專利名稱：滾柱軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滾柱軸承，其滾柱為對稱的滾筒形，該軸承具有一個內(nèi)座圈、一個外座圈和多個滾柱，每一滾柱都具有至少一個倒圓的端頭，并且該軸承屬于這樣一種型式，其滾柱和滾道的縱剖面輪廓具有基本相同的曲率半徑，該曲率半徑大于在垂直于滾道的方向上測量時從外滾道到軸承軸線的距離，從而在正常運轉(zhuǎn)條件下，滾柱可在滾道之間沿軸向移動，而不會在滾道上受到軸向阻礙，這樣便可允許滾道有較小的不對正和軸向的位移能力。
在這樣的一種軸承內(nèi)，滾柱端頭通常有一倒角部。在倒角部和滾柱的其余部分之間通常有一較尖銳的邊。在具有對稱滾筒形滾柱的這種型式的滾柱軸承中，特別是當用在基本垂直的軸線上如
圖1所示時，在未受載荷區(qū)帶內(nèi)的滾柱會向外移動到內(nèi)部徑向間隙所允許的程度。這樣在倒角部和滾柱其余部分之間的較尖銳的邊便會與滾道接觸。當繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，滾柱被迫重新回到正常位置，即，使它向中心移動，這樣便會在應力、使用壽命和潤滑油膜厚度上引起問題。這些問題可這樣解決，即，可將倒角部和滾柱其余部分之間的較尖銳的邊按照一定的標準來倒圓。
瑞典專利SE-C8404813-1曾示出這種型式的軸承，其中滾柱和滾道的縱向剖面輪廓具有基本相同的曲率半徑，該曲率半徑大于在垂直于滾道的方向上測量時從外滾道到軸承軸線的距離，從而在正常運轉(zhuǎn)條件下，滾柱可在滾道之間沿軸向移動，而不會在滾道上受到軸向阻礙，這樣便可允許滾道有較小的不對正和軸向的位移能力。這種軸承特別容易受到上述這些問題的影響。
美國專利US-A-4,802,775曾公開一種滾柱軸承，其滾柱具有倒圓的端部。該軸承具有一個內(nèi)座圈、一個外座圈和多個布置在這些座圈之間的滾柱。在每一個滾柱的最大直徑、每一個滾柱的長度及在滾柱的滾動表面和倒角部間的接觸部的曲率半徑之間有如下的預定關(guān)系0.04(Dalr)≤Rk≤0.20(Dalr)]]>其中Rk、Da和lr分別指曲率半徑、滾柱的最大直徑和滾柱的長度。在這軸承中，曲率半徑不夠大，以致不能確定使應力小到上述問題不會發(fā)生的程度。
本發(fā)明的目的是要在上面所說的這種具有對稱滾筒形滾柱的滾柱軸承內(nèi)，特別是但不僅僅是當用在基本垂直的軸線上時，防止在運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)有關(guān)應力、使用壽命和潤滑油膜厚度的問題。在滾柱上設(shè)有端部下降或倒圓區(qū)(end drop zone)，在該區(qū)內(nèi)的滾柱端部具有比滾筒形滾柱本身的曲率半徑小得多的縱向曲率半徑。這種布置造成切向接觸，即滾柱被滾道沿著一個線段支承著，因此可以防止在滾柱和滾道之間的接觸不是在一個線段上而是在一個點上時所會出現(xiàn)的一些運轉(zhuǎn)上的問題。
在上述這種滾柱軸承內(nèi)，為了達到本發(fā)明的目的，滾柱端頭的倒圓部應遵照下列這些特征準則1)倒圓端部的最小半徑，也被稱為最小端部倒圓或稱下降半徑，是一個重要特征，如果太小，接觸應力將會過高。而且，潤滑油膜厚度應至少為滾柱中央油膜厚度的一半。
2)滾柱倒圓端部的最大長度，也被稱為最大端部倒圓或下降長度，也是一個重要特征，如果太長，將會不必要地減少載有載荷的接觸。
3)滾柱倒圓端部的最小長度，也被稱為最小端部倒圓或下降長度，是一個很重要的特征，如果太短，那么切向接觸就會太短，上述運轉(zhuǎn)上的問題將會依然存在。
4)端部倒圓或下降半徑并不必須恒定。
下面本發(fā)明將結(jié)合代表較優(yōu)實施例的附圖進一步說明。
圖1示出通過一個傳統(tǒng)滾柱軸承的橫剖面，該軸承的軸線被布置在垂直的方向，滾柱處在“下墜”位置。
圖2為一滾柱軸承的滾柱的視圖，該圖并放大地示出滾柱上設(shè)有倒圓端部的區(qū)域。
圖3為一軸承的剖視圖。
圖4為一圖解示出端部倒圓區(qū)的倒圓部曲率如何能按照本發(fā)明變化。
圖1示出一個具有對稱滾筒形滾柱的滾柱軸承。該軸承具有一個內(nèi)座圈13、一個外座圈14和多個設(shè)在兩個座圈之間的滾柱11。另外，所說軸承還屬于這樣一個型式，其滾道的曲率半徑要比從滾道上任一點到軸承縱軸線的半徑大得多，并且滾柱的曲率半徑至少基本上相當于滾道的曲率半徑。再者，滾柱的軸向運動并不受到滾道邊界上的突緣或類似物的阻擋。這樣軸承便能允許滾道有較小的不對正和軸向運動。但這也意味著這種軸承容易發(fā)生上面所說的這些問題，特別是當軸承被安裝在一基本垂直的軸線上時。
圖2示出本發(fā)明的一個較優(yōu)實施例。其中被用在滾柱軸承內(nèi)的滾柱具有對稱的滾筒形，該軸承屬于上面所說的形式。滾柱至少在其一端具有額外的倒圓，這個倒圓的曲率比滾柱本身的曲率還要大，被稱為端部倒圓或端部下降。端部倒圓延伸越過一個區(qū)即端部倒圓區(qū)，該區(qū)有一長度dl，位在這個額外倒圓開始處和滾柱的有效端頭之間。在附圖中，“R”指滾柱的縱向曲率半徑，“r”為端部倒圓區(qū)的倒圓半徑。“Δr”為軸承內(nèi)部的徑向間隙，見圖3。所說滾柱的有效長度“l(fā)a”在圖2中被定義為滾柱能與滾道接觸的軸向長度，其中滾柱倒角部的長度通常并不包括在內(nèi)。
滾柱和滾道最好為切向接觸，因為這樣可造成較低的應力。為了得到這種切向接觸，端部倒圓的幾何尺寸應按下述方式安排。
沒有必要將端部倒圓做得太長，致使出現(xiàn)的間隙比一個滾柱在接觸一個環(huán)時所會發(fā)生的典型彈性撓曲大得多。如果這樣，將會不必要地減少載有載荷的接觸，這會減少滾柱軸承的壽命。曾經(jīng)證明如果端部倒圓的長度超過有效滾柱長度的5％，滾道壽命的減少將大于25％。因此應該避免采用較長的端部倒圓區(qū)，最好端部倒圓長度約為有效滾柱長度la的2％，這樣會使壽命減少低于10％。
除了上述以外，還應考慮端部倒圓半徑。端部倒圓半徑r為在圖2中示出的半徑。根據(jù)應力，假定軸承受到最大的速率和最大的載荷，那么端部倒圓半徑r應由下列關(guān)系來定r/la≥0.35，其中l(wèi)a為有效滾柱長度。此外，端部倒圓半徑r也可根據(jù)潤滑油膜厚度而從下列關(guān)系來定r/la≥0.2，適用于r/Dw＝0.5，假定la為2.5Dw，Dw指滾柱的直徑。
圖4意味著端部倒圓半徑r并非必需沿著端部倒圓區(qū)恒定而是可變化的。端部倒圓區(qū)的開始和終止可通過一個斜度漸增的角度γ來確定，如圖2所示。端部倒圓區(qū)的范圍在0.1°到1.4°之間。
在圖4中示出了端部倒圓半徑可變化的區(qū)域。
應該注意到本發(fā)明的范圍并不僅限于圖中所示的實施例，半徑的變化可通過不同的途徑被形成。例如，滾柱的倒圓表面的半徑可這樣變化使在滾柱端頭的所說半徑略小于在滾柱彎曲側(cè)即中腹曲線另一端的半徑。半徑的變化還可用在一連串連接的圓弧上，每一圓弧都可有不同的半徑，而且，這個圓弧序列可有連續(xù)遞減的半徑。
權(quán)利要求
1.一種滾柱為對稱滾筒形的滾柱軸承，具有一個內(nèi)座圈(13)、一個外座圈(14)和多個設(shè)在所說座圈之間的滾柱(11)，每一滾柱都具有至少一個倒圓的端頭，并且該軸承屬于這樣一種型式，其滾柱和滾道的縱剖面輪廓具有基本相同的曲率半徑，該曲率半徑大于在垂直于滾道的方向上測量時從外滾道到軸承軸線的距離，從而在正常運轉(zhuǎn)條件下，滾柱可在滾道之間沿軸向移動，而不會在滾道上受到軸向約束的阻礙，這樣便可允許滾道有較小的不對準和軸向的位移能力，其特征為，端部倒圓區(qū)的長度(dl)小于滾柱長度(la)的5％，并且端部倒圓區(qū)是在軸向上滾柱曲率的彎轉(zhuǎn)超過滾柱正常曲率0.1°時開始的；滾柱的端部倒圓還可另外用下列關(guān)系來確定對上達0.7°的γ值，r/la≥0.35對0.7°和1.4°之間的γ值，r/la≥0.2其中r為所說滾柱端部倒圓的半徑，la為所說滾柱的有效長度，而γ為端部倒圓曲率相對于滾柱本身曲率的角度。
2.按照權(quán)利要求1的滾柱軸承，其特征為，在滾柱接觸區(qū)的過渡處，端部倒圓區(qū)的半徑(r)小于滾柱長度(la)的2倍。
3.按照權(quán)利要求1或2的滾柱軸承，其特征為，在從滾柱接觸區(qū)的過渡處到滾柱終端的方向上，端部倒圓區(qū)的半徑r逐漸減少。
全文摘要
一種滾柱為對稱滾筒形的滾柱軸承,具有一個內(nèi)座圈(13)、一個外座圈(14)和多個滾柱(11),每一滾柱都具有至少一個倒圓的端頭,并且該軸承屬于這樣一種型式,其滾柱和滾道的縱剖面輪廓具有基本相同的曲率半徑,從而在正常運轉(zhuǎn)條件下,滾柱可在滾道之間沿軸向移動,而不會在滾道上受到軸向約束,這樣便可允許滾道有較小的不對準和軸向的位移能力,其特征為,端部倒圓區(qū)的長度(dl)小于滾柱長度(la)的5%,并且端部倒圓區(qū)是在軸向上滾柱曲率的彎轉(zhuǎn)超過滾柱正常曲率0.1°時開始的,滾柱的端部倒圓還可用下列關(guān)系來確定:r/la≥0.35適用于上達0.7°的γ值,及r/la≥0.2適用于在0.7°和1.4°之間的γ值。
文檔編號F16C23/08GK1253612SQ9880443
公開日2000年5月17日 申請日期1998年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月24日
發(fā)明者芒努斯·凱爾斯特倫, 約納斯·庫爾林, 約阿基姆·福格爾斯特倫 申請人:Skf公司