[发明专利]复合滚道的球式回转支承及其加工方法

说明书

技术领域

本发明属于回转支承的结构设计，具体涉及一种复合滚道的球式回转支承及其加工方法。

技术背景

现在通用的单排球式回转支承及双排八点接触球式回转支承的滚道型式为双圆弧双圆心（也称桃形滚道），R/r>1,上下滚道对称（见附图1），内外圈滚道对称。现有回转支承为了保证安装后能正常运转，必须有一定的游隙，而这一游隙会造成实际接触角大于理论设计接触角，这对仅承受轴向力的状态是有利的，但对于承受倾覆力矩、径向力却是不利的。滚道淬火硬度、淬硬层深度、滚道曲率半径和接触角是影响桃形滚道回转支承的承载能力和使用寿命的四个重要参数。滚道淬火硬度受钢球表面硬度限制只能为55~62HRC，从这方面提高承载能力作用有限；淬硬层深度只要大于规定值即可，加深淬硬层深度除了会提高淬火成本外，并不能在提高承载能力方面有大的作用；在现有滚道型式中设计接触角过大会增加滚道边口压溃的可能，也不宜通过增大接触角的方法来提高回转支承的承载能力；只有通过改变滚道形状的方法来提高回转支承的承载能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种可提高滚道承载能力的复合滚道的球式回转支承及其加工方法。该复合滚道的球式回转支承能显著提高回转支承的工作性能和寿命。

本发明的目的是这样实现的：所述复合滚道的球式回转支承由球式回转支承的桃形滚道改为复合型滚道，所述复合型滚道的上下曲线由一段非圆光滑曲线及一段圆弧曲线共同组成，两段曲线光滑连接，滚道上下对称。非圆光滑曲线的起始点（X1,Y1），非圆光滑曲线的任意点(X0,Y0)，非圆光滑曲线与圆弧曲线连接点(X2,Y2)分别由下列函数关系式计算得到：

                                                 

 上式中：r为钢球曲率半径；R为理论设计接触点曲率半径；t= R/r为理论设计接触点曲率半径与钢球曲率半径的比值；α为钢球与滚道的设计接触角；β为非圆曲线与钢球的理论接触角；β1为非圆曲线起始点与钢球的理论接触角；β2为非圆曲线与圆弧曲线连接点与钢球的理论接触角；O为滚道中心点（即钢球中心）。曲率比t的取值范围为：1.01~1.06，接触角α取值范围为：40o~60o，接触角β取值范围为：15o~60o。

本发明复合滚道的球式回转支承的加工方法是：

1、根据复合滚道的具体结构参数，用上述函数关系式计算出非圆光滑曲线的起始点（X1,Y1）、非圆光滑曲线的任意点(X0,Y0)、非圆光滑曲线与圆弧曲线连接点(X2,Y2)，采用数控车床对滚道进行半精加工；

2、对滚道示意图中的阴影区域进行中频感应淬火；

3、应用数控滚道专用车床对复合滚道进行硬车。

研究表明，将普通球式滚道改成复合滚道，能够改善钢球和滚道的接触应力状态，既保留了原有普通桃形滚道在承受轴向力的优势，大大改善在有间隙状态下，承受径向力、倾覆力矩的能力，延长磨损后回转支承正常工作的时间，提高滚道承载能力，进而提高回转支承的工作性能和寿命。采用复合滚道后，在圆弧曲率半径、淬硬层深度相同的情况下，回转支承的承载能力可以提高30%以上。

附图说明

图1为现有球式回转支承滚道的形状示意图。

图2为本发明复合滚道的形状示意图。

图3 为本发明复合滚道的单排球式回转支承示意图。

具体实施方式

本发明复合滚道的形状示意图参见图2。所述复合滚道的球式回转支承由球式回转支承的桃形滚道改为复合型滚道，复合型滚道的上下曲线由一段非圆光滑曲线及一段圆弧曲线共同组成，两段曲线光滑连接，滚道上下对称。

图中：r为钢球曲率半径；R为理论设计接触点曲率半径；t= R/r为理论设计接触点曲率半径与钢球曲率半径的比值；r1为圆弧曲率半径；O1为上圆弧圆心；O2为下圆弧圆心；e为上下圆弧圆心相对于滚道中心的偏心量；r2为滚道底部圆弧曲率半径；α为钢球与滚道的设计接触角；β为非圆曲线与钢球的理论接触角；β1为非圆曲线起始点与钢球的理论接触角1；β2为非圆曲线与圆弧曲线连接点与钢球的理论接触角；O为滚道中心点（即钢球中心）；

 X0为非圆光滑曲线上任一点相对于滚道中心点的X值，可由与r、 R/r、α、β相关的函数计算得到；

 

 X1——非圆光滑曲线起始点相对于滚道中心点的X值，可由与r、 R/r、α、β1相关的函数计算得到；