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CN110809677B - 用于制造可倾瓦轴承的构件的方法和可倾瓦轴承 - Google Patents

用于制造可倾瓦轴承的构件的方法和可倾瓦轴承 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于制造可倾瓦轴承(10；10a)的构件的方法，其中，所述可倾瓦轴承(10；10a)具有外环(12；12a)和优选以相同的角度间距绕着所述外环(12；12a)的纵轴线(3；46)布置的多个可倾瓦块(18；18a)，其中，所述可倾瓦块(18；18a)以外表面(20；20a)能够绕着滚动线(26；26a)摆动地布置在所述外环(12；12a)的内表面(16；16a)上，其中，为了从可倾瓦环(42)或所述外环(12a)制造可倾瓦块(18)而使用呈柱体区段(14)形状的、具有恒定壁厚的坯件(30；30a)，使得所述柱体区段(14)在其外周(32；32a)的区域中在多个夹紧部位(33；33a,34；34a,35；35a)上分别被加载以在所述纵轴线(3；46)的方向上作用的径向力(FR)，其中，所述径向力(FR)引起所述柱体区段(14)的弹性变形，使得随后在所述柱体区段(14)处在弹性变形状态下在所述内表面(16；16a)上产生具有圆形横截面的内孔(38；38a)，并且随后，所述柱体区段(14)的径向夹紧力被消除。

Description

用于制造可倾瓦轴承的构件的方法和可倾瓦轴承
技术领域
本发明涉及一种用于制造可倾瓦轴承的构件的方法以及一种可倾瓦轴承，在该可倾瓦轴承中，根据本发明的方法来制造外环或可倾瓦块。
背景技术
用于支承尤其快速旋转的轴(在此是指例如以大于100000min-1的转速旋转的轴)的可倾瓦轴承可以分为两个基本结构类型：在第一结构类型中，由外环和径向地布置在外环内的、用于支承轴的可倾瓦块组成的可倾瓦轴承由整体的(生)坯构造，在所述(生)坯中，可倾瓦块通过缺口或类似结构从坯中露出或者说构造出，并且经由尤其接片状的连接件可倾斜地与外环(一件式地)连接。第二结构类型由外环以及可倾瓦块组成，所述外环和可倾瓦块分别彼此单独地制造。在第二结构类型中，可倾瓦块也径向地布置在外环内并且其特征在于，所述可倾瓦块在径向地面向外环的一侧上具有比外环的相应地与可倾瓦块共同作用的内表面更大的曲率。由此，可倾瓦块能够绕着滚动线在外环上滚动。此外，可倾瓦块的与轴共同作用的工作面具有比待支承的轴的半径更小的曲率。总之，因此在第二结构类型中重要的是，在可倾瓦块的面向轴或者外环的一侧上，该可倾瓦块具有与外环的(内)轮廓或者轴的半径匹配的曲率或者半径。在实践中通过轮廓磨削来制造可倾瓦块或者外环的这种匹配的几何形状。然而，这相对费事或者与较高的成本结合。
发明内容
根据本发明方法的用于制造可倾瓦轴承的构件(在此是指可倾瓦轴承的外环或可倾瓦块)的方法具有以下优点：所述方法能够实现相对简单且因此成本低地制造这些构件。这能够通过以下方式实现：可以省去在现有技术中常用的轮廓磨削，用于在可倾瓦块上构造特殊几何形状或者在外环上构造与可倾瓦块共同作用的几何形状，取而代之地可以通过简单的钻孔或磨削工艺产生相关的几何形状，在这些几何形状中仅须产生圆形的轮廓或者说表面。
本发明所基于构思在于，用于制造或产生外环或可倾瓦块的坯件在成型或者说加工之前在外周上的多个部位处被这样地夹紧，使得在夹紧部位处产生作用到(环形)坯件上的径向力，所述径向力引起坯件的弹性变形。随后，在坯件的弹性变形状态下产生圆形的孔或者轮廓。随后，坯件的径向夹紧力被消除，这引起坯件在其外周上又具有其原始的圆形轮廓，而首先圆形地产生的(内)轮廓具有新的轮廓，该新的轮廓与原始的(圆形)轮廓不同。以这种方式制造或者加工的坯件能够实现，该坯件或者可以用作可倾瓦轴承的外环，或者也可以通过将坯件径向地分割开而从坯件中产生多个可倾瓦块，这些可倾瓦块可以用于使用和或布置在可倾瓦轴承的外环中。尤其，根据本发明的方法能够实现，与是由坯件产生外环还是产生可倾瓦块有关地对于可倾瓦块或者外环可以使用下述零件作为互补构件，所述零件可以具有简单的圆形工作面或者说几何形状。在此，优选考虑由柱形坯件构成的构件，所述坯件又是以不同的几何形状或者直径廉价地可供使用的标准构件。
具体而言，根据本发明的方法提出，使用呈柱体区段形状的、具有恒定壁厚的坯件用于由可倾瓦环制造可倾瓦块或用于制造外环，使得该柱体区段在其外周区域中在多个部位处分别被加载以朝坯件的纵轴线方向上作用的径向力，其中，所述径向力引起柱体区段的弹性变形，使得随后在柱体区段上在弹性变形状态下在内表面上产生具有圆形横截面的内孔，并且随后，柱体区段的径向夹紧力被消除。
下面列举了根据本发明的用于制造可倾瓦轴承的构件的方法的有利扩展方案。
对于将坯件用于可倾瓦轴承的外环的情况而设置，坯件被加载以径向力的部位的数量相应于支承在外环中的可倾瓦块的数量。
此外，对于将坯件用于构造可倾瓦块的情况，坯件被加载以径向力的部位的数量相应于下述可倾瓦块的数量，所述可倾瓦块通过将坯件径向地分割开由坯件构造。由此能够利用整个坯件来构造可倾瓦块。
为了能够关于受支承的轴对称地布置或构造可倾瓦轴承的构件，此外设置，坯件被加载以径向力的部位以相同的角度间距绕着柱形坯件的纵轴线布置。
为了补偿在运行或使用可倾瓦轴承时由于轴在可倾瓦中旋转和由此产生的摩擦热而引起的热膨胀或者说为了避免外环在安装在孔中的状态下卡在可倾瓦块和轴之间，此外设置，对于将坯件用作可倾瓦轴承的外环的情况，坯件的壁厚在滚动线的区域中被减小，在所述滚动线中，可倾瓦块布置成与外环接触。通过在坯件的外周上构造削平部以特别简单的方式产生外环或者说坯件的壁厚的这种减小。
本发明还包括一种可倾瓦轴承，其具有外环和可倾瓦块，其中，外环或可倾瓦块根据到目前为止所说明的本发明方法来制造。
对于根据本发明的方法制造外环的情况，特别优选地设置，可倾瓦块具有恒定的壁厚。在这种情况下，对于可倾瓦块可以使用具有恒定内径和外径的柱体管区段，所述柱体管区段能够相对廉价地制造或者可供使用，并且由制造决定地具有高精度。与此相对地，对于根据本发明的方法制造可倾瓦块的情况设置，使用具有恒定内径和外径的柱体区段作为外环。在这种情况下，外环能够特别廉价或者简单地制造并且具有高精度。
附图说明
由下面对优选实施例的说明以及根据附图得到本发明的另外的优点、特征和细节。附图示出了：
图1在简化示图中的用于支承轴的可倾瓦轴承，
图2在加载径向力的情况下的用于制造根据图1的可倾瓦轴承的可倾瓦块的坯件的示图，
图3在减小径向力之后的根据图2的坯件，
图4在简化示图中的相对于图1修改的、用于支承轴的可倾瓦轴承，
图5在减小径向力之后的坯件，该坯件被用于根据图4的可倾瓦轴承的外环，
图6在形成过盈配合的情况下布置在圆形接收孔的区域中的可倾瓦轴承的外环。
相同元件或具有相同功能的元件在附图中设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中示出用于径向地支承轴1的可倾瓦轴承10，其中，轴1在可倾瓦轴承10中能够绕着旋转轴线2旋转。轴1优选(但不限于)是高速运转的机器的组成部分，其中，轴1的圆周速度在可倾瓦轴承10的区域或者说支承区域中示例性地(但同样不限于)可以大于100m/s或者说轴1的转数可以大于100000min-1。
可倾瓦轴承10具有例如由钢构成的外环12，其中，外环12优选通过从具有标准尺寸的标准管或类似材料截断地构造并且垂直于图1的制图平面延伸。优选，外环12是具有纵轴线3的柱体区段14，该纵轴线在轴1的安装状态下与轴1的旋转轴线2对齐。
在周向方向上观察，外环12具有恒定的内径Di和恒定的外径Da。
外环12的内表面16构成用于在该实施例中的镰刀形可倾瓦块18的贴靠区域。为了清楚起见，在图1的示图中仅示出一个唯一的可倾瓦块18。然而，在这种可倾瓦轴承10中通常使用多个这种可倾瓦块18，例如三个或四个相同构造的可倾瓦块18，这些可倾瓦在外环12的周向方向上观察，优选以相同的角度间距绕着纵轴线3布置。
从纵轴线3出发，例如同样由钢构成的可倾瓦块18在面向所述内表面16的侧上具有外表面20，该外表面具有半径Ra，其中，半径Ra小于Di/2。此外，可倾瓦块18在面向轴1的侧上具有工作面22，该工作面构造为具有半径Ri的圆形工作面22。根据图1也可看到，轴1的半径r小于工作面22的半径Ri。
基于所说明的几何形状，轴1在垂直于图1的制图平面延伸的方向上沿着线24贴靠在可倾瓦块18上，而可倾瓦块18又沿着滚动线26贴靠在外环12的内表面16上，并且其中，可倾瓦块18能够绕着滚动线26倾斜。
可倾瓦轴承10的外环12以及可倾瓦块18都是可倾瓦轴承10的构件。在下面，首先论述由环形坯件30制造可倾瓦块18。为此，首先参照图2，在该图2中示出坯件30，该坯件在其外周32上在三个夹紧部位33至35的区域中被夹紧在未示出的夹紧装置中，所述三个夹紧部位以相同的角度间距绕着坯件30的纵轴线37布置。由此，在夹紧部位33至35的区域中在径向上作用有朝纵轴线37的方向作用的力FR，该力引起坯件30的弹性变形，其方式是：坯件30的布置在夹紧部位33至35之间的区域相对于纵轴线37径向向外地变形。在坯件30的该状态下，在坯件30中产生(圆形的)内孔38。优选地，内孔38被磨削用于产生所希望的尺寸公差。
在构造内孔38之后，相应于图3的示图，将坯件30从未示出的夹紧工具中取出，即随后，在夹紧部位33至35处没有径向力FR作用到坯件30上。这导致，坯件30的外周32又具有其原始的圆形形状，并且同时，构造有内孔38的区域从现在起具有三个圆弧形地构造的区段40，这些区段的壁厚w在周向方向上变化并且相对于坯件30的纵轴线41分别具有半径Ri。在该状态下，坯件30构成可倾瓦环42，通过在分离部位44、45的区域中径向地分割开可以由所述可倾瓦环产生例如三个可倾瓦块18。
在图4中示出另一可倾瓦轴承10a，该可倾瓦轴承与可倾瓦轴承10的不同之处在于，可倾瓦块18a分别具有恒定的厚度d以及恒定的内半径Ri和用于形成外表面20a的恒定的外半径Ra。此外，类似于外环12，外环12a具有圆形的外周边。与此相对地，外环12a的内表面16a具有三个区段47至49，这些区段分别具有半径R，在周向方向上观察，所述区段在三个过渡部位50处在内侧上形成弯折部的情况下彼此衔接。外环12a的壁厚w沿着区段47至49变化。
此外，根据图6可看到，这种外环12a置入或者在形成过盈配合的情况下布置在圆形接收孔52的区域中，并且在接收孔52和外环12a的外表面20a之间设置三个以相同的角度间距绕着纵轴线46布置的削平部54，在所述削平部的区域中，外环12a的壁厚w减小，其中，在滚动线26a的区域中存在壁厚w的最小值。由此，在削平部54和接收孔52之间分别形成间隙56，用于补偿外环12a的热变形。
到目前为止所说明的外环12a的制造至少基本上相应于结合图2和3所说明的可倾瓦环42的构造方式，该可倾瓦环用于在可倾瓦轴承10中构造可倾瓦块18。这意味着，在这里也相应于图5的示图，环形坯件30a在三个夹紧部位33a至35a的区域中被夹紧并且由于力FR弹性变形。随后，产生内孔38a，并且消除坯件30a的夹紧力。必要时，随后制造削平部54。
到目前为止所说明的可倾瓦轴承10、10a能够以多种方式改型或者修改，而不偏离本发明构思。

Claims (11)

1.一种用于制造可倾瓦轴承(10；10a)的构件的方法，其中，所述可倾瓦轴承(10；10a)具有外环(12；12a)和多个可倾瓦块(18；18a)，其中，所述可倾瓦块(18；18a)以外表面(20；20a)能够绕着滚动线(26；26a)摆动地布置在所述外环(12；12a)的内表面(16；16a)上，其中，为了由可倾瓦环(42)制造可倾瓦块(18)或制造所述外环(12a)而使用呈柱体区段(14)形状的、具有恒定壁厚的坯件(30；30a)，使得所述柱体区段(14)在其外周(32；32a)的区域中在多个夹紧部位(33；33a,34；34a,35；35a)上分别被加载以朝所述外环的纵轴线(3；46)的方向作用的径向力(FR)，其中，所述径向力(FR)引起所述柱体区段(14)的弹性变形，使得随后在所述柱体区段(14)上在弹性变形状态下在所述内表面(16；16a)上产生具有圆形横截面的内孔(38；38a)，并且随后，所述柱体区段(14)的径向夹紧力被消除。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
对于将所述坯件(30a)用于制造所述外环(12a)的情况，夹紧部位(33a,34a,35a)的数量相应于支承在所述外环(12a)中的可倾瓦块(18a)的数量，在所述夹紧部位上，所述坯件(30a)被加载以所述径向力(FR)。
3.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
对于将所述坯件(30)用于制造可倾瓦块(18)的情况，夹紧部位(33,34,35)的数量相应于所述可倾瓦块(18)的数量，在所述夹紧部位上，所述坯件(30)被加载以所述径向力(FR)，所述可倾瓦块通过在分离部位(44,45)的区域中径向地分割开所述坯件(30)而由所述坯件(30)构成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述夹紧部位(33；33a,34；34a,35；35a)以相同的角度间距绕着所述坯件(30；30a)的纵轴线(37)布置，在所述夹紧部位上，所述坯件(30；30a)被加载以所述径向力(FR)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
其特征在于，
对于将所述坯件(30a)用作外环(12a)的情况，所述坯件(30a)的壁厚(w)在所述滚动线(26a)的区域中被减小。
6.根据权利要求5所述的方法，
其特征在于，
通过在所述坯件(30a)的外周(32a)上构造削平部(54)来实现所述壁厚(w)的减小。
7.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
多个可倾瓦块(18；18a)以相同大小的角度间距绕着所述外环(12；12a)的纵轴线(3；46)布置。
8.一种可倾瓦轴承(10；10a)，所述可倾瓦轴承具有外环(12a)和可倾瓦块(18)，其中，所述外环(12a)或所述可倾瓦块(18)根据权利要求1至7中任一项所述的方法制造。
9.根据权利要求8所述的可倾瓦轴承，
其特征在于，
所述外环(12a)根据权利要求1至7中任一项所述的方法制造，并且所述可倾瓦块(18a)具有恒定的壁厚(w)。
10.根据权利要求9所述的可倾瓦轴承，
其特征在于，
所述可倾瓦块(18)由具有恒定的内径(Di)和外径(Da)的柱体管区段构造。
11.根据权利要求8所述的可倾瓦轴承，
其特征在于，
所述可倾瓦块(18)根据权利要求1至7中任一项所述的方法制造，并且所述外环(12)构造为具有恒定的内径(Di)和外径(Da)的柱体区段(14)。
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