[发明专利]具有可移位肋的锥形滚子轴承

说明书

相关申请的交叉引用

本申请源于2006年6月30日提交的美国临时申请60/817,708并要求该临时申请的优先权，该临时申请通过引用而并入本申请。

技术领域

本发明总体上涉及锥形滚子轴承，更具体地，涉及具有补偿温度差的可移位肋的锥形滚子轴承并且涉及控制轴承安设的方法。

背景技术

最简单形式的锥形滚子轴承具有通常装于壳体的外座圈(外环)、通常装在轴上的内座圈(内环)以及在外座圈与内座圈之间单列布置的锥形滚子(滚动元件)。外座圈和内座圈具有滚子沿着其锥形侧面接触的锥形滚道。另外，内座圈在其滚道的大端部处具有滚子的大端面抵靠在其上的推力肋，该推力肋防止滚子被排斥出滚道之间的环状空间。推力肋形成内座圈的一体部分且不能够相对于内座圈移动。

单列锥形滚子轴承能够支撑或传递径向负荷以及沿一个轴向方向的轴向负荷。包括两个对置安装的单列锥形滚子轴承的轴承系统不仅传递径向负荷而且传递沿两个轴向方向的轴向负荷，并因而将限制哪一个径向以及轴向旋转。当对置安装时，轴承可以采取间接配置或直接配置。在间接配置中，一个轴承的滚子的小端部朝向另一个轴承的滚子的小端部。在直接配置中，两个轴承具有相反的定向。不管安装配置如何，轴承可以通过轴向移动任一个轴承的仅仅一个滚道来调节至期望的安设状态。该安设状态可以是各种程度的轴端余隙，其中间隙存在于轴承内，或者是各种程度的预负荷，其特征在于没有间隙并增大了旋转轴的动态刚性。另一个通常称为零轴端余隙的线间接触的状况是很难维持的。轻微预负荷是优选的，但是过度预负荷会损坏轴承。

假设两个轴承以间接配置方式安装，而且轴和内座圈的温度上升超出壳体和外座圈的温度，那么一方面轴与内座圈之间的不均匀热膨胀以及另一方面外座圈与壳体之间的不均匀热膨胀会对轴承的安设产生两种抵消的影响。首先，轴的轴向膨胀趋于减小或消除略微的预负荷。另一方面，内座圈的径向膨胀趋于增大预负荷。一者胜出另一者的量取决于轴承之间的轴向宽度、内座圈的直径和滚道的角度。一般而言，径向膨胀大大抵消了轴向膨胀，在这种情况下轴承获得更大的预负荷。

对于直接安装的轴承，轴向膨胀和径向膨胀都会促使预负荷增大。

换句稍微不同的话说，锥形滚子轴承由于滚道角度产生了内部轴向反作用力。这通常意味着一对单列锥形滚子轴承以对置方式使用，使得轴向力可以彼此抵消。并且，这使得这对轴承能够支承应用中任何方向的外部负荷。在设置时，需要对对置的滚道相对于彼此进行小心且精确的轴向定位调整。这个过程称为轴承安设并产生轴端余隙、线间接触或预负荷。

虽然一对对置安装的单列锥形滚子轴承需要轻微预负荷，但是过度预负荷是有害的。分别相互装配的内座圈和外座圈与轴和壳体之间的不均匀热膨胀会产生过度预负荷。该预负荷会：

·缩短轴承寿命

·增大轴承噪音和振动

·增加轴承发热

·增大轴承扭矩

·增加对轴承润滑剂的损害

·增大滚子的接触应力

·增大护圈的损坏

迄今，为补偿具有对置的单列轴承的轴承系统中的不均匀热膨胀进行了一些努力。一种努力涉及将热膨胀系数高的补偿环安装在系统的四个滚道中的一个滚道后面。补偿环的热膨胀大致抵消轴承系统否则将要经受的不均匀热膨胀，使得该系统保持在可接受的公差内。见美国专利5,028,152。另一种努力涉及通过加压的液压流体来控制其中一个轴承中的推力肋的位置。见美国专利3,716,280。

发明内容

本发明涉及一种具有在锥形滚道之间单列布置的锥形滚子的补偿轴承，其中滚子的轴向位置和所述轴承作为其一部分的系统的安设通过肋环来控制，所述肋环通过热膨胀系数高的补偿环而移离正常工作位置，从而控制轴承的安设。本发明还涉及一种通过可移位肋环和补偿环来控制轴承安设的方法。

附图说明

图1是插于轴与壳体之间并设置有根据本发明构造并实施本发明的补偿轴承的轴承系统的截面图；

图2是补偿轴承的放大半截面图；

图3是描述作为轴承系统中的温度差的函数的轴承系统的工作状况和轴承系统的寿命的图表；

图4是描述在温度上升和冷却期间补偿环和轴承系统的工作状况的图表；

图5-8是用于轴承系统的补偿轴承的改进的补偿组件的局部截面图；

图9是包括具有端盖的补偿环的补偿组件的局部截面图；

图10是包括具有导热销的补偿环的补偿组件的局部截面图，该导热销用于增强将热传入或传出补偿环。

具体实施方式