CN101025191A - 一种具有单列球面滚动体的球面滚动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有单列球面滚动体的球面滚动轴承，包括多个球面滚动体、包覆于多个球面滚动体上的球面滚道、保持多个球面滚动体在球面滚道上运转的保持架座、保持架盖与支柱，其特征为：球面滚道分设球面滚道外圈与球面滚道内圈，球面滚道外圈的内表面与球面滚道内圈的外表面形状均与球面滚动体的外表面形状相匹配；球面滚道内圈的内孔表面形状与所安装的球面滚动轴承的中空轴的外表面形状相匹配；多个球面滚动体分别嵌装于保持架座和保持架盖对应的兜孔内，支柱设于相邻两个球面滚动体之间，该支柱两端分别与保持架座和保持架盖连接。其结构紧凑，拆装方便，制造、安装成本降低15％～25％；节电效果达10％～15％；适用球磨机、棒磨机与自磨机；易于推广实施。

Description

一种具有单列球面滚动体的球面滚动轴承

技术领域

本发明涉及一种滚动轴承，具体讲是一种适用于球磨机的具有单列球面滚动体的球面滚动轴承，该单列球面滚动体的球面滚动轴承也同样适用于棒磨机与自磨机。

背景技术

现有的球磨机用轴承，由节能环保的滚动轴承代替传统的滑动轴承，已是行业内正在大力推广的一项节能环保技术，也是未来球磨机用轴承的必然发展趋势。球磨机用轴承，要求应具有较大的疲劳寿命及较好的调心性能。目前所用滚动轴承，主要有两种结构：一种是具有双列球面滚动体的球面滚动轴承，另一种是外圈外表面具有外球面的双列圆柱滚子轴承。由于上述轴承结构较为复杂，且体积较大，与之配套安装的轴承座及相关部件较大，制造成本高，不便安装。更不利于此项节能环保技术的推广。

发明内容

为了克服现有技术中存在的球磨机滚动轴承结构复杂、成本高，体积大，安装不便等缺陷，本发明的目的是提供一种能使球磨机实现节能环保，结构简单，成本低，安装及拆卸方便的单列球面滚动体的球面滚动轴承。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种具有单列球面滚动体的球面滚动轴承，它包括多个球面滚动体，包覆于多个球面滚动体的球面滚道、保持多个该球面滚动体在该球面滚道上运转的保持架座、保持架盖与支柱，其特征在于：所述球面滚道分设为球面滚道外圈与球面滚道内圈，球面滚道外圈的内表面与球面滚道内圈的外表面形状均与所述球面滚动体的外表面形状相匹配，所述球面滚道内圈的内孔表面形状与所安装的球面滚动轴承的磨机中空轴的形状相匹配；所述球面滚动体分别嵌装于所述保持架座和保持架盖对应的兜孔内，所述支柱设于相邻两个所述球面滚动体之间，该支柱的两端分别与所述保持架座内端和保持架盖内端连接。

上述球面滚道内圈的内孔表面形状为圆柱面或圆锥面中一种。

上述的球面滚道外圈及球面滚道内圈为整体构成。

上述的球面滚道外圈与球面滚道内圈也可以设为分体构成，即将球面滚道外圈及球面滚道内圈分别截成两个半圆环状，其中球面滚道外圈的截口形状为V形，球面滚道内圈的截口形状为斜面；位于球面滚动体两端外侧的球面滚道内圈外表面上分别开有1列凹槽，其内嵌装有用于锁定该球面滚道内圈的卡紧圈，该卡紧圈为180°的两个半圆环状，其两端相接处由紧固螺钉固定连接。

上述的支柱两端分别与保持架座和保持架盖焊接或铆接；还可以将该支柱与保持架座相接的一端加工成螺纹状，将保持架座的内孔加工成螺孔状，支柱螺纹端与保持架座螺孔端螺接，支柱与保持架盖相接的另一端为焊接或铆接。

为了方便该滚动轴承的装卸起吊，也便于润滑保养，在上述的球面滚道外圈的外表面开设有2列润滑油槽，每列润滑油槽内设有螺纹孔。

本发明采用如上技术方案，其有益效果如下：

1、本发明设计的具有单列球面滚动体的球面滚动轴承，包括多个滚动体、包覆于多个球面滚动体上的球面滚道、保持多个该球面滚动体在该球面滚道上运转的保持架座、保持架盖与支柱，球面滚道分设为球面滚道外圈与球面滚道内圈；其中，球面滚道外圈、球面滚道内圈、保持架座与保持架盖可整体设置，也可以根据需要分体设置；分体设置指将球面滚道外圈、球面滚道内圈、保持架座与保持架盖一分为二，截断成二个可对接上的半圆环结构；与现有技术中采用的双列球面滚动体滚动轴承或双列圆柱球面滚动体滚动轴承相比：其一，在同一安装空间内，单列球面滚动轴承的额定动载荷最大，其疲劳寿命最长。其二，在一定的疲劳寿命条件下，单列球面滚动轴承所需要的有效空间最小，单列滚动轴承所用的原材料最少，轴承零件最少，轴承座与其相关零部件也最小，可降低滚动轴承及轴承座制造、安装、运输成本15％～25％。其三，其结构简单，安装灵活且便于维修，可满足在中空轴外侧与筒体之间有难以拆卸部件或特大型球磨机时，对其轴承安装的特殊要求。

2、本发明中的支柱安装于相邻两个球面滚动体之间，其两端分别与保持架座和保持架盖焊接或螺纹连接，增强了该单列球面滚动体的滚动轴承抗冲击性，解决了现有技术中支柱由球面滚动体中心穿设，当冲击过大时，易导致支柱两端连接的焊点、铆接或螺接点断裂的缺陷。

3、本发明的滚动轴承与现有技术相比，摩擦力矩最小，其节能效果显著。如与滑动轴承相比，滑动轴承的摩擦力矩与本发明滚动轴承的摩擦力矩之比约为55∶1(0.1∶0.0018)；滚动轴承总摩擦力矩M是由与轴承负荷无关的摩擦力矩Mo及与随轴承负荷大小不同而变的摩擦力矩M1组合而成；Mo与M1皆与滚动轴承内径d和外径D的平均值成正比，即M∝0.5*(d+D)。在相同疲劳寿命要求条件下，本发明滚动轴承的外形尺寸(即内径、外径尺寸、宽度尺寸)最小，重量最轻，其滚动轴承的保持架结构较现有技术中轴承的保持架结构相比，球面滚动体与保持架之间摩擦最小。在相同的外力作用下，因其滚动轴承自身重量最小，所以该滚动轴承所受自身重力与外力的合力最小。另外，现有技术中的滚动轴承采用具有外球面的双列圆柱滚子轴承，其外表面与轴承座内表面工作时为滑动摩擦，摩擦阻力较大。故此，本发明的滚动轴承克服摩擦力矩所消耗的电能最小，可节电达10～15％。

附图说明

图1为本发明整体结构剖面视图

图2为图1的A-A向剖面视图

图3为本发明分体结构剖面视图

图4为图3的B-B向剖面视图

图5为图3的C向外圈向视图

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，本发明具有单列球面滚动体的球面滚动轴承包括多个球面滚动体3，包覆于该球面滚动体3的球面滚道、保持球面滚动体在该球面滚道上运转的保持架座4、保持架盖5与支柱6，球面滚道分别为球面滚道外圈1与球面滚道内圈2；球面滚道外圈1的内表面与球面滚道内圈2的外表面形状均与球面滚动体3的外表面形状相匹配，球面滚道内圈2的内孔表面形状与所安装的磨机中空轴形状相匹配，一般为圆柱面或圆锥面；球面滚动体3设有多个，其大小相同，这些球面滚动体两端分别嵌装于保持架座4与保持架盖5对应的兜孔内；支柱6设置于相邻两个球面滚动体3之间，支柱6两端分别与保持架座4及保持架盖5连接；支柱6与保持架座4连接的一端，连接方式可以采用焊接、铆接或螺接；螺接是指在支柱6与保持架座4相接的一端开设螺纹，在保持架座4相接的一端开设成螺纹孔，支柱6的螺纹端与保护架座4的螺纹孔螺旋固定；支柱6与保持架盖5的另一端的连接为焊接或铆接。

本发明具有单列球面滚动体的球面滚动轴承还可以设置成分体式的球面滚动轴承，分体式的球面滚动轴承是将球面滚道外圈1、球面滚道内圈2、保持架座4与保持架盖5分别一分为二，对扣安装于磨机的中空轴上，为了将两个半体的球面滚道内圈2固定在该中空轴上，在球面滚动体3外侧的球面滚道内圈2外表面上开设2列凹槽，其内嵌装有半环状的卡紧圈7，卡紧圈7的两端相接处由紧固螺钉8固定。

本发明的工作原理如下：磨机用滚动轴承的疲劳寿命与滚动轴承的额定动载荷的指数(10/3)关系成正比，即滚动轴承的额定动载荷越大，疲劳寿命也就越长。在同一条件的安装空间内，单列球面滚动轴承的额定动载荷最大，其疲劳寿命最长。在一定的疲劳寿命条件下，单列球面滚动轴承所需的有效空间最小，因而，单列球面轴承的所用原材料最少，轴承零件最少，轴承座及其相关零部件也最小，故其成本最低。

以下通过具体实施例对本发明技术方案作进一步说明：

实施例一：如图1、图2所示，单列球面滚动体的球面滚动轴承设计为整体结构，其中设置有：由球面滚道外圈1与球面滚道内圈2构成的球面滚道、球面滚动体3、保持架座4、保持架盖5、支柱6；球面滚道外圈1、球面滚道内圈2、保持架座4、保持架盖5分别为整体部件。

在安装时，先将球面滚道内圈2套设于该球磨机的中空轴上，球面滚道内圈2内孔贴设于中空轴外表面，中空轴为锥柱状，该球面滚道内圈2内孔也设为锥柱状；若中空轴为圆柱状时，该球面滚道内圈2内孔也要设为圆柱状；在球面滚道内圈2的外表面沿径向两端分别装有保持架座4与保持架盖5，保持架座4与保持架盖5上分别设有多个相互对应的兜孔，多个球面滚动体3的两端分别置于保持架座4和保持架盖5的兜孔内；支柱6安装于相邻两个球面滚动体3之间，支柱6的一端固接于保持架座4相邻的两个兜孔之间，另一端固接于保持架盖5相邻的两个兜孔之间，支柱6两端的固接方式采用焊接或铆接；支柱6与保持架座4相接的一端还可以采用螺接方式，即在支柱6上开设螺纹，与其对应连接的保持架座4上开有螺孔，支柱6与保持架座4螺接固定，支柱6与保持架盖5相接的一端仍为焊接或铆接。

在轴承安装时，为使本发明滚动轴承的球面滚道能够平稳、准确地安装到轴承座内，也为了使注入的润滑剂能够均匀进入轴承内，润滑更加充分，在球面滚道外圈1的外表面上设有2列润滑油槽9，每列润滑油槽9内设有1个注油用的螺纹孔。

实施例二：如图3、图4、图5所示，当在中空轴外侧与磨机筒体之间有难以拆卸的部件、或特大型球磨机安装轴承有特殊要求时，具有单列球面滚动体的滚动轴承设计为分体结构。

分体结构的球面滚动轴承设置有：球面滚道外圈1、球面滚道内圈2、球面滚动体3、保持架座4、保持架盖5、支柱6、卡紧圈7与紧固螺钉8；其中，球面滚道外圈1、球面滚道内圈2、保持架座4、保持架盖5与锁定内圈的卡紧圈7均一分为二，截断为两个可对接上的半圆环结构；其中，球面滚道外圈1的截断面为V形面10，球面滚道内圈2的截断面为斜面11；球面滚道内圈2的宽度大于球面滚道外圈1的宽度；相对于球面滚动体3两端外侧的球面滚道内圈2的外表面上分别开有1列凹槽，卡紧圈7嵌装于该凹槽内，卡紧圈7两端接口处由紧固螺钉8固定连接。固定卡紧圈7的凹槽不限于上述位置，只要是避开球面滚动体3的两端外侧任一位置均可设置。

安装时，将两个半圆环体的球面滚道内圈2对扣在该球磨机的中空轴上，球面滚道内圈2内孔贴设于中空轴外表面，两个半环体的球面滚道内圈2通过斜向截断面11准确对接，再将卡紧圈7嵌套于凹槽内，卡紧圈7两端的相接处由高强度紧固螺钉8固定，为了保证紧固螺钉8在磨机工作时不受震动和冲击力的影响，在紧固螺钉8上还要装上防松垫圈。球面滚道内圈2的内孔形状与所安装的中空轴形状相匹配，如：中空轴为锥柱状，该球面滚道内圈2内孔设为锥柱状；若中空轴为圆柱状时，该球面滚道内圈2内孔也要设为圆柱状。

在球面滚道内圈2的外表面两侧分别相对安装有分体的保持架座4与分体的保持架盖5，保持架座4与保持架盖5相对应的位置为多个兜孔，多个球面滚动体3两端分别置于保持架座4和保持架盖5对应的兜孔内；支柱6安装于相邻两个球面滚动体3之间，支柱6的一端固接于保持架座4相邻的两个兜孔之间，另一端固接于保持架盖5相邻的两个兜孔之间，支柱6两端分别与保持架座4和保持架盖5连接；连接方式有两种，一种是支柱6两端分别与保持架座4及保持架盖5焊接或铆接；另一种是将支柱6与保持架座4相接的一端开有螺纹，相对连接的保持架座4上开有螺孔，支柱6的螺纹端与保持架座4的螺孔螺接固定，支柱6与保持架盖5相接的一端为焊接或铆接。

最后，将两个半圆环体的球面滚道外圈1对装在多个球面滚动体的外表面，两个半圆环体的球面滚道外圈1通过V型截断面10准确对接；在球面滚道外圈1的外表面上设有2列润滑油槽9，每列润滑油槽9内设有1个注油用的螺纹孔，该螺纹孔即可往该轴承内均匀注入润滑剂，又能保证本发明球面滚动轴承的球面滚道外圈1通过该螺纹孔作为起吊孔能够平稳、准确地安装到轴承座内。

上述保持架座4、保持架盖5、支柱6与球面滚动体3置于球面滚道内圈2与球面滚道外圈1之间。从以上安装紧固轴承的措施可以看出，分体结构的单列球面滚动轴承，在磨机正常工作时，与整体结构单列球面滚动轴承使用性能相同，对磨机振动，磨料时球料的打击等不会产生任何影响，而且更便于安装和拆卸。

支柱6固定在相邻两个球面滚动体3之间，支柱6两端分别与保持架座4及保持架盖5焊接或铆接，可使支柱6的可靠性极大提高，但因支柱6与保持架座4内侧表面均有较高的垂直度，与支柱6相配合的保持架座4的相接孔要求具有较高的加工精度。

如果支柱6与保持架座4相接端采用螺纹连接的方式，虽因支柱6的螺纹根部强度较弱，其与保持架座4螺接的可靠性较支柱6与保持架座4焊接或铆接的可靠性低，但支柱6与保持架座4采用螺纹连接，较易达到支柱6与保持架座4内侧表面所要求的垂直度，故更易于加工。

实例：一台自磨机，电机功率800千瓦，磨机总重160吨，装载量70吨，转速16.5转/分。采用本发明的技术方案，进料端采用实施例一的整体结构单列球面滚动轴承，出料端采用实施例二的分体结构单列球面滚动轴承，轴承内径d＝2060mm，轴承外径D＝2500mm，轴承宽度B，整体结构B＝180mm，分体结构B＝380mm，球面滚道内圈的内孔为圆锥面，锥度1∶60，动载荷Cr＝8500kN，静载荷Cor＝33000kN。在满足技术要求的安装和工作条件下，投入使用后得到了较为理想的效果：节电13％球磨机运转正常，每三个月注次润滑脂。较现有的技术方案，成本降低20％。在充分考虑球磨机工作特点的基础上，通过严密理论推算，轴承使用寿命可达8年以上。

Claims (10)

1、一种具有单列球面滚动体的球面滚动轴承，它包括多个球面滚动体，包覆于多个球面滚动体上的球面滚道、保持多个球面滚动体在所述球面滚道上运转的保持架座、保持架盖与支柱，其特征在于：所述球面滚道分设为球面滚道外圈(1)与球面滚道内圈(2)，球面滚道外圈(1)的内表面与球面滚道内圈(2)的外表面形状均与所述球面滚动体(3)的外表面形状相匹配，所述球面滚道内圈(2)的内孔表面形状与所安装的磨机中空轴的形状相匹配；所述球面滚动体(3)嵌装于所述保持架座(4)和保持架盖(5)对应的兜孔内，所述支柱(6)设于相邻两个所述球面滚动体(3)之间，该支柱(6)的两端分别与所述保持架座(4)内端和保持架盖(5)内端连接。

2、如权利要求1所述具有单列球面滚动体的球面滚动轴承，其特征在于：所述球面滚道外圈(1)及所述球面滚道内圈(2)为整体构成。

3、如权利要求1所述具有单列球面滚动体的球面滚动轴承，其特征在于：所述球面滚道外圈(1)及所述球面滚道内圈(2)为分体构成，各截成180°的两个半圆环状，所述分体构成的球面滚道内圈(2)的宽度大于所述球面滚道外圈(1)的宽度。

4、如权利要求3所述具有单列球面滚动体的球面滚动轴承，其特征在于：位于所述球面滚动体(3)两端外侧的所述球面滚道内圈(2)的外表面上开有凹槽，凹槽内嵌装有锁定球面滚道内圈(2)的卡紧圈(7)，该卡紧圈(7)为180°的两个半圆环状，其相接处由紧固螺钉(8)固定连接。

5、如权利要求1或2或3或4所述具有单列球面滚动体的球面滚动轴承，其特征在于：所述球面滚道内圈(2)的内孔表面形状为圆柱面或圆锥面中一种。

6、如权利要求5所述具有单列球面滚动体的球面滚动轴承，其特征在于：所述支柱(6)两端与所述保持架座(4)及所述保持架盖(5)的连接为焊接或铆接。

7、如权利要求5所述具有单列球面滚动体的球面滚动轴承，其特征在于：所述支柱(6)与所述保护架座(4)相接的一端设有螺纹，与该螺纹端相接的保持架座(4)一端设有螺纹孔，所述支柱(6)与所述保护架座(4)相接的一端为螺接，支柱(6)与所述保持架盖(5)的另一端为焊接或铆接。

8、如权利要求1或2或3或4所述具有单列球面滚动体的球面滚动轴承，其特征在于：所述球面滚道外圈(1)的外表面开设有2列润滑油槽，每列润滑油槽(9)内设有螺纹孔。

9、如权利要求6所述具有单列球面滚动体的球面滚动轴承，其特征在于：所述球面滚道外圈(1)的外表面开设有2列润滑油槽，每列润滑油槽(9)内设有螺纹孔。

10、如权利要求7所述具有单列球面滚动体的球面滚动轴承，其特征在于：所述球面滚道外圈(1)的外表面开设有2列润滑油槽，每列润滑油槽(9)内设有螺纹孔。

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