承，在滾珠直徑一定的情況下，外圈溝道變淺的方法包括： (1)減小外圈溝道直徑，或/和（2)加大外圈擋邊直徑，或/和（3)在外圈溝道和擋邊之間 倒角。
[0008] 所述的淺溝向心球軸承，在滾珠直徑一定的情況下，內圈溝道變淺的方法包括： (1)增大內圈溝道直徑，或/和（2)減小內圈擋邊直徑，或/和（3)在內圈溝道和擋邊之間 倒角。
[0009] 所述的淺溝向心球軸承，當套圈溝道和擋邊之間沒有倒角時，其溝道深度為溝底 至擋邊的徑向距離；當套圈溝道和擋邊之間倒角時，其溝道深度為溝底至溝道圓弧和倒角 交點的徑向距離。
[0010] 所述的淺溝向心球軸承，套圈材料包括金屬、陶瓷、塑料、碳石墨、復合材料。
[0011] 所述的淺溝向心球軸承，所述的淺溝向心球軸承，其特征在于，包括單列、雙列或 多列淺溝向心球軸承，也包括包含淺溝的球和滾子混合兩列或多列向心軸承。
[0012] 與現有技術相比，本實用新型存在以下技術效果：
[0013] 本實用新型淺溝向心球軸承，相對現行技術深溝球軸承，外圈和內圈中，至少有一 個套圈溝深系數減少即溝道變淺，這樣就減少了套圈溝道和滾珠之間的摩擦接觸面積(包 括滾珠和溝道直接接觸面積以及通過潤滑劑間接接觸面積)，因此減少了套圈溝道一滾珠 接觸副之間的摩擦，摩擦的減少就意味著功耗的降低、啟動和摩擦力矩的降低、溫升的降低 和靈敏度的提高。因此，淺溝向心球軸承能夠在深溝球軸承各種技術手段用盡都仍然無法 滿足主機低功耗、低溫升、高靈敏度等苛刻要求的情況下排上用場，符合低摩擦、綠色設計 和制造的潮流和趨勢，具有非常重要的工程實際意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型淺溝向心球軸承剖面示意圖；
[0015] 圖2A為本實用新型溝邊無倒角淺溝外圈剖面示意圖，圖2B為溝邊倒角淺溝外圈 剖面示意圖；
[0016] 圖3A為本實用新型溝邊無倒角淺溝內圈剖面示意圖，圖3B為溝邊倒角淺溝內圈 剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 圖1為本實用新型淺溝向心球軸承剖面示意圖，包括外圈11、內圈12、滾珠13、保 持器14、潤滑脂15和密封圈16,該淺溝向心球軸承，與同型號的深溝球軸承具有相同的內 徑、外徑、寬度、滾珠直徑和潤滑脂，但外圈11和內圈12中，至少有一個套圈其溝深系數即 溝道深度小于同型號的深溝球軸承。
[0018] 具體是：對直徑系列100向心球軸承，小于0. 35 ;對直徑系列200和300向心球軸 承，當軸承內徑小于等于25毫米時，小于0. 35,當軸承內徑大于25毫米時，小于0. 40 ;對直 徑系列400向心球軸承，小于0. 40 ;對采用帶爪保持器的向心球軸承，小于0. 30。
[0019] 工程實際中，在軸承中心圓直徑(又稱軸承球組節圓直徑）和軸承徑向游隙確定的 情況下，套圈溝道直徑隨之確定，因此，淺溝向心球軸承的實現，主要通過調整套圈擋邊直 徑和對溝道邊緣倒角實現。
[0020] 對外圈，如圖2A，滾珠直徑為Db，外圈溝道直徑為D。，擋邊直徑為D2，溝道深度為 H。，溝邊沒有倒角，那么扎=(D。-%) /2，溝深系數用Kd表示，(0. 5Db)，當淺溝向心球軸承 的外圈為淺溝外圈時，Kd應滿足上述淺溝向心球軸承的對應值，如對6302軸承，直徑系列為 300,內徑小于25毫米，K d應小于0. 35 ;如圖2B，滾珠直徑仍為Db，外圈溝道直徑仍為D。，擋 邊直徑為(表示小于圖2A中的D2，因此外圈壁加厚)，溝道深度若要仍為H。，溝邊需要倒 角，倒角后，扎〈(0。-〇 2〇 /2,溝深系數Kd仍然等于扎八0· 5Db)。
[0021] 對內圈，如圖3A，滾珠直徑為Db，內圈溝道直徑為φ，擋邊直徑為d2，溝道深度為 hi，溝邊沒有倒角，那么he((12-屯)/2,溝深系數用Kd表示，KfhVO). 5Db)，當淺溝向心球軸承 的內圈為淺溝內圈時，Kd應滿足上述淺溝向心球軸承的對應值，如對6204軸承，直徑系列為 200,內徑小于25毫米，K d應小于0. 35 ;如圖3B，滾珠直徑仍為Db，內圈溝道直徑仍為屯，擋 邊直徑為d2+ (表示大于圖3A中的d2，因此內圈壁加厚)，溝道深度若要仍為比，溝邊需要倒 角，倒角后，h' ((12+-屯)/2,溝深系數Kd仍然等于hy(0. 5Db)。
[0022] 擋邊高度系數用Ka表示，其與上述定義的溝深系數Kd之和為1，因此K a和Kd都可 以用來描述溝道的深度，為直觀起見，本實用新型采用溝深系數Kd來描述。
[0023] 相對同型號深溝球軸承，淺溝向心球軸承外圈溝道變淺通過增大外圈擋邊直徑， 直到溝深系數滿足上述淺溝要求。但增大外圈擋邊直徑意味著外圈壁厚變薄和整體機械強 度的下降，因此，當外圈壁厚有要求不能變薄時，應采用外圈溝邊倒角的方式達到外圈溝道 變淺的目的，這樣既保證了外圈的壁厚，又控制了外圈溝道的深度。
[0024] 對內圈，溝道變淺通過減小內圈擋邊直徑，直到溝深系數滿足上述淺溝要求。但減 小內圈擋邊直徑意味著內圈壁厚變薄和整體機械強度的下降，因此，當內圈壁厚有要求不 能變薄時，應采用內圈溝邊倒角的方式達到內圈溝道變淺的目的，這樣既保證了內圈的壁 厚，又控制了內圈溝道的深度。
[0025] 另外，在使套圈溝深變淺的技術措施中，外圈擋邊直徑增大或/和內圈擋邊直徑 減小，使得外圈擋邊和內圈擋邊之間的徑向距離變大，有利于保持器寬度的增加；套圈溝邊 倒角還有利于避免套圈和滾珠合套時溝邊尖棱對滾珠表面的劃傷，也有利于溝邊儲存潤滑 脂。
[0026] 淺溝向心球軸承，與同型號的深溝球軸承相比，徑向承載能力沒有絲毫降低，軸向 極限承載能力可能會有不同程度的降低。
[0027] 本實用新型提供一種淺溝向心球軸承，其相對于目前在全球范圍內廣泛采用的深 溝球軸承而言，至少有一個套圈其溝深系數小于對應的深溝球軸承，在向心球軸承所受軸 向載荷不是很大的情況下，通過調整套圈的擋邊直徑或采用溝邊倒角的方式，減小套圈的 溝道深度，設計、制造出淺溝向心球軸承。
[0028] 如果套圈壁厚充裕，一般采用調整套圈擋邊直徑減小溝深，對外圈是增大其擋邊 直徑，對內圈是減小其擋邊直徑；如果套圈壁厚并不充裕，可保持套圈擋邊直徑不變或不作 明顯調整，而是采取溝邊倒角的方式實現套圈溝道深度的降低。
[0029] 當主機對功耗、力矩、溫升、靈敏度要求苛刻，深溝球軸承反復優化都無法滿足要 求的情況下，具有同樣外徑、內徑、寬度和徑向承載能力的淺溝向心球軸承是非常好的選 擇，因此，淺溝向心球軸承并不簡單是深溝球軸承的反向設計，而是基于對滾動軸承摩擦學 屬性的深刻理解，將用戶對功耗、力矩、溫升、靈敏度等方面的要求巧妙地轉化到如何減小 軸承接觸摩擦上，對軸承進行低摩擦設計的結果。
[0030] 淺溝向心球軸承特別適用于對溫升要求比較高的高頻內置式振動棒軸承，對能耗 要求比較高的消防衣供電電機軸承，對靈敏度要求比較高的分絲轉子軸承、流量計軸承、陀 螺軸承等。
[0031] 淺溝向心球軸承并不局限于單列淺溝向心球軸承，還包括雙列和多列淺溝向心球 軸承、包含淺溝球軸承列的球與滾子混合軸承，同時不受軸承材料和尺寸的限制。
[0032] 一種向心球軸承的低摩擦實現方法，包括：設置軸承外圈和軸承內圈中至少有一 個套圈溝深系數減少，以減少套圈溝道和滾珠之間的摩擦接觸面積，由此實現低摩擦，并 且，所述溝深系數為溝道深度同滾珠半徑之比，其至少要小于同型號深溝球軸承對應的溝 深系數。
[0033] 在預先要求的低摩擦范圍內時，可以預先獲知溝深系數的范圍。減少套圈的溝深 系數包括減少溝道深度，其進一步包括：
[0034] 當套圈溝道和擋邊之間沒有倒角時，減少溝道深度為減少溝底至擋邊的徑向距 離；當套圈溝道和擋邊之間倒角時，減少溝道深度為減少溝底至溝道圓弧和倒角交點的徑 向距離。
[0035] 在滾珠直徑一定的情況下，設置外圈的溝深系數減少的步驟包括以下步驟中的至 少一個步驟：
[0036] A1:減小外圈溝道直徑，
[0037] A2:加大外圈擋邊直徑，
[0038] A3:加設或加大在外圈溝道和擋邊之間的倒角。
[0039] 或，在滾珠直徑一定的情況下，設置內圈的溝深系數減少的步驟包括以下步驟中 的至少一個步驟：
[0040] B1:增大內圈溝道直徑，
[0041] B2:減小內圈擋邊直徑，
[0042] B3:加設或加大在內圈溝道和擋邊之間倒角。
[0043] 以下結合附圖，對本實用新型加以詳細描述。
[0044] 實施例一，某低溫升應用場合淺溝向心球軸承6302
[0045] 該場合對溫升的要求特別高，現用深溝球軸承6302采用多種技術措施仍然不能 滿足主機要求，因此需要采用對應的淺溝向心球軸承6302,且僅外圈采用淺溝設計，下表為 實際尺寸對比。
[0046]
【權利要求】
1. 一種淺溝向心球軸承，包括外圈、內圈、嵌入外圈溝道和內圈溝道之間的滾珠和將滾 珠沿圓周方向均勻分隔的保持器，其特征在于，所述軸承中，外圈或/和內圈的溝深系數小 于當前同型號深溝球軸承對應的溝深系數；其中，在滾珠直徑一定的情況下， 外圈溝道為以下的至少一種：A1:減小外圈溝道直徑的外圈溝道，A2:加大外圈擋邊直 徑的外圈溝道，A3:在外圈溝道和擋邊之間設置倒角的外圈溝道； 內圈溝道為以下的至少一種：B1:增大內圈溝道直徑的內圈溝道，B2:減小內圈擋邊直 徑的內圈溝道，B3:在內圈溝道和擋邊之間設置倒角的內圈溝道。
2. 如權利要求1所述的淺溝向心球軸承，其特征在于，外圈或/和內圈的溝深系數，對 直徑系列100向心球軸承，小于0. 35 ;對直徑系列200和300向心球軸承，當軸承內徑小于 等于25毫米時，小于0. 35,當軸承內徑大于25毫米時，小于0. 40 ;對直徑系列400向心球 軸承，小于〇. 40 ;對采用帶爪保持器的向心球軸承，小于0. 30。
3. 如權利要求1所述的淺溝向心球軸承，其特征在于，所述軸承包括單列、雙列或多列 淺溝向心球軸承，也包括包含淺溝的球和滾子混合兩列或多列向心軸承。
【文檔編號】F16C33/58GK203868134SQ201320854596
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】趙聯春, 趙思澄, 陳淑英 申請人:上海斐賽軸承科技有限公司