CN104565022A - 变接触角圆锥滚子轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变接触角圆锥滚子轴承。它包括轴承外圈、轴承内圈、保持架和圆锥滚子，其特征在于：所述轴承外圈滚道母线是函数曲线或直线；所述轴承内圈滚道母线是直线或函数曲线；所述圆锥滚子，是以函数曲线为母线的圆锥滚子；所述函数曲线是斜率在轴线方向上变化的函数曲线，函数曲线上任意一点的斜率随着该任意一点距离圆锥滚子轴承端面的距离变化而变化。圆锥滚子上具有可变斜率的母线使得滚动轴承工作时，其接触角可随着轴向载荷变化而变化。圆锥滚子的母线形状还使该圆锥滚子轴承接触角变化的同时具有调心功能。可适用于轴和轴承座内孔同轴度很难保证的场合。

Description

变接触角圆锥滚子轴承

技术领域

本发明涉及一种圆锥滚子轴承，尤其是涉及一种变接触角圆锥滚子轴承。

背景技术

圆锥滚子轴承能够同时承受一定的径向载荷和轴向载荷，其承受轴向载荷的大小和接触角有关，接触角越大，承受轴向载荷的能力越强。圆锥滚子轴承的接触角通常是固定不变的，轴承承受的最大轴向载荷往往受到其接触角大小的限制。因此设计出一种接触角可随轴向载荷的大小不同而变化的圆锥滚子轴承对于提高轴承的承载能力和寿命，都是有很大意义的。传统的圆锥滚子轴承并不具有调心作用，允许的角偏差很小，因此对轴与轴承座孔同轴度的要求很高，这对加工精度提出了较高的要求，增加了设计和制造的成本。因此需要一种具有调心功能的圆锥滚子轴承。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变接触角圆锥滚子轴承，圆锥滚子上具有可变斜率的母线使得滚动轴承工作时，其接触角可随着轴向载荷变化而变化。圆锥滚子的母线形状还使该圆锥滚子轴承接触角变化的同时具有调心功能。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括轴承外圈、轴承内圈、保持架和圆锥滚子，其特征在于：所述轴承外圈滚道母线是函数曲线或直线；所述轴承内圈滚道母线是直线或函数曲线；所述圆锥滚子，是以函数曲线为母线的圆锥滚子；所述函数曲线是斜率在轴线方向上变化的函数曲线，函数曲线上任意一点的斜率随着该任意一点距离圆锥滚子轴承端面的距离变化而变化。

所述的轴承外圈滚道为函数曲线的母线与圆锥滚子为函数曲线的母线相吻合，所述轴承内圈滚道为直线的母线与圆锥滚子为函数曲线的母线相切。

所述的轴承外圈滚道为直线的母线与圆锥滚子为函数曲线的母线相切，所述轴承内圈滚道为函数曲线的母线与圆锥滚子为函数曲线的母线相吻合。

本发明具有的有益效果是：

1)圆锥滚子上具有可变斜率的母线使得滚动轴承工作时接触角可变。当轴向载荷增大时，接触角能够随之增加，降低轴向载荷引起的滚子-滚道载荷，从而提高轴承的轴向承载能力。

2)由于可以通过改变圆锥滚子轴承的接触角来改变其载荷系数，从而降低轴承的当量动载荷以提高轴承寿命。

3)由于圆锥滚子可相对于外圈或内圈摆动，该圆锥滚子轴承同时具有调心功能，可适用于轴和轴承座内孔同轴度很难保证的场合。

4)滚道以直线为母线时，能够有效降低滚子和滚道之间的摩擦力，而滚道与滚子的密合度越高，承载能力越大。采用的两种轴承内外圈组合方式，能够在保证轴承的承载能力的情况下，降低滚子和滚道之间的摩擦力。

附图说明

图1是外圈滚道母线与滚子母线相吻合，内圈滚道母线与滚子母线相切的单列变接触角圆锥滚子轴承的结构示意图。

图2是外圈滚道母线与滚子母线相切，内圈滚道母线与滚子母线相吻合的单列变接触角圆锥滚子轴承的结构示意图。

图3是外圈滚道母线与滚子母线相吻合，内圈滚道母线与滚子母线相切的双列双滚道内圈变接触角圆锥滚子轴承的结构示意图。

图4是外圈滚道母线与滚子母线相吻合，内圈滚道母线与滚子母线相切的双列双滚道外圈变接触角圆锥滚子轴承的结构示意图。

图5是外圈滚道母线与滚子母线相切，内圈滚道母线与滚子母线相吻合的双列双滚道内圈变接触角圆锥滚子轴承的结构示意图。

图6是外圈滚道母线与滚子母线相切，内圈滚道母线与滚子母线相吻合的双列双滚道外圈变接触角圆锥滚子轴承的结构示意图。

图7是当圆锥滚子母线为函数曲线3≤x≤11时，外圈滚道母线与滚子母线相切，内圈滚道母线与滚子母线相吻合的单列变接触角圆锥滚子轴承的工作示意图。

图8是当圆锥滚子母线为函数曲线3≤x≤11时，圆锥滚子的参数设计示意图。

图9是当圆锥滚子母线为函数曲线y＝lg(2x)，3≤x≤11时，外圈滚道母线与滚子母线相切，内圈滚道母线与滚子母线相吻合的单列变接触角圆锥滚子轴承的工作示意图。

图10是当圆锥滚子母线为函数曲线y＝lg(2x)，3≤x≤11时，圆锥滚子的参数设计示意图。

其中：1、轴承外圈，2、保持架，3、以函数曲线为母线的圆锥滚子，4、轴承内圈。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1～图6所示，本发明包括轴承外圈、轴承内圈、保持架2和圆锥滚子。所述轴承外圈1滚道母线是函数曲线或直线；所述轴承内圈4滚道母线是直线或函数曲线；所述圆锥滚子，是以函数曲线为母线的圆锥滚子3；所述函数曲线是斜率在轴线方向上变化的函数曲线，函数曲线上任意一点的斜率随着该任意一点距离圆锥滚子轴承端面的距离变化而变化。

如图1、图3、图4所示，所述的轴承外圈滚道为函数曲线的母线与圆锥滚子为函数曲线的母线相吻合，所述轴承内圈滚道为直线的母线与圆锥滚子为函数曲线的母线相切。

如图2、图5、图6所示，所述的轴承外圈滚道为直线的母线与圆锥滚子为函数曲线的母线相切，所述轴承内圈滚道为函数曲线的母线与圆锥滚子为函数曲线的母线相吻合。

所述变接触角圆锥滚子轴承不仅包括单列圆锥滚子轴承，如图1、图2所示；也可组合成双列双滚道内圈圆锥滚子轴承，如图3、图5所示；以及双列双滚道外圈圆锥滚子轴承，如图4、图6所示。可根据实际应用的需要选用图1至图6所示的任意一种形式的变接触角圆锥滚子轴承，圆锥滚子3函数曲线的母线形状也可根据载荷的变化规律和调心的需要进行选择。

实施例1：

实施例1如图7所示，其中圆锥滚子的参数设计示意图如图8所示。在本实施例中采用的圆锥滚子的母线的函数曲线方程为

$y=\sqrt{C_{1}x}---\left(1\right)$

在上式中取系数C₁＝1，可使圆锥滚子的母线的斜率变化范围合适，得到曲线方程

$y=\sqrt{x}---\left(2\right)$

曲线上任一点(X,Y)处的切线斜率为

dY/dX＝0.5X^-0.5   (3)

切线与x轴的夹角为

θ₁＝tan^-1(dY/dX)＝tan^-1(0.5X^-0.5)   (4)

本实施例中采用轴承外圈滚道为直线的母线与圆锥滚子为函数曲线的母线相切，轴承内圈滚道为函数曲线的母线与圆锥滚子为函数曲线的母线相吻合的轴承内外圈组合形式，当轴承外圈滚道与圆锥滚子在点(X,Y)处接触时，轴承的接触角为

α₁＝θ₁+β₁＝tan^-1(0.5X^-0.5)+β₁   (5)

式中，β₁为圆锥滚子的轴线与支承轴轴线的夹角，如图7所示。在本实施例中，轴承外圈的滚道与圆锥滚子的接触点越靠近轴承左端面时轴承的接触角越大，越靠近轴承右端面时轴承的接触角越小。

本实施例中如图8所示的圆锥滚子参数设计示意图中,各个参数取值依次如下：圆锥滚子的母线取曲线公式(2)上从x＝3到x＝11的一段，即圆锥滚子3的长度L取为8个单位长度。圆锥滚子3的轴线与x轴重合，以曲线公式(2)与x＝3、x＝11和x轴围成的平面区域绕x轴旋转，即形成本实施例中的圆锥滚子3。

需要特别指出的是：由于该变接触角圆锥滚子轴承的内外圈可相对摆动，所以轴承工作时允许的角偏差要大于普通圆锥滚子轴承，而这正体现出了本发明的优越性。

实施例2：

实施例2如图9所示，其中圆锥滚子的参数设计示意图如图10所示。在本实施例中采用的圆锥滚子的母线的函数曲线方程为

y＝lg(C₂x)   (6)

在上式中取系数C₂＝2，可使圆锥滚子的母线的斜率变化范围合适，得到曲线方程

y＝lg(2x)   (7)

曲线上任一点(X,Y)处的曲线斜率为

dY/dX＝(Xln10)^-1   (8)

切线与x轴的夹角为

${\mathrm{\θ}}_2={\tan }^{-1}(\mathrm{dY}/\mathrm{dX})={\tan }^{-1}\left(\frac{1}{X\ln 10}\right)---\left(9\right)$

本实施例中采用轴承外圈滚道为直线的母线与圆锥滚子为函数曲线的母线相切，轴承内圈滚道为函数曲线的母线与圆锥滚子为函数曲线的母线相吻合的轴承内外圈组合形式，当轴承外圈滚道与圆锥滚子在点(X,Y)处接触时，轴承的接触角为

α₂＝θ₂+β₂＝tan^-1[(Xln10)^-1]+β₂   (10)

式中，β₂为圆锥滚子的轴线与支承轴轴线的夹角，如图9所示。在本实施例中，轴承外圈的滚道与圆锥滚子的接触点越靠近轴承左端面时轴承的接触角越大，越靠近轴承右端面时轴承的接触角越小。

本实施例中如图10所示的圆锥滚子3参数设计示意图中，各个参数取值依次如下：圆锥滚子3的母线取曲线公式(7)上从x＝3到x＝11的一段，即圆锥滚子3的长度L取为8个单位长度。圆锥滚子3的轴线取y＝-1.5，以曲线公式(7)与x＝3、x＝11和y＝-1.5围成的平面区域绕圆锥滚子3的轴线(y＝-1.5)旋转，即形成本实施例中的圆锥滚子3。

需要特别指出的是：由于该变接触角圆锥滚子轴承的内外圈可相对摆动，所以轴承工作时允许的角偏差要大于普通圆锥滚子轴承，而这正体现出了本发明的优越性。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种变接触角圆锥滚子轴承，它包括轴承外圈、轴承内圈、保持架和圆锥滚子，其特征在于：所述轴承外圈滚道母线是函数曲线或直线；所述轴承内圈滚道母线是直线或函数曲线；所述圆锥滚子，是以函数曲线为母线的圆锥滚子；所述函数曲线是斜率在轴线方向上变化的函数曲线，函数曲线上任意一点的斜率随着该任意一点距离圆锥滚子轴承端面的距离变化而变化。

2.根据权利要求1所述的一种变接触角圆锥滚子轴承，其特征在于：所述的轴承外圈滚道为函数曲线的母线与圆锥滚子为函数曲线的母线相吻合，所述轴承内圈滚道为直线的母线与圆锥滚子为函数曲线的母线相切。

3.根据权利要求1所述的一种变接触角圆锥滚子轴承，其特征在于：所述的轴承外圈滚道为直线的母线与圆锥滚子为函数曲线的母线相切，所述轴承内圈滚道为函数曲线的母线与圆锥滚子为函数曲线的母线相吻合。