專利名稱：低摩擦圓錐滾子軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種軸承,尤其是一種圓錐滾子軸承，具體地說是一種低 摩擦圓錐滾子軸承。
背景技術(shù)：
眾所周知，軸承是一種常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)件，其中的圓錐滾子軸承由于能同時(shí) 承受軸向和徑向的推力且體積小而被廣泛使用。但長期以來由于受其結(jié)構(gòu)和 制造精度的限制， 一般用于中低速重載行業(yè)，但近來隨著其相關(guān)技術(shù)的不斷 突破，其制造精度和轉(zhuǎn)速都有了較大的提高，其較小的體積和優(yōu)良的性能正 受到廣大汽車制造業(yè)的關(guān)注，因此開發(fā)低噪音、高速圓錐滾子軸承是軸承行 業(yè)長期以來一直在努力攻克的難題。
圓錐滾子軸承的問世，其優(yōu)點(diǎn)直接來源于軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身。這種軸承 通常是有四個(gè)零件組成，即圓錐內(nèi)圈、在內(nèi)圈上靠框形保持架維持一列滾子， 以及外圈，如圖1所示。同一軸承的內(nèi)圈和外圈可以是裝配的、也可以是分 離的。后者在裝配到軸上或軸承座中都是方便的。就其軸承特點(diǎn)來說，圓錐 滾子軸承可承受徑向負(fù)荷、軸向負(fù)荷，或者兩者的綜合負(fù)荷。另一方面，就 其體積而言，滾動(dòng)體在負(fù)荷作用下產(chǎn)生的線接觸，賦予圓錐軸承的最大負(fù)荷 承載能力，同時(shí)圓錐滾子軸承能夠優(yōu)越地替代不同類型軸承的組合，以承受 各種齒輪的軸向和徑向負(fù)荷，因而在軸承具有相同壽命的情況下，圓錐軸承 所占的空間，要比圓柱滾子和球一組組合軸承的體積小得多。同時(shí)軸承也具 有剛性大、性能好等優(yōu)點(diǎn)，所以它被廣泛用于以汽車為主的所有機(jī)械傳動(dòng)。 與此同時(shí)，由于圓錐滾子軸承的特殊結(jié)構(gòu)，雖然具有上述許多優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)， 但也伴隨著一系列不可避免的缺點(diǎn)。首先，圓錐滾子端面和內(nèi)圈大檔邊承受 接觸負(fù)荷的同時(shí)，相互間伴有滑動(dòng)，所以比同尺寸的球軸承摩擦力矩要大的 多；其次受現(xiàn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法的局限性，更加導(dǎo)致軸承運(yùn)行的摩擦加大，擋邊對圓錐滾子抗歪斜力矩的能力降低；因而它通常只能適用于中低速場合使 用，這種缺點(diǎn)對市場和用戶越來越用于高速場合是致命的。
行業(yè)針對圓錐軸承的摩擦問題，把內(nèi)圈大檔邊從球面設(shè)計(jì)成斜直檔邊， 大檔邊斜直檔邊與滾道母線的夾角小于90度。理論上斜直檔邊對軸承自潤滑 十分有利，且能大大減少檔邊與滾子端面的摩擦和發(fā)熱，但由于現(xiàn)行軸承設(shè) 計(jì)的局限性，使得滾子啃檔邊、或與內(nèi)圈擋邊相交現(xiàn)象加劇發(fā)生，導(dǎo)致軸承 工作摩擦更為嚴(yán)重。
從行業(yè)和用戶實(shí)際使用軸承損壞的情況看，軸承大檔邊斷裂，以及內(nèi)圈 大檔邊嚴(yán)重?zé)齻?，是出現(xiàn)較多的問題之一，嚴(yán)重影響了用戶相關(guān)設(shè)備的正常 工作，因此摩擦大、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活度小、壽命相對較低是圓錐滾子軸承長期以來 未得到妥善解決的難題。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有的圓錐滾子軸承存在的由于大擋圈與滾子 接觸摩擦大，易出現(xiàn)大檔邊燒傷、啃擋邊造成軸承提前失效，影響設(shè)備正常 運(yùn)行的問題，設(shè)計(jì)一種低摩擦圓錐滾子軸承。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案為
一種低摩擦圓錐滾子軸承，包括內(nèi)圈l、外圈2、圓錐滾子3，內(nèi)圈l的
外表面上設(shè)有大擋圈4和小擋圈5，圓錐滾子3位于內(nèi)圈1和外圈2之間并 通過大擋圈4和小擋圈5實(shí)現(xiàn)軸向定位，圓錐滾子3與大擋圈4相對的一端 呈球面結(jié)構(gòu)，其特征是所述的大擋圈4與滾道母線6的夾角a大于90度小于 93度；圓錐滾子3—端的球面的球徑是標(biāo)準(zhǔn)尺寸(洛陽軸承研究所《加強(qiáng)型 圓錐滾子軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)統(tǒng)一圖冊》一93年)的40 80%。 本實(shí)用新型的有益效果
1、本實(shí)用新型通過大量的試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)了長期以來造成摩擦的主要原 因是，由于擋邊尺寸和圓錐滾子大頭的球徑設(shè)計(jì)不合理造成加工不便和接觸 面相交造成的，因而通過改變相關(guān)尺寸即可達(dá)到既加工方便，又能達(dá)到球面 和擋邊斜面的光滑接觸，通過改變相關(guān)尺寸可使長期以來的球面與錐面的接 觸由相交兩點(diǎn)接觸變?yōu)楣饣瑔吸c(diǎn)接觸，從而減少接觸點(diǎn)數(shù)量，根本上改善了軸承轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦接觸條件，有利于大幅度降低軸承摩擦力，延長軸承壽命，提 高轉(zhuǎn)速。
2、 本實(shí)用新型通過改變滾子、套圈(大擋邊)等零件的相關(guān)尺寸，達(dá) 到進(jìn)一步改善軸承的潤滑情況和工作狀況；有利于進(jìn)一步控制和降低滾子球 面的擺差、大檔邊的平行差等相關(guān)公差；可綜合提高軸承在工作時(shí)的旋轉(zhuǎn)靈 活性、平穩(wěn)性。
3、 采取了本實(shí)用新型多項(xiàng)措施的軸承降摩效果顯著。本實(shí)用新型的軸 承滑動(dòng)摩擦下降50%以上，僅相當(dāng)于原同尺寸規(guī)格軸承的1/2—2/5之間，最 大限度地滿足了軸承設(shè)計(jì)要盡可能減少滑動(dòng)摩擦的總體要求，因而大大減少 了軸承工作時(shí)的摩擦和發(fā)熱量。以使原軸承工作時(shí)由于嚴(yán)重摩擦，產(chǎn)生高溫 燒壞軸承大檔邊，以及軸承連用連壞情況少發(fā)生、或不再發(fā)生。同時(shí)本實(shí)用 新型的軸承，揉和應(yīng)用球類軸承設(shè)計(jì)原理，有效地提高滾子自身抗歪斜能力。
4、 本實(shí)用新型的軸承結(jié)構(gòu)由于大擋邊的角度大于90度，因此對擋邊的
加工更為有利，加工精度更易保證。原軸承內(nèi)圈由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原因，容易發(fā) 生大檔邊和滾道磨削相互干涉，而本實(shí)用新型的軸承大檔邊與內(nèi)滾道相對工 作面，通過設(shè)計(jì)得到大大改善，使相互干涉現(xiàn)象不再容易發(fā)生；進(jìn)而使軸承 結(jié)構(gòu)的大油溝，開不到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求的歷史難題有望得到較徹底的解決，同 時(shí)新的大油溝還有進(jìn)一步開小的可能，使軸承工作性能更優(yōu)越。
5、 有利于圓錐滾子軸承球面半徑的標(biāo)準(zhǔn)化，能更有利滾子球面和滾動(dòng) 面加工工裝的生產(chǎn)和管理。本實(shí)用新型的滾子球面能更有效地采用無磁磨削 新技術(shù)，有利生產(chǎn)管理工作的開展。
6、 根據(jù)軸端旋轉(zhuǎn)摩擦——PR:常數(shù)的理論可知，由于最大限度地確保R 值增大，促使?jié)L子球面與大擋邊的接觸壓強(qiáng)P最小，因而進(jìn)一步改善于了兩 者間的接觸磨損，使得同載荷情況下，軸承旋轉(zhuǎn)更輕松、更耐磨、壽命更長。
7、從具體試驗(yàn)結(jié)果來看，本實(shí)用新型的軸承的旋轉(zhuǎn)靈活度與同規(guī)格尺 寸傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)軸承相比有明顯的改善，同一批生產(chǎn)條件不同的二種結(jié)構(gòu)軸承， 從軸承的旋轉(zhuǎn)手感可知，本實(shí)用新型的軸承轉(zhuǎn)動(dòng)輕松；再從儀器檢測看，也 有明顯的差別，放置同樣的軸向負(fù)荷，用同一5牛的彈簧稱拉動(dòng)，原有的軸承會(huì)出現(xiàn)走一下、停一下的明顯不均勻轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象，而本實(shí)用新型的軸承轉(zhuǎn)動(dòng)且比較均勻，同時(shí)，扭矩力也小許多，約為原軸承的2/3至l/2之間，效果 十分明顯。因此本實(shí)用新型的軸承不僅摩擦力矩低，而且大大提高軸承旋轉(zhuǎn) 的靈活度、平穩(wěn)性，具有適應(yīng)各種速度的能力，使得其既適應(yīng)中低速情況使 用，也適用于中高速場合應(yīng)用，有利于進(jìn)一步拓展該類軸承的使用范圍。8、本實(shí)用新型可為汽車提供體積小重量輕的替代產(chǎn)品，有利于降低汽車 油耗，有利汽車裝置的輕量化、小型化。

圖1是標(biāo)準(zhǔn)的圓錐滾子軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實(shí)用新型的內(nèi)圈的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本實(shí)用新型的圓錐滾子的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。 如圖2、 3所示。一種低摩擦圓錐滾子軸承，包括內(nèi)圈l、外圈2、圓錐滾子3，內(nèi)圈l的 外表面上設(shè)有大擋圈4和小擋圈5，圓錐滾子3位于內(nèi)圈1和外圈2之間并 通過大擋圈4和小擋圈5實(shí)現(xiàn)軸向定位，圓錐滾子3與大擋圈4相對的一端 呈球面結(jié)構(gòu)，所述的大擋圈4與滾道母線6的夾角a大于90度小于93度(見 圖2所示)；圓錐滾子3 —端的球面的球徑是標(biāo)準(zhǔn)尺寸(洛陽軸承研究所《加 強(qiáng)型圓錐滾子軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)統(tǒng)一圖冊》一93年)的40 80%,如圖3所示。以30315型圓錐滾子軸承為例，大擋圈4與滾道母線6的夾角a的標(biāo)準(zhǔn) 值89°26'+1°'，本實(shí)用新型改進(jìn)后的夾角a可為90 93度，最佳值為90°49'。 圓錐滾子3端部的球面的標(biāo)準(zhǔn)球徑(半徑R)為312°-2，本實(shí)用新型改進(jìn)后的 球面半徑可為125 250之間，最佳值為181土1。再以32208型圓錐滾子軸承為例，大擋圈4與滾道母線6的夾角a的標(biāo) 準(zhǔn)值也為89°26'+1°'，本實(shí)用新型改進(jìn)后的夾角a可為90 93度，最佳值為90 。46'。圓錐滾子3端部的球面的標(biāo)準(zhǔn)球徑(半徑R)為145%，本實(shí)用新型改 進(jìn)后的球面半徑可為58 116之間，最佳值為82土1。其它型號的圓錐滾子軸承可依次類推。本實(shí)用新型未涉及部分如軸承的制造、保持架7的結(jié)構(gòu)及安裝方式等均 與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)圓錐滾子軸承低摩擦的方法可簡述為首先使圓錐滾 子軸承的大擋圈與滾道母線的夾角大于90度，其次減小圓錐滾子一端球面的 球徑，以便于實(shí)現(xiàn)將圓錐滾子球面與大擋圈的接觸由相交兩點(diǎn)接觸變?yōu)楣饣?一點(diǎn)接觸的目的，從而減少接觸點(diǎn)數(shù)量，改善二者的接觸狀況，降低大擋圈 和球面的摩擦，使圓錐滾子的自轉(zhuǎn)能力得到有效提高。此外還通過綜合應(yīng)用 球類軸承設(shè)計(jì)原理，以增強(qiáng)擋邊對圓錐滾子的抗歪斜能力，實(shí)現(xiàn)圓錐滾子軸 承的高速重載化。
權(quán)利要求1、一種低摩擦圓錐滾子軸承，包括內(nèi)圈(1)、外圈(2)、圓錐滾子(3)，內(nèi)圈(1)的外表面上設(shè)有大擋圈(4)和小擋圈(5)，圓錐滾子(3)位于內(nèi)圈(1)和外圈(2)之間并通過大擋圈(4)和小擋圈(5)實(shí)現(xiàn)軸向定位，圓錐滾子(3)與大擋圈(4)相對的一端呈球面結(jié)構(gòu)，其特征是所述的大擋圈(4)與滾道母線(6)的夾角a大于90度小于93度；圓錐滾子(3)一端的球面的球徑是標(biāo)準(zhǔn)尺寸的40～80％。
專利摘要一種低摩擦圓錐滾子軸承，屬于一種機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件，它包括內(nèi)圈(1)、外圈(2)、圓錐滾子(3)，內(nèi)圈(1)的外表面上設(shè)有大擋圈(4)和小擋圈(5)，圓錐滾子(3)位于內(nèi)圈(1)和外圈(2)之間并通過大擋圈(4)和小擋圈(5)實(shí)現(xiàn)軸向定位，圓錐滾子(3)與大擋圈(4)相對的一端呈球面結(jié)構(gòu)，其特征是所述的大擋圈(4)與滾道母線(6)的夾角a大于90度小于93度；圓錐滾子(3)一端的球面的球徑是標(biāo)準(zhǔn)尺寸的40～80％。本實(shí)用新型有利于減少摩擦，降低大擋圈和球面的磨損，實(shí)現(xiàn)圓錐滾子軸承的高速重載化。
文檔編號F16C33/58GK201121648SQ20072004459
公開日2008年9月24日 申請日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月7日
發(fā)明者張榮發(fā) 申請人:張榮發(fā)