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CN110541885B - 一种具有高极限转速的转台轴承 - Google Patents

一种具有高极限转速的转台轴承 Download PDF

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Abstract

本发明涉及轴承领域，具体的说是一种具有高极限转速的转台轴承。包括内圈和外圈，外圈的上缘与内圈之间间隔设有多个第一滚动体，外圈的内缘与内圈之间间隔设有多个第二滚动体，外圈的下缘与内圈之间间隔设有多个第三滚动体，第一滚动体和第二滚动体均为圆柱滚子，第三滚动体为钢球，所有第三滚动体均配合安装在剖分式保持架中，剖分式保持架包括相互固定的上架片和下架片，在上架片和下架片的对应位置分别开设有上兜槽和下兜槽，上兜槽和下兜槽共同组成用于供第三滚动体配合装配的兜孔，在剖分式保持架上还开设有与兜孔相连的缺口。本发明既能满足刚性和精度要求，又具有较高极限转速和较低摩擦力矩。

Description

一种具有高极限转速的转台轴承
技术领域
本发明涉及轴承领域，具体的说是一种具有高极限转速的转台轴承。
背景技术
传统的转台轴承是一种三排滚子组合轴承，其由两个推力圆柱滚子轴承和一个满装向心圆柱滚子轴承组合而成。这种轴承的上下两排轴向滚子在旋转过程中两端会产生速度差，从而会导致圆柱滚子自旋运动的发生，进而形成滑动摩擦，使得轴承的摩擦力矩较大，极限工作转速较低。轴承一旦转速过高就会导致轴承滚道部位温度急剧上升，使滚道和滚子等零件烧伤。但是随着数控机床日益高速化，数控转台的转速要求也日益增高，传统的转台轴承已无法满足生产的迫切需要。
发明内容
本发明旨在提供一种具有高极限转速的转台轴承，既能满足刚性和精度要求，又具有较高极限转速和较低摩擦力矩。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种具有高极限转速的转台轴承，包括内圈和转动设置在内圈外周的外圈，外圈的上缘与内圈之间间隔设有多个第一滚动体，外圈的内缘与内圈之间间隔设有多个第二滚动体，外圈的下缘与内圈之间间隔设有多个第三滚动体，第一滚动体和第二滚动体均为圆柱滚子，第三滚动体为钢球，所有第三滚动体均配合安装在剖分式保持架中，剖分式保持架包括相互固定的上架片和下架片，在上架片和下架片的对应位置分别开设有上兜槽和下兜槽，上兜槽上窄下宽而下兜槽上宽下窄以使对应位置的上兜槽和下兜槽共同组成用于供第三滚动体配合装配的兜孔，在剖分式保持架上还开设有与兜孔相连以减少第三滚动体与兜孔接触面积并减轻剖分式保持架自重的缺口。
优选的，在剖分式保持架上间隔设有两圈兜孔，在两圈兜孔中对应设有两圈第三滚动体。
优选的，两圈兜孔相互交错分布，位于内侧的一圈兜孔所对应的缺口朝向剖分式保持架的内侧分布，位于外侧的一圈兜孔所对应的缺口朝向剖分式保持架的外侧分布。
优选的，剖分式保持架采用黄铜材料制作，上架片和下架片通过多个铆钉铆接固定。
优选的，第一滚动体和第二滚动体的修型方式均为对数修型。
优选的，在外圈的下缘和内圈的对应位置均设有用于引导第三滚动体运动的滚道。
优选的，第三滚动体与滚道之间的接触方式均为点接触。
优选的，内圈包括同心装配的上层圈和下层圈。
优选的，在外圈上开设有用于将外圈固定在基座上的第一安装孔，在内圈上开设有用于固定回转件的第二安装孔。
有益效果
本发明中位于下排的第三滚动体由钢球代替了现有技术中的滚子，使得第三滚动体与滚道的接触由线接触改为点接触，克服了轴向圆柱滚子绕轴心滚动时由于两端速度差所产生的自旋缺陷，避免了滚子的滑动摩擦，使轴承的摩擦力矩降低，转速提高。上排的第一滚动体由于承受了较大的轴向载荷，仍然采用滚子，保证了转台轴承的承载能力与安全性。第一滚动体和第二滚动体均采用对数修型，与非修型滚子相比，边缘接触应力下降，使用寿命延长，抗磨损能力显著提升。
第三滚动体的保持架为兜孔带缺口的剖分式黄铜保持架。兜孔整体为中间宽上下两端窄并与钢球形状相对应，精确限制了滚动体的位置，确保了滚动体运动过程的稳定性。在将钢球配合安装在兜孔中的同时，通过钢球对剖分式保持架进行定位，避免了保持架与内外圈不必要的接触，减少了轴承在运转过程中的摩擦阻力。缺口的设计，一方面减少了第三滚动体和兜孔的接触面积，从而减小了两者之间的相互摩擦以及旋转干扰；另一方面，在一定程度上减少了剖分式保持架的重量，使得轴承高速旋转时离心力减少，剖分式保持架的晃动和自振降低，有利于减少轴承的振动、噪声和发热，延长轴承寿命。
在优选的实施方式中，第三滚动体与滚道之间接触方式点接触，进一步减小了其在旋转过程中的摩擦阻力，降低了轴承的摩擦力矩。第三滚动体设置为两排，同时两排钢球之间呈一定角度交错排列，均化了轴向载荷，提高了轴承的精度，提升了轴承的刚性。
综上，本发明的轴承既具备较高的旋转精度、较高的承载能力等传统轴承的优点，又具备较高的极限转速、较长的使用寿命，满足了高精密设备和装置对该系列轴承的需求。
附图说明
图1为本发明的纵向剖面结构示意图；
图2为本发明中的剖分式保持架部分的立体结构示意图；
图3为本发明中的第三滚动体的排列示意图；
图4为本发明中的剖分式保持架的俯视图；
图5为本发明中的第一滚动体的排列示意图；
图6为本发明中共第一滚动体装配的常规保持架的俯视图；
图7为本发明中第三滚动体与内圈和外圈的接触配合示意图；
图中标记：1、第一滚动体，2、第二滚动体，3、剖分式保持架，301、上架片，302、下架片，303、铆钉，4、第三滚动体，5、第二安装孔，6、内圈，601、下层圈，602、上层圈，7、第一安装孔，8、外圈，9、兜孔，901、上兜槽，902、下兜槽，10、缺口。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种具有高极限转速的转台轴承与常规转台轴承在主体结构上相似，均包括内圈6和转动设置在内圈6外周的外圈8。外圈8为环状，内圈6为工字型，外圈8的上缘与内圈6上端的下沿通过多个第一滚动体1配合，外圈8的内缘与内圈6中部的外缘通过多个第二滚动体2配合，外圈8的下缘与内圈6下端的上缘通过多个第三滚动体4配合。为便于组装，内圈6为分体式并包括上层圈602和下层圈601。在外圈8上开设有用于将外圈8固定在基座上的第一安装孔7，在内圈6上开设有用于固定回转件的第二安装孔5。
第一滚动体1和第二滚动体2为圆柱滚子，其中的多个第一滚动体1的排列分布形式及对应的常规保持架分别如图5及图6所示。圆柱滚子式的第一滚动体1和第二滚动体2保证了转台轴承的承载能力与安全性。且第一滚动体1和第二滚动体2均采用对数修型，使其边缘接触应力下降，使用寿命延长，抗磨损能力显著提升。
与现有转台轴承不同的是，本发明中的第三滚动体4为钢球，且所有的第三滚动体4均配合安装在一个采用黄铜制作的剖分式保持架3中。剖分式保持架3具体如图2所示，包括通过铆钉303铆接的上架片301和下架片302。在上架片301和下架片302的对应位置分别开设有上兜槽901和下兜槽902，上兜槽901上窄下宽而下兜槽902上宽下窄以使对应位置的上兜槽901和下兜槽902共同组成用于供第三滚动体4配合装配的兜孔9。组成的兜孔9整体为中间宽上下两端窄并与钢球形状相对应，仅供钢球的上下两端露出以与内圈6和外圈8配合，通过该兜孔9精确限制了滚动体的位置，确保了滚动体运动过程的稳定性。在将钢球配合安装在兜孔9中后，还可通过钢球对剖分式保持架3进行定位，避免了保持架与内外圈8不必要的接触，减少了轴承在运转过程中的摩擦阻力。
在剖分式保持架3上还开设有与兜孔9相连的缺口10。该缺口10一方面减少了第三滚动体4和兜孔9的接触面积，从而减小了两者之间的相互摩擦以及旋转干扰；另一方面，在一定程度上减少了剖分式保持架3的重量，使得轴承高速旋转时离心力减少，剖分式保持架3的晃动和自振降低，有利于减少轴承的振动、噪声和发热，延长轴承寿命。
本实施例中，第三滚动体4的排列分布形式及对应的剖分式保持架3分别如图3及图4所示。在剖分式保持架3上间隔设有两圈兜孔9，在两圈兜孔9中对应设有两圈第三滚动体4。两圈兜孔9相互交错分布，位于内侧的一圈兜孔9所对应的缺口10朝向剖分式保持架3的内侧分布，位于外侧的一圈兜孔9所对应的缺口10朝向剖分式保持架3的外侧分布。通过上述兜孔9和缺口10的分布形式，使本发明均化了轴向载荷，提高了轴承的精度，提升了轴承的刚性。本实施例中第三滚动体4的数量为40个，并且第三滚动体4采用双排交错式排布方式，大量滚动体的布置及特殊的排布方式提升了转台轴承的刚度，进而提升了数控机床的加工精度。
在外圈8的下缘和内圈6的对应位置均设有用于引导第三滚动体4运动的滚道，沟道的设计减少了钢球与内外圈8的接触应力，提升了轴承的疲劳寿命。第三滚动体4与滚道之间的接触方式均为如图7所示的点接触。进一步减小了第三滚动体4在旋转过程中的摩擦阻力，降低了轴承的摩擦力矩，更加有利于提高本发明的极限转速。
本实施例在工作时先将第三滚动体4夹设在上架片301和下架片302之间后通过铆钉303将上架片301和下架片302铆接，再将两个用于固定上层圈602和下层圈601的连接螺钉拧紧到规定力矩，并完成轴承的装配。之后将轴承放置在基座中，再扭紧外圈8上的第一安装孔7中的12个安装螺钉到规定力矩，轴承即固定完毕。轴承工作时回转件通过安装螺钉和第二安装孔5的配合安装在内圈6上，内圈6旋转时带动第一滚动体1、第二滚动体2以及第三滚动体4一起绕转台轴承中心线旋转，使第一滚动体1和第三滚动体4能承受较大的轴向载荷，中间的第二滚动体2能承受较大的径向载荷和倾覆力矩。

Claims (5)

1.一种具有高极限转速的转台轴承，包括内圈（6）和转动设置在内圈（6）外周的外圈（8），外圈（8）的上缘与内圈（6）之间间隔设有多个第一滚动体（1），外圈（8）的内缘与内圈（6）之间间隔设有多个第二滚动体（2），外圈（8）的下缘与内圈（6）之间间隔设有多个第三滚动体（4），其特征在于：第一滚动体（1）和第二滚动体（2）均为圆柱滚子，第三滚动体（4）为钢球，所有第三滚动体（4）均配合安装在剖分式保持架（3）中，剖分式保持架（3）包括相互固定的上架片（301）和下架片（302），在上架片（301）和下架片（302）的对应位置分别开设有上兜槽（901）和下兜槽（902），上兜槽（901）上窄下宽而下兜槽（902）上宽下窄以使对应位置的上兜槽（901）和下兜槽（902）共同组成用于供第三滚动体（4）配合装配的兜孔（9），在剖分式保持架（3）上还开设有与兜孔（9）相连以减少第三滚动体（4）与兜孔（9）接触面积并减轻剖分式保持架（3）自重的缺口（10）；
在剖分式保持架（3）上间隔设有两圈兜孔（9），在两圈兜孔（9）中对应设有两圈第三滚动体（4），两圈兜孔（9）相互交错分布，位于内侧的一圈兜孔（9）所对应的缺口（10）朝向剖分式保持架（3）的内侧分布，位于外侧的一圈兜孔（9）所对应的缺口（10）朝向剖分式保持架（3）的外侧分布；剖分式保持架（3）采用黄铜材料制作，上架片（301）和下架片（302）通过多个铆钉（303）铆接固定；第一滚动体（1）和第二滚动体（2）的修型方式均为对数修型。
2.根据权利要求1所述的一种具有高极限转速的转台轴承，其特征在于：在外圈（8）的下缘和内圈（6）的对应位置均设有用于引导第三滚动体（4）运动的滚道。
3.根据权利要求2所述的一种具有高极限转速的转台轴承，其特征在于：第三滚动体（4）与滚道之间的接触方式均为点接触。
4.根据权利要求1所述的一种具有高极限转速的转台轴承，其特征在于：内圈（6）包括同心装配的上层圈（602）和下层圈（601）。
5.根据权利要求1所述的一种具有高极限转速的转台轴承，其特征在于：在外圈（8）上开设有用于将外圈（8）固定在基座上的第一安装孔（7），在内圈（6）上开设有用于固定回转件的第二安装孔（5）。
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Application publication date: 20191206

Assignee: LUOYANG MEIHANG AUTOMOBILE PARTS Co.,Ltd.

Assignor: HENAN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980041287

Denomination of invention: A turntable bearing with high limit speed

Granted publication date: 20210305

License type: Common License

Record date: 20230911