專利名稱：一種鋼絲滾道軸承及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種滾動軸承，具體的說是一種可同時(shí)承受離心力和軸向力的鋼絲滾道軸承，屬機(jī)械領(lǐng)域，可廣泛的應(yīng)用在各種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)械結(jié)構(gòu)當(dāng)中，如工業(yè)用機(jī)器人的關(guān)節(jié)部或旋轉(zhuǎn)部、機(jī)械手旋轉(zhuǎn)部、精密旋轉(zhuǎn)工作臺、測量儀等，特別適用于大型轉(zhuǎn)盤類機(jī)械設(shè)備如醫(yī)療設(shè)備的MRI、CT等檢測設(shè)備中，以及航空發(fā)動機(jī)中的壓氣機(jī)。
背景技術(shù)：
目前市場上有一種鋼絲滾道軸承，是以經(jīng)過研磨的環(huán)狀淬硬鋼絲做滾道，這種鋼絲滾道被安裝在使用較軟材質(zhì)做成的內(nèi)外或上下支撐環(huán)中，這種鋼絲滾道軸承可節(jié)約大量昂貴的軸承鋼，同時(shí)還能達(dá)到同等滾動軸承的性能要求。單列或多列鋼絲滾道球軸承已為大家所熟悉，鋼絲滾道球軸承使用鋼絲作為球軸承的滾道，安裝在一個(gè)外圈和一個(gè)內(nèi)圈或者一個(gè)上圈和一個(gè)下圈內(nèi)，每一列球所對應(yīng)的外圈和內(nèi)圈或上下圈都布置兩根鋼絲滾道。這種鋼絲滾道球軸承能夠承受的離心力只能是所承受的軸向力的一小部分。另外，這種鋼絲滾道球軸承不適合高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境。此外，還有一種鋼絲滾子軸承也是為大家所熟悉的，這種軸承使用彈簧鋼絲作為圓柱滾子的滾動面，彈簧鋼絲被嵌入在支撐結(jié)構(gòu)的環(huán)形槽里，圓柱滾子通過保持架保持距離，在彈簧鋼絲的滾動面上滾動。這種鋼絲滾子軸承能夠承受很高的離心力，但不具備承受軸向力的能力。所以發(fā)明一種可同時(shí)承受離心力和軸向力的鋼絲滾道軸承很有必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種使用具有高硬度的環(huán)狀鋼絲做滾道，使用普通材質(zhì)做支撐環(huán)， 兼有滾珠和滾子兩種軸承的特性，也就是可同時(shí)承受離心力和軸向力的鋼絲滾道軸承及其制造方法。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.使用鋼絲做滾道的方法，制造出具備標(biāo)準(zhǔn)滾動軸承性能的低成本滾動軸承；2.內(nèi)含滾珠和滾子的鋼絲滾道軸承，可同時(shí)承受離心力和軸向力；3.本發(fā)明中涉及到的各種制造方法可輕松的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中提到的各種軸承結(jié)構(gòu)。


圖1是本發(fā)明中使用的一種基本結(jié)構(gòu)的截面圖。圖2是圖1中裝有滾珠1和滾子2的保持架3展開圖的一部分。圖3是將外支承環(huán)8分成兩部分的另一種方式。圖4是一種滾子扁鋼絲滾道的安裝方式，該鋼絲滾道被安裝在滾珠滾道的兩側(cè)。圖5是滾子扁鋼絲滾道的安裝在滾珠滾道的兩側(cè)的另一種形式，且該扁鋼絲滾道由一列圓鋼絲代替。
圖6是圖4和圖5中使用的保持架103和滾子102與滾珠1的展開圖的一部分。圖7是一種可調(diào)節(jié)滾動間隙的鋼絲滾道軸承的結(jié)構(gòu)截面圖。圖7a是圖7中楔塊18的俯視圖。圖7b是圖7中彈性環(huán)17的部分展開圖。圖7c是圖7a中的側(cè)向剖面圖。圖8和圖9中是兩種不同的調(diào)整環(huán)結(jié)構(gòu)。圖10示意了函數(shù)；二++=1中各要素的關(guān)系。圖11是另外一種能夠承受雙向軸向或傾斜的較高負(fù)荷的推力滾子球軸承結(jié)構(gòu)示意圖。圖12中所示的是一種可以承受較高的單方向的軸向力的鋼絲球滾子軸承的結(jié)構(gòu)截面圖。
具體實(shí)施例方式一種鋼絲滾道軸承及其制造方法，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，設(shè)有滾珠1、滾子2、保持架3、滾珠鋼絲滾道圈6和6’、滾子鋼絲滾道圈7和7’、外支撐環(huán)8和內(nèi)支撐環(huán)9。其中圓鋼絲滾道圈6和6’、扁鋼絲滾道圈7和7’分別安裝在外支撐環(huán)8和內(nèi)支撐環(huán)9的槽B2、 B3和B2’和B3’中；如圖2所示，滾珠1和圓柱形的滾子2安放在保持架3的球形孔B4和圓柱孔B5中，為了實(shí)現(xiàn)安裝，保持架3被分割成上下兩部分31和32，兩者使用螺絲33連接在一起。被安放在保持架3的圓柱孔B4中的滾珠1可在圓鋼絲滾道圈6和6’的磨削面上滾動，保持架3的矩形孔B5中的滾子2可以在扁鋼絲滾道圈7和V的磨削面上滾動。這種基本結(jié)構(gòu)的中的保持架可以是由鏡像的兩部分31和32裝配而成，使用位于滾珠和滾子之間的螺栓33將兩部分結(jié)合在一起。安裝在內(nèi)支撐環(huán)9中的鋼絲滾道圈6’和 7’可以做成具有一個(gè)分?jǐn)帱c(diǎn)的開口環(huán)，因?yàn)檫@種鋼絲圈除具有一定硬度外還有一定的彈性，可以方便的安裝在內(nèi)支撐環(huán)9的相應(yīng)槽中。外支撐環(huán)8可以做成兩個(gè)半圓環(huán)，通過螺栓 10連接并使用銷11定位。兩個(gè)半圓形環(huán)之間的接縫處可以嵌入合適的墊片，以此達(dá)到調(diào)整軸承的靈活性。當(dāng)調(diào)整到滾子2沒有運(yùn)行間隙時(shí)，滾珠與圓鋼絲滾道6和6’要留有少許間隙，當(dāng)軸承內(nèi)支撐環(huán)9受到箭頭13方向的一個(gè)軸向力時(shí)，滾珠1會繞著軸62-63旋轉(zhuǎn)，同理當(dāng)受到相反方向的軸向力時(shí)，滾珠1則會繞著軸61-64旋轉(zhuǎn)。因此這種軸承在離心力作用時(shí)滾珠幾乎沒有負(fù)荷。圓鋼絲滾道圈6和6’、扁鋼絲滾道圈7和7’的滾動面可以使用滾壓工藝增加鋼絲的強(qiáng)度，但更好的方法是在使用前進(jìn)行預(yù)磨已達(dá)到所需的圓柱面或圓弧面。扁鋼絲滾道圈7和V可以使用比滾珠與圓鋼絲滾道6和6’材料軟1/3的材料制成，其滾動面還可以進(jìn)行滾壓操作，以確保滾動面上圓柱滾子能夠精確滾動。為了不讓軸承內(nèi)部的潤滑劑流出，同時(shí)也為了不讓外界的灰塵不進(jìn)入軸承內(nèi)部， 需要在軸承兩端的內(nèi)外環(huán)之間設(shè)置密封件12，最好采用迷宮式密封結(jié)構(gòu)。圖3中示例的是一種將外套分成兩部分的另一種結(jié)構(gòu)形式，使用螺栓14將兩部分 108和108’連接在一起，這種結(jié)構(gòu)的外環(huán)在徑向上不能調(diào)節(jié)圓柱滾子的運(yùn)動間隙，這樣就必須將外支撐環(huán)8和內(nèi)支撐環(huán)9的槽B2、B3和B2’和B3’的直徑公差規(guī)定的很小。
圖4和圖5中示例了另一種滾子和滾子滾道形式，圖中的扁鋼絲滾道107和207 不是被布置在圓鋼絲滾道6之間，而是被分別放置在其的兩邊，圓柱滾子102相應(yīng)的做成能夠穿過保持架而橫跨在兩邊扁鋼絲滾道107和207上，這樣不管扁鋼絲滾道還是圓柱滾子都可以向兩側(cè)延伸，所以能夠承受更高的徑向載荷。圖5中的滾子滾道由一整列成型鋼絲 107構(gòu)成，該滾子滾道的內(nèi)徑和外徑部位都被削平和研磨，保障了滾子能夠很好的運(yùn)行。這種結(jié)構(gòu)中的保持架不再是軸向略長而壁厚較薄的形狀，而是軸向稍扁的環(huán)形， 只需徑向預(yù)留出同滾珠1和滾子102相應(yīng)直徑的孔，如圖6所示。圖7展示了另一種調(diào)節(jié)間隙的結(jié)構(gòu)形式，外支撐環(huán)8的截面呈L形，其內(nèi)表面設(shè)有內(nèi)螺紋B6，設(shè)有外螺紋的螺紋環(huán)15和帶有兩側(cè)凹槽21的彈性環(huán)17與之相配，當(dāng)擰緊螺紋環(huán)15時(shí)，其錐面B7擠壓彈性環(huán)17使之產(chǎn)生徑向變形而起到對鋼絲滾道圈均勻的緊固調(diào)節(jié)作用，螺紋環(huán)15有一個(gè)徑向開口槽B8，該槽的一端設(shè)有帶對稱斜面B9的槽，槽中的楔塊18 可通過兩個(gè)螺釘20的擰緊對已調(diào)整好的螺紋環(huán)15進(jìn)行鎖緊。這種結(jié)構(gòu)可以在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)對鋼絲滾道圈進(jìn)行準(zhǔn)確的、可重復(fù)的自動定心調(diào)整，并可借助楔塊18將螺紋環(huán)15隨時(shí)定位在任意位置。如果這種螺紋環(huán)的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)不再能承載調(diào)節(jié)軸承的應(yīng)力時(shí)，可以使用如圖8和圖 9所示的沒有螺紋環(huán)的結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)固定螺絲120或220，即可起到同樣的調(diào)節(jié)作用。結(jié)構(gòu)上和圖1相符的圖10用于說明下列問題在一個(gè)滾動圈內(nèi)布置滾珠和圓柱滾子并且交替順序時(shí)必須避免，一個(gè)滾動體超過其他的滾動體的情況，并且還必須避免因?yàn)槌皾L動體還可能產(chǎn)生的不必要的摩擦。一個(gè)滾動體超過其他滾動體的情況可以通過以下的方式避免，滾子半徑r2和r3 要大小不同，即通過下面這個(gè)函數(shù)得出
r-il + r. ir, ■—
L 」 s R- η + 2rs在函數(shù)中R是滾動圓的半徑；巧是圓柱滾子的半徑；r2和r3是兩側(cè)球滾動面中心一半的距離。這個(gè)函數(shù)的條件可以很容易滿足，因?yàn)榍蜉S承座圈可以布置在離球中心任意的距離，并且巧和r3的大小差別不大。例如，一個(gè)直徑為980mm鋼絲球滾子軸承-旋轉(zhuǎn)連接裝置，并配有一個(gè)大小為35mm 滾珠和一個(gè)直徑為36mm的滾子，得出的結(jié)果是r2約為12. 37mm, r3約為12. 65mm。對于一開始就在滾珠和鋼絲之間設(shè)置間隙的結(jié)構(gòu)，有一種滾動體超前的情況只能對滾珠的一個(gè)軸向應(yīng)力產(chǎn)生影響。圖11是另外一種推力滾子球軸承的結(jié)構(gòu)示意圖，這種結(jié)構(gòu)特別適用于承受軸向或傾斜的較高負(fù)荷。外支承環(huán)308為每一側(cè)的軸承都裝配一個(gè)螺紋環(huán)315和315’。兩個(gè)螺紋環(huán)都帶有由切槽25和凸緣沈構(gòu)成的鎖緊裝置，借助螺絲320即可將螺紋環(huán)固定。圖1中不固定方向的軸向力由兩根對角相對的鋼絲承載，而圖11中不固定方向的軸向力由四根鋼絲承載，所以這種結(jié)構(gòu)的軸承可以承受軸向或傾斜的負(fù)荷。圖12中所示的這種結(jié)構(gòu)可以承受較高的單方向的軸向力F，在這個(gè)示例當(dāng)中，滾
6珠鋼絲滾道圈6和6’分別安放在滾珠滾動平面的兩側(cè)，這樣支承角度、和Ci2可以變小。 此外，滾珠鋼絲滾道圈6和6’與滾珠301之間的接觸點(diǎn)341、342、343、344要位于設(shè)計(jì)好的帶有滾動角度β的滾道圓錐面327上，這樣就可以保證滾珠在滾動時(shí)不產(chǎn)生相對滑動的干涉。再配合使用盡可能窄的滾動面，做出來的軸承就不會發(fā)生軸承溫升超限的情況，從而安全性得到提高。 上述軸承的外環(huán)308可以由兩個(gè)半環(huán)構(gòu)成，如圖1中的外環(huán)8—樣用螺栓310和銷 311固定和定位。如果做成整環(huán)結(jié)構(gòu)則必須給用于安裝鋼絲環(huán)的各槽規(guī)定極微小的公差。
權(quán)利要求
1.一種鋼絲滾道軸承，其基本結(jié)構(gòu)設(shè)有滾珠(1)、滾子O)、保持架(3)、滾珠鋼絲滾道圈(6)和(6’)、滾子鋼絲滾道圈(7)和(7’)、外支撐環(huán)(8)和內(nèi)支撐環(huán)(9)，其特征在于圓形的滾珠鋼絲滾道圈(6)和(6’)、扁平的滾子鋼絲滾道圈(7)和(7’ )分別安裝在外支撐環(huán)(8)和內(nèi)支撐環(huán)(9)的槽(B2)、(B3)和(B2，)和(B3，)中；滾珠(1)和圓柱形的滾子⑵安放在同一保持架⑶的圓柱孔(B4)和矩形孔(B5)中。滾珠⑴可在圓鋼絲滾道圈(6)和(6’)的磨削面上滾動，滾子(2)可以在扁鋼絲滾道圈(7)和(7’)的磨削面上滾動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼絲滾道軸承，其特征在于所述滾珠(1)的鋼絲滾動圈(6)和(6’ )為圓形截面，圓柱滾子O)的鋼絲滾動圈(7)和(7’ )為扁狀截面，兩者的滾動面均經(jīng)過研磨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種鋼絲滾道軸承，其特征在于所述扁鋼絲圈(7)和(7’)可以布置在兩根圓鋼絲滾動圈(6)和(6’)之間，也可以布置在兩根圓鋼絲滾動圈(6)和(6’)外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼絲滾道軸承，其特征在于所述滾珠(1)的圓鋼絲滾動圈(6)和(6，)由成型鋼絲制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼絲滾道軸承，其特征在于當(dāng)扁鋼絲圈(7)和(7’)布置在兩根圓鋼絲滾動圈(6)和(6’)之間時(shí)，圓柱滾子(2)的長度比位于同一個(gè)保持架(3)里的滾珠⑴的直徑要短；當(dāng)扁鋼絲圈(7)和(7’ )布置在兩根圓鋼絲滾動圈(6)和(6’ )兩側(cè)時(shí)，圓柱滾子(102)的長度比位于同一個(gè)保持架(103)里的滾珠(1)的直徑長。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼絲滾道軸承，其特征在于圓鋼絲滾動圈和滾珠(1)之間的間隙比位于同一個(gè)保持架里的滾子O)與扁鋼絲圈之間的間隙要更大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼絲滾道軸承，其特征在于當(dāng)受到軸向力時(shí)，滾珠(1)繞著與受力方向呈最低約45°角傾斜的軸滾動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的一種鋼絲滾道軸承，其特征在于扁鋼絲滾動圈(7)和(7’ )的材質(zhì)比圓鋼絲滾動圈(6)和(6’ )的材質(zhì)軟。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼絲滾道軸承，其特征在于可以利用帶有內(nèi)螺紋的外支承環(huán)(8)和帶有外螺紋與內(nèi)圓錐面的螺紋環(huán)(1 對帶有外圓錐面和兩側(cè)均勻分布且兩側(cè)相互錯(cuò)開的槽的楔形圈(17)進(jìn)行徑向擠壓，以此產(chǎn)生對鋼絲滾道與滾珠和滾子間隙的調(diào)整。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、9所述的一種鋼絲滾道軸承，其特征在于所述螺紋環(huán)(15)的結(jié)構(gòu)還可以做出沒有螺紋的，利用沿圓周分布的軸向螺絲對其進(jìn)行調(diào)整和固定。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼絲滾道軸承，其特征在于外支承環(huán)(8)可以用一個(gè)經(jīng)過其回轉(zhuǎn)軸心線的平面將其分成兩個(gè)半圓環(huán)，通過螺栓(10)連接并使用銷(11)定位，兩個(gè)半圓形環(huán)之間的接縫處可以嵌入合適的墊片，以此達(dá)到調(diào)整軸承的靈活性。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼絲滾道軸承，其特征在于外支承環(huán)(8)還可以用一個(gè)平行于其端面且過滾珠中心的平面將其分成鏡像的兩部分108和108’，使用螺栓14將兩部分108和108，連接在一起。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼絲滾道軸承，其特征在于位于滾珠外側(cè)的滾動半徑r2與內(nèi)側(cè)的滾動半徑1~3有所不同，它們與滾動圓半徑R和滾子( 半徑巧之間的關(guān)系可通過下列函數(shù)得出
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼絲滾道軸承，其特征在于在一個(gè)支承環(huán)對中幾個(gè)鋼絲球滾子軸承可以并排或重疊的嵌在一起。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼絲滾道軸承，其特征在于兩個(gè)較小直徑的鋼絲滾動圈(306)要稍微靠攏一些，這樣使?jié)L珠(301)和鋼絲滾動圈(306)之間接觸點(diǎn)(341、342、343和344)位于設(shè)計(jì)好的滾道圓錐(327)上。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼絲滾道軸承，其特征在于在對圓鋼絲滾道圈(6)和(6’)的滾動面進(jìn)行研磨時(shí)，在其橫斷面上需要使磨削面垂直于滾珠中心與滾動鋼絲中心的連線。
全文摘要
一種鋼絲滾道軸承，其基本結(jié)構(gòu)設(shè)有滾珠、滾子、保持架、滾珠鋼絲滾道圈、滾子鋼絲滾道圈、外支撐環(huán)和內(nèi)支撐環(huán)，其特征在于圓形的滾珠鋼絲滾道圈和、扁平的滾子鋼絲滾道圈分別安裝在外支撐環(huán)和內(nèi)支撐環(huán)的槽中；滾珠和圓柱形的滾子安放在同一保持架的圓柱孔和矩形孔中。滾珠可在圓鋼絲滾道圈的磨削面上滾動，滾自可以在扁鋼絲滾道圈的磨削面上滾動。按照本發(fā)明提供的方法制造的鋼絲滾道軸承兼有滾珠和滾子兩種軸承的特性，也就是可同時(shí)承受離心力和軸向力。
文檔編號F16C33/64GK102562794SQ20121004168
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者丁太虎 申請人:威海利奧泰儆自動化設(shè)備有限公司