[发明专利]实现圆锥滚子轴承低摩擦的方法及其结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低摩擦的方法，具体地说是一种实现圆锥滚子轴承低摩擦的方法及其结构。

背景技术

众所周知，轴承是一种常规的标准件，其中的圆锥滚子轴承由于能同时承受轴向和径向的推力且体积小而被广泛使用。但长期以来由于受其结构和制造精度的限制，一般用于中低速重载行业，但近来随着其相关技术的不断突破，其制造精度和转速都有了较大的提高，其较小的体积和优良的性能正受到广大汽车制造业的关注，因此开发低噪音、高速圆锥滚子轴承是轴承行业长期以来一直在努力攻克的难题。

圆锥滚子轴承的问世，其优点直接来源于轴承结构设计本身。这种轴承通常是有四个零件组成，即圆锥内圈、在内圈上靠框形保持架维持一列滚子，以及外圈，如图1所示。同一轴承的内圈和外圈可以是装配的、也可以是分离的。后者在装配到轴上或轴承座中都是方便的。就其轴承特点来说，圆锥滚子轴承可承受径向负荷、轴向负荷，或者两者的综合负荷。另一方面，就其体积而言，滚动体在负荷作用下产生的线接触，赋予圆锥轴承的最大负荷承载能力，同时圆锥滚子轴承能够优越地替代不同类型轴承的组合，以承受各种齿轮的轴向和径向负荷，因而在轴承具有相同寿命的情况下，圆锥轴承所占的空间，要比圆柱滚子和球一组组合轴承的体积小得多。同时轴承也具有刚性大、性能好等优点，所以它被广泛用于以汽车为主的所有机械传动。与此同时，由于圆锥滚子轴承的特殊结构，虽然具有上述许多优点和特点，但也伴随着一系列不可避免的缺点。首先，圆锥滚子端面和内圈大挡边承受接触负荷的同时，相互间伴有滑动，所以比同尺寸的球轴承摩擦力矩要大的多；其次受现行产品设计方法的局限性，更加导致轴承运行的摩擦加大，挡边对圆锥滚子抗歪斜力矩的能力降低；因而它通常只能适用于中低速场合使用，这种缺点对市场和用户越来越用于高速场合是致命的。

行业针对圆锥轴承的摩擦问题，把内圈大挡边从球面设计成斜直档边，大挡边斜直档边与滚道母线的夹角小于90度。理论上斜直档边对轴承自润滑十分有利，且能大大减少档边与滚子端面的摩擦和发热，但由于现行轴承设计的局限性，使得滚子啃档边、或与内圈挡边相交现象加剧发生，导致轴承工作摩擦更为严重。

从行业和用户实际使用轴承损坏的情况看，轴承大挡边断裂，以及内圈大挡边严重烧伤，是出现较多的问题之一，严重影响了用户相关设备的正常工作，因此摩擦大、转动灵活度小、寿命相对较低是圆锥滚子轴承长期以来未得到妥善解决的难题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的圆锥滚子轴承存在的由于大挡圈与滚子接触摩擦大，易出现大挡边烧伤、啃挡边造成轴承提前失效，影响设备正常运行的问题，发明一种能有效降低圆锥滚子球面与大挡边摩擦力，提高轴承转动灵活性的方法，从而延长使用寿命，同时对影响圆锥滚子轴承摩擦的结构进行改进，提供一种全新尺寸的能降低摩擦的圆锥滚子轴承。

本发明的技术方案之一即本发明的方法为：

一种实现降低圆锥滚子轴承摩擦的方法，其特征是首先使圆锥滚子轴承的大挡圈与滚道母线的夹角大于90度，其次减小圆锥滚子一端球面的球径，以便于实现将圆锥滚子球面与大挡圈的接触由相交多点接触变为光滑一点接触的目的，从而减少接触点数量，改善二者的接触状况，降低大挡圈和滚子球面的摩擦，滚子自转能力得到有效提高。此外还通过综合应用球类轴承设计原理，增强挡边对圆锥滚子的抗歪斜能力，实现圆锥滚子轴承的高速重载化。

本发明的技术方案之二即本发明的新尺寸的圆锥滚子为：

一种低摩擦圆锥滚子轴承，包括内圈1、外圈2、圆锥滚子3，内圈1的外表面上设有大挡圈4和小挡圈5，圆锥滚子3位于内圈1和外圈2之间并通过大挡圈4和小挡圈5实现轴向定位，圆锥滚子3与大挡圈4相对的一端呈球面结构，其特征是所述的大挡圈4与滚道母线6的夹角a大于90度小于93度；圆锥滚子3一端的球面的球径是标准尺寸(洛阳轴承研究所《加强型圆锥滚子轴承优化设计统一图册》-93年)的40～80％。

本发明的有益效果：

1、本发明通过大量的试验研究，发现了长期以来造成摩擦的主要原因是，由于挡边尺寸和圆锥滚子大头的球径设计不合理造成加工不便和接触面相交造成的，因而通过改变相关尺寸即可达到既加工方便，又能达到球面和挡边斜面的光滑接触，通过改变相关尺寸可使长期以来的球面与锥面的接触由相交两点接触变为光滑单点接触，从而减少接触点数量，根本上改善了轴承转动摩擦接触条件，有利于大幅度降低轴承摩擦力，延长轴承寿命，提高转速。