[实用新型]一种改进的滚动轴承

说明书

本实用新型属于机械制造领域，适用于低速重载具有润滑的机器及工具。

根据摩擦学原理分析及实验表明，低速重载的滚动轴承失效，主要是接触应力过大，造成严重疲劳磨损所致。滚动轴承的寿命与载荷三次幂成反比。目前所使用的滚动轴承，载荷分布不均匀，少量滚柱（或滚珠）承担大部分载荷，使接触应力过大，并降低了弹性流体动压润滑作用，从而加速疲劳磨损。虽然一些滚动轴承采用过盈配合，使载荷分布趋于均匀，但效果不佳。目前在实用新型专利    CN    85    2    03336中对滚动轴承作了减小滚子直径及内圈外径，增加滚子数量的改进，以克服滚动轴承载荷分布偏于集中的缺点，但这种改进不能有效地降低接触应力。

本实用新型目的在于克服上述现有技术中的不足而提供一种改进的滚动轴承，包括低速重载具有润滑工况下，承受定向径向载荷的滚柱轴承及滚珠轴承。通过改进可以减小滚动轴承的最大接触应力，增加润滑效果，从而减小疲劳磨损，提高轴承寿命。这种滚动轴承设计适用于国民经济所有领域内承受定向径向载荷的固定的心轴或旋转的心轴。

本实用新型技术关键是对滚动轴承采用变曲率结构的改进。对固定的心轴而言，就是改变轴颈（或内圈外径）与滚柱（或滚珠）间承载接触区域的轴颈（或内圈外径）的曲率半径，即改变在承载接触区域内滚柱（或滚珠）与轴颈（或内圈外径）间的间隙。间隙配置规律是：在现用滚动轴承承载大的部位，间隙配置大；承载小的部位，间隙配置相应减小；不承载处，间隙为零。从而使承载的滚柱（或滚珠）受力均匀，并最大限度地降低固定的心轴的接触应力，减小疲劳磨损。对旋转的心轴而言，变曲率结构配置在轴承孔（或外圈内径）上。

以下结合附图对本实用新型的技术特征作进一步的说明。

附图系本实用新型变曲率结构滚动轴承示意图。图1表示由轴颈1、滚柱（或滚珠）2、轴承孔3组成的滚动轴承。图2表示由内圈1、滚柱（或滚珠）2、外圈3组成的滚动轴承。

参看图1及图2，图中2－0，2－1， 2－2、2－3、2－4表示承载滚柱（或滚珠）。各滚柱（或滚珠）的位置，用角度λ、2λ、3λ、4λ表示。△0、△1、△2、△3、△4表示滚柱（或滚珠）2－0、2－1、2－2、2－3、2－4与轴颈（或内圈外径）之间的间隙。W为径向载荷。

参看附图。假设轴颈（或内圈）1为园曲线（对固定的心轴而言）或轴承孔（或外圈）3为园曲线（对旋转的心轴而言），则附图系现用滚动轴承示意图。若轴颈（或内圈）1与滚柱（或滚珠）2之间存在间隙△，承受径向载荷W后产生向下的弹性变形δ（△、δ在附图中未标出）。根据理论计算，若δCOSλ－△、δCOS2λ－△、δCOS3λ－△、δCOS4λ－△的值大于零时，则滚柱（或滚珠）2－0、2－1、2－2、2－3、2－4分别承担载荷P₀、P₁′、P₂′、P₃′、P₄′。反之，若其中之一，例如δCOS4λ－△的值小于或等于零时，则滚柱（或滚珠）2－4不承受载荷。载荷分布规律为P₀′＞P₁′＞P₂′＞P₃′＞P₄′。显然存有间隙的滚动轴承结构，使承载滚柱（或滚珠）数量减少，PO的接触应力过大，造成严重疲劳磨损。

参看附图，改进后的滚动轴承，轴颈（或内圈）1固定不动，即固定的心轴，轴承孔（或外圈）3转动。变曲率结构即合理配置间隙△0、△1、△2、△3、△4。在轴颈（或内圈外径）表面分为两段曲线，与滚柱（或滚珠）2－4接触点以上为圆曲线，与滚柱（或滚珠）2－4接触点以下为非圆曲线。当滚柱（或滚珠）2－4承受径向载荷ω向下移动后，滚柱（或滚珠）2－3、2－2、2－1、2－0依次与轴颈（或内圈外径）1接触，并分别承担载荷P₄′、P₃′、P₂′、P₁′、P₀′。这样，与变曲率曲线接触的滚柱（或滚珠）全部承载，且滚柱（或滚珠）承受载荷比较均匀，可以最大限度地降低接触应力，减小疲劳磨损。根据理论计算及实验结果验证，间隙配置的最佳规律是：△4＝0 △3＜△2＜△1＜△0。

对旋转的心轴，轴颈（或内圈外径）1为圆曲线，变曲率结构配置在轴承孔（或外圈内径）3上，其配置规律与固定的心轴相同。