本发明涉及轴承设备,具体涉及一种多滚道精密轴承,属于精密轴承。
背景技术:
1、轴承(bearing)是当代机械设备中一种重要零部件,它的主要功能是支撑机械旋转体,降低其运动过程中的摩擦系数,并保证其回转精度。轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成。
2、轴承按照iso的分级标准分为:p0、p6、p5、p4、p2,等级依次增高,其中p0为普通精度,其他等级都是精密级别。当然,不同分级标准,不同类型的轴承,他们的分级方法有所不同的,但意义是一至的。精密轴承使用性能上要求旋转体具有高跳动精度、高速旋转及要求摩擦及摩擦变化小等。
3、精密轴承对使用的要求较高,特别是对于精密设备而言,对精密轴承的精度波动性要求更加严苛,就算是极其精密的轴承在使用一段时间后,由于滚动体和内、外圈的摩损,导致轴承的游隙变大,不能够满足精密设备的使用要求,因此需要频繁更换新的精密轴承,而精密轴承本身由于精度要求高,其价格有相对昂贵,频繁的更换极大的增大了生产成本,同时不利于精密设备的持续运行,并且频繁的更换操作还容易使得轴承与精密设备之间的连接误差增大,进而严重影响精密设备的工作精度。
4、对于如何实现轴承的自补偿调节,进而提高轴承的使用寿命,降低生产成本,提高生产效率具有重要意义。cn214118742u公开了一种自适应调整轴承,其主要通过调节弹簧和移动板控制第一、第二限位板伸入至滚珠与内外壁之间的间隙内的位置深度进而实现游隙的补偿,以提高轴承的回转精度,自动调整后其滚珠与内外壁之间不再直接接触连接,而是与多个限位板接触,这就对限位板的材质要求较高,以保证滚珠与各限位板之间的磨损损耗相一致,否则难以继续保障轴承精度;而且由于限位板为活动部件,滚珠不与内外壁直接作用,导致内外壁之间的间隙较大,不能达到紧密轴承的作用。cn213332052u公开了一种圆锥滚子轴承游隙调整结构,通过在轴承外圈内设置空腔,并在空腔内安装垂直于滚动体表面的弹簧和滚珠,对滚动体施加径向力使得滚动体的另一侧始终与轴承内圈壁相接触,为了保证精度,需要对每一个滚动体均对应设置一套弹簧和滚珠机构,存在结构繁杂,维修不便,制备成本高的缺点,此外由于其弹簧是通过滚珠与滚动体表面直接接触,滚动体旋转时,由于相邻的两个滚动体的表面之间不是一个平面,当滚珠滚动到两个滚动体之间时,滚珠卡在两个滚动体之间,从而使得滚动体不能转动。cn2735068y公开了一种能够保持最小间隙的单列圆锥滚子轴承,其通过螺旋弹簧推压内圈实现滚子和内、外圈的紧密贴合,其方案的实现必须依赖内圈和轴杆之间能够相对滑动作为前提,其明显不适用于轴杆与内圈固定连接的精密轴承,其适用性受到限制,无法作为精密轴承使用。
5、综上所述,现有技术针对精密轴承的自补偿调节还存在诸多不足,不能够满足精密轴承长时间使用过程中精度自补偿调节的稳定性和持久性。
技术实现思路
1、针对现有技术对轴承精度自补偿调节存在稳定性和持久性差、制备成本高以及维修更换不便等问题,本发明提供了一种多滚道精密轴承,通过在外环壳套与内环壳套之间的缩口式环状夹道内的轴向外侧设置压力预紧机构对内滚子和外滚子同时施加径向和轴向的预紧力,使得内滚子和外滚子始终能够与内环壳套和外环壳套紧密贴合,进而实现游隙的趋零自补偿调节,显著增强了轴承精度的稳定性,且整体结构简单,维修更换方便,轴承使用寿命也得到显著地增长。
2、为实现上述技术目的,本发明所采用的技术方案具体如下所述:
3、一种多滚道精密轴承,该轴承包括外环壳套、内环壳套、内滚子、中间滑块、外滚子以及压力预紧机构。所述外环壳套套设在内环壳套的外部,并且外环壳套的径向内壁与内环壳套的径向外壁之间形成沿轴向方向的缩口式环状夹道。所述中间滑块为设置在环状夹道中部的环状滑块,中间滑块的径向内壁与内环壳套的径向外壁之间形成内侧滚道,中间滑块的径向外壁与外环壳套的径向内壁之间形成外侧滚道。内滚子设置在内侧滚道内,外滚子设置在外侧滚道内。所述压力预紧机构设置在环状夹道内较宽的轴向外侧端,且压力预紧机构的轴向内侧端与中间滑块的轴向外侧接触相连。
4、作为优选,沿内环壳套的周向方向均匀设置有多个内滚子,多个所述内滚子通过内保持架依次串联连接成圈状。
5、作为优选,沿外环壳套的周向方向均匀设置有多个外滚子,多个所述外滚子通过外保持架依次串联连接成圈状。
6、作为优选,所述中间滑块的轴向截面为倒梯形面,即中间滑块轴向截面的径向宽度沿环状夹道的宽侧端至窄侧端的方向逐渐减小。优选,在中间滑块的径向内壁和径向外壁上分别开设有契合内滚子和外滚子的弧状凹槽。
7、作为优选,中间滑块径向内壁上的弧状凹槽的凹陷深度小于内滚子的半径。中间滑块径向外壁上的弧状凹槽的凹陷深度小于外滚子的半径。
8、作为优选,所述压力预紧机构包括传压滚子、环压块以及环顶板。所述传压滚子、环压块、环顶板均设置在环状夹道内的宽侧端,并位于中间滑块的轴向外侧。环压块的轴向内侧通过传压滚子与中间滑块的轴向外侧相连接,环压块的轴向外侧通过预紧弹性件与环顶板的轴向内侧相连接。环顶板的径向两侧分别与外环壳套和内环壳套连接。
9、作为优选,压力预紧机构包括有多个传压滚子,并且在周向方向上,多个传压滚子通过滚子保持架依次串联构成圈状。优选,在径向方向上,环压块与中间滑块之间设置有多圈构成圈状的传压滚子。作为优选,所述传压滚子为滚珠、滚柱中的一种。
10、作为优选,在中间滑块的轴向外侧面上沿周向开设有与传压滚子相契合的下环凹槽。
11、作为优选,在环压块的轴向内侧面上沿周向开设有与传压滚子相契合的上环凹槽。
12、作为优选,下环凹槽的数量与上环凹槽的数量相一致且一一对应。
13、作为优选,在环压块轴向的外侧面中部设置有多个沿周向均匀分布且向轴向外侧突出的柱状凸起,每个柱状凸起上均套设有一个预紧弹性件,柱状凸起的凸起高度不大于预紧后的预紧弹性件的高度。优选,在柱状凸起径向两侧的环压块的边缘还设置有高度低于柱状凸起且沿周向延伸的环状边缘凸起,即环状边缘凸起与柱状凸起之间形成供预紧弹性件安置的限位凹槽(或者在位于柱状凸起底部一周的环压块上开设有一圈供预紧弹性件安置的圈状限位凹槽)。
14、作为优选,所述预紧弹性件为弹簧、筒状弹片或筒状橡胶体中的一种。
15、作为优选,在环顶板轴向的内侧面上开设有沿周向延伸的环状u槽,环状u槽的径向宽度不小于预紧弹性件的最大径向外径,使得预紧弹性件远离环压块的一端完全套接在环状u槽内部。
16、作为优选,环顶板与外环壳套之间以及其与内环壳套之间均为螺纹连接,并且在外环壳套和内环壳套设置有螺纹的区域内,环状夹道在径向方向的宽度相一致。优选,设置在外环壳套和内环壳套侧壁上的螺纹区的轴向下行深度均大于环顶板的最大厚度。
17、作为优选,在环顶板轴向的外表面上还设置有旋转凸起和/或旋转凹孔。通过旋转凸起和/或旋转凹孔驱动环顶板在周向方向上进行转动,进而调节环顶板沿轴向深入至环状夹道内的深度。
18、作为优选,沿着环状夹道的轴向设置有多层串联连接成圈状的内滚子。
19、作为优选,沿着环状夹道的轴向设置有多层串联连接成圈状的外滚子。
20、作为优选,所述内滚子和外滚子各自独立地为滚珠或滚柱。
21、作为优选,所述环状夹道的轴向横截面为梯形或三角形。
22、现有技术中,一些精密设备中不可避免的需要用到精密轴承,进而保证精密设备运行精度的稳定性和持久性,而一般的精密轴承在使用一段时间后,由于摩擦损耗和原因,使得轴承游隙变大而影响精密设备整体精度的稳定性,频繁的更换存在成本投入大,且异导致轴承与精密设备锲合度变差等问题,而现有的一些具有自补偿功能的轴承要么精度稳定性差、结构复杂且制造成本高昂,要么耐久性差,适用性差无法用作为精密轴承使用。本发明针对性的提供了一种具有轴承游隙压力预紧自补偿机构(即压力预紧机构)的精密轴承,能够随时针对轴承游隙的变化通过事先已经预紧的弹性件进行自动补偿,使得轴承游隙的变化量实现无限趋零(几乎保持不变,进而处于最佳状态以保持运行精度),极大程度的保证了轴承精度的稳定性,且整个压力预紧机构能够实现自我预紧调节,具有结构简单,持久耐用的特点。精密轴承是一个独立的零部件,精密轴承的内圈和外圈均只与装置的其他部件接触和作用,而不能直接连接和固定;也就是说,精密轴承要求其内圈和外圈相对与之接触的部件是相对活动的。
23、在本发明中,中间滑块为沿环状夹道周向延伸的闭环式环状滑块,并且其轴向截面为倒梯形面,即中间滑块轴向截面的径向宽度沿环状夹道的宽侧端至窄侧端的方向逐渐减小(与环状夹道的径向宽度的变化相一致),具有梯形截面的中间滑块与环状夹道的两个侧壁(外环壳套的内侧壁和内环壳套的外侧壁)形成两条沿轴向延伸用于安装滚子(内滚子和外滚子)的滚道(内侧滚道和外侧滚道),并且两条滚道各自在轴向方向上的径向宽度相等,进而能够更好的与滚子契合向抵触,并对滚子主要施加径向的力,防止滚子在轴向方向上的偏移,有利于保证轴承回转时的稳定性。
24、进一步地,在中间滑块的径向内壁和径向外壁上分别开设有契合内滚子和外滚子的弧状凹槽,弧状凹槽沿周向开设在中间滑块径向的两侧侧壁上,分别对应内滚子和外滚子,并且两条弧状凹槽的凹陷深度一般小于各自对应滚子的半径,其作用主要是提高滚子在滚道内的安装稳定性,避免滚子在轴向方向上的偏移,进而进一步保证轴承回转时的稳定性。
25、在本发明中,所述压力预紧机构包括传压滚子、环压块、预紧弹性件以及环顶板。传压滚子、环压块、环顶板均设置在环状夹道内的宽侧端,并位于中间滑块的轴向外侧。即沿着环状夹道的轴向外侧至其内侧的方向上,环顶板、预紧弹性件、环压块、传压滚子以及中间滑块依次串联。环顶板径向的两侧分别与外环壳套和内环壳套固定,其轴向内侧壁与预紧弹性件相连接,进而可对预紧弹性件施加预紧力,使得预紧弹性件向轴向内侧方向对环压块加压,环压块受压后继续向轴向内侧通过传压滚子对中间滑块施加向轴向向内侧的力,即当滚内滚子或外滚子与内环壳套或外环壳套之间的游隙由于磨损变大后,中间滑块受到来自传压滚子的预紧力后能够实时带动两组滚子向轴向内侧移动,进而保证游隙不会由于滚子的磨损而产生明显变化,进而提高精密轴承的精度稳定性。
26、在本发明中,在环压块轴向的外侧面中部设置有多个沿周向均匀分布且向轴向外侧突出的柱状凸起,每个柱状凸起上均套设有一个预紧弹性件,通过沿环压块的周向均匀设置多个柱状凸起进而在环压块与环顶板中间安装多个预紧弹性件,在提高预紧加压效果的同时,也能够有效避免预紧弹性件的在周向上的偏移,有利于保证各个预紧弹性件的预紧力均为轴向。此外,柱状凸起的凸起高度不大于预紧后的预紧弹性件的高度。也就是说,环压块与环顶板之间不相接触,即使预紧弹性件被压缩预紧后,环压块的柱状凸起顶部与环顶板也还具有一定的间隙,以便于后续通过环顶板向轴向内侧调节预紧弹性件的预紧力。
27、进一步地,在柱状凸起径向两侧的环压块的边缘还设置有高度低于柱状凸起且沿周向延伸的环状边缘凸起,即环状边缘凸起与柱状凸起之间形成供预紧弹性件安置的限位凹槽。通过环状边缘凸起与柱状凸起的共同作用,将预紧弹性件的轴向内侧端尽可能的固定在柱状凸起的内端四周,进一步保证预紧力方向的一致性。
28、在本发明中,所述预紧弹性件为弹簧、筒状弹片、筒状橡胶体中的一种或多种。包括但不限于任何能够通过压缩而产生弹力的现有材质制成的类似弹簧或弹片等的产品。所述
29、在本发明中,环顶板与外环壳套和内环壳套通过螺纹进行固定式连接,随着轴承使用时间的延长,传压滚子的磨损量增大使得预紧弹性件预设的预紧力会被逐渐释放完毕而导致弹力不足(或者预紧弹性件长时间后弹性变弱),此时预紧弹性件不能够很好的实现对传压滚子的持续施压(施压效果变差),这种情况下,只需要根据实际需要,将环顶板拧动使其向轴向内侧方向产生位移,进而使得预紧弹性件压缩而产生新的满足工况的预紧力,并且由于是螺纹调节,对预紧弹性件的压缩调节精度更高(例如可进行半圈、四分之一圈等非整圈的螺纹旋转调节),能够在不更换轴承或预紧弹性件的前提下,快速恢复精密轴承的精度稳定性,大大提高了轴承的使用寿命。此外,由于是螺纹式调节,在初始状态下,也可以调节由于预紧弹性件预紧力过大而导致其对传压滚子施加的力过大,使得传压滚子加速磨损的问题,即能够根据实际工况的不同,自适应的调节预紧弹性件预紧力的大小,在满足滚动体游隙自补偿需求的前提下,尽可能不变相增大传压滚子的磨损,进一步提高精密轴承的使用寿命,降低生产投入成本。
30、在本发明中,所提供的压力预紧机构结构简单且能够进行自调节,在不改变压力预紧机构整体结构的前提下,可以在轴向方向上设置多圈环绕中间滑块的内滚子或外滚子,即压力预紧机构能够同时对多圈滚子同时进行增压自补偿,有利于提高紧密轴承的载荷受力上限,同时也有助于轴承轴向宽度的增大进而适用于不同的工况,提高轴承的适用性。
31、在本发明中,在环顶板的轴向外表面上设置有旋转凸起和/或旋转凹孔。通过手动或配套的拧动扳手作用旋转凸起和/或旋转凹孔后驱动环顶板在周向方向上进行转动,进而调节环顶板沿轴向深入至环状夹道内的深度。具有调节快捷简单,且能够进行正反向调节,调节精度高等优点。
32、在本发明中,外环壳套和内环壳套侧壁上的螺纹区的轴向下行深度均大于环顶板的最大厚度。也就是说,环顶板通过螺纹可以完全下行至环状夹道内,也可以部分凸出至环状夹道的轴向外侧或者环顶板的轴向外侧表面与外环壳套和内环壳套的轴向外侧端面平齐,提高了环顶板的调节上限和下限,大大提高了轴承的可调节性。
33、在本发明中,需要说明的是,本文为了便于描述所述的“内”和“外”均为相对参照时的方位表述,在没有其他特殊说明的前提下,在本文中一般应认为:在轴向方向上:外环壳套与内环壳套之间的缩口式环状夹道较宽的一侧为轴向的外侧,反之为轴向的内侧。在径向方向上:靠近内环壳套的一侧为径向内侧,靠近外环壳套的一侧为径向外侧。
34、在本发明中,所述外环壳套的内直径为0.1-120cm,优选为1-100cm,更优选为5-60cm。所述内滚子(或外滚子)的直径为1-550mm,优选为5-350mm,更优选为10-150mm(优选内滚子和外滚子的直径相一致)。所述外环壳套和内环壳套的厚度各自独立地为1-280mm,优选为3-180mm,更优选为5-80mm。
35、与现有技术相比较,本发明的有益技术效果如下:
36、1:本发明通过在沿轴向呈缩口式变化的环状夹道内的轴向外侧设置压力预紧机构,能够对内滚子和外滚子同时施加径向和轴向的预紧力,使得内滚子和外滚子始终能够与环壳套、中间滑块、内环壳套紧密贴合,进而实现游隙的趋零自补偿调节,大大保障了轴承精度的稳定性。
37、2:本发明的压力预紧机构结构简单,易于调节,调节精度高,能够极大程度的保障和提高轴承的精度稳定性、持久性以及实用性,显著地降低了生产和维护成本,有效保证了生产的连续性,提高了生产效率。
1.一种多滚道精密轴承,其特征在于:该轴承包括外环壳套(1)、内环壳套(2)、内滚子(3)、中间滑块(4)、外滚子(5)以及压力预紧机构(6);所述外环壳套(1)套设在内环壳套(2)的外部,并且外环壳套(1)的径向内壁与内环壳套(2)的径向外壁之间形成沿轴向方向的缩口式环状夹道;所述中间滑块(4)为设置在环状夹道中部的环状滑块,中间滑块(4)的径向内壁与内环壳套(2)的径向外壁之间形成内侧滚道,中间滑块(4)的径向外壁与外环壳套(1)的径向内壁之间形成外侧滚道;内滚子(3)设置在内侧滚道内,外滚子(5)设置在外侧滚道内;所述压力预紧机构(6)设置在环状夹道内较宽的轴向外侧端,且压力预紧机构(6)的轴向内侧端与中间滑块(4)的轴向外侧接触相连。
2.根据权利要求1所述的轴承,其特征在于:沿内环壳套(2)的周向方向均匀设置有多个内滚子(3),多个所述内滚子(3)通过内保持架(7)依次串联连接成圈状;和/或
3.根据权利要求1或2所述的轴承,其特征在于:所述中间滑块(4)的轴向截面为倒梯形面,即中间滑块(4)轴向截面的径向宽度沿环状夹道的宽侧端至窄侧端的方向逐渐减小;优选,在中间滑块(4)的径向内壁和径向外壁上分别开设有契合内滚子(3)和外滚子(5)的弧状凹槽;
4.根据权利要求1-3中任一项所述的轴承,其特征在于:所述压力预紧机构(6)包括传压滚子(601)、环压块(602)以及环顶板(603);所述传压滚子(601)、环压块(602)、环顶板(603)均设置在环状夹道内的宽侧端,并位于中间滑块(4)的轴向外侧;环压块(602)的轴向内侧通过传压滚子(601)与中间滑块(4)的轴向外侧相连接,环压块(602)的轴向外侧通过预紧弹性件(604)与环顶板(603)的轴向内侧相连接;环顶板(603)的径向两侧分别与外环壳套(1)和内环壳套(2)连接。
5.根据权利要求4所述的轴承,其特征在于:压力预紧机构(6)包括有多个传压滚子(601),并且在周向方向上,多个传压滚子(601)通过滚子保持架(605)依次串联构成圈状;优选,在径向方向上,环压块(602)与中间滑块(4)之间设置有多圈构成圈状的传压滚子(601);作为优选,所述传压滚子(601)为滚珠、滚柱中的一种。
6.根据权利要求4或5所述的轴承,其特征在于:在中间滑块(4)的轴向外侧面上沿周向开设有与传压滚子(601)相契合的下环凹槽;和/或
7.根据权利要求4-6中任一项所述的轴承,其特征在于:在环压块(602)轴向的外侧面中部设置有多个沿周向均匀分布且向轴向外侧突出的柱状凸起,每个柱状凸起上均套设有一个预紧弹性件(604),柱状凸起的凸起高度不大于预紧后的预紧弹性件(604)的高度;优选,在柱状凸起径向两侧的环压块(602)的边缘还设置有高度低于柱状凸起且沿周向延伸的环状边缘凸起,即环状边缘凸起与柱状凸起之间形成供预紧弹性件(604)安置的限位凹槽;
8.根据权利要求7所述的轴承,其特征在于:在环顶板(603)轴向的内侧面上开设有沿周向延伸的环状u槽,环状u槽的径向宽度不小于预紧弹性件(604)的最大径向外径,使得预紧弹性件(604)远离环压块(602)的一端完全套接在环状u槽内部。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的轴承,其特征在于:环顶板(603)与外环壳套(1)之间以及其与内环壳套(2)之间均为螺纹连接,并且在外环壳套(1)和内环壳套(2)设置有螺纹的区域内,环状夹道在径向方向的宽度相一致;优选,设置在外环壳套(1)和内环壳套(2)侧壁上的螺纹区的轴向下行深度均大于环顶板(603)的最大厚度;
10.根据权利要求2-9中任一项所述的轴承,其特征在于:沿着环状夹道的轴向设置有多层串联连接成圈状的内滚子(3);和/或