发明技术领域:机械零、部件设计制造领域的轴承设计、制造部分。 背景技术:剖析轴称内部各元件间的磨擦,可以发现它主要来自各元件间的相对滑动。这种元件的相对滑动产生的磨擦远大于滚动体和内、外圈之间的滚动磨擦,是一种不应有的磨擦。参阅机械工业版社1991年9月第一版的《机械设计手册》,清华大学出版社1991年6月第一版的《机械工程手册》,石油工业出版社1982年10月版的《轴承手册》,及机械方面的杂志、专利文献,可见现有的所有轴承结构都是单层滚体结构。这种结构若无保持架,滚体将紧密接触,转动时相邻滚体接触面以极高的速度反向相对滑动,产生激烈的滑动磨擦。当承受负载时,滚体接触面上有很大的挤压力,这种滑动磨擦力也成正比的增大。若有保持架,滚体被分隔,之间没有滑动磨擦,但滚体和保持架之间仍有相对滑动,还是有滑动磨擦,当承载负荷时,滚动和保持架间的压力增大,滑动磨擦力也增大,而且装上保持架,必会减少滚体个数,将降低轴承承载能力。也有人提出在单层滚体相邻滚体间放置一个直径较小的间隔滚体的方案,但这也产生了间隔滚体和支撑结构地滚动磨擦及轴承承载能力的降低等问题。由以上叙述可见,现今的单层滚体结构无以从根本上避免这种相对滑动,所以也不能消除这种由滑动带来的磨擦。
发明的任务:本发明的目的是提出一重种轴承方案,最大限度地降低或消除上述元件间的不必要的磨擦。
发明的内容:本发明是这样实现的:如图(1)在向心内圈1和外圈2之间或其他类型的轴承,例如图(4)的推力轴承两支撑盘1、2之间,采用三层滚体工作。调节滚体直径,使得同一层滚体之间间隔一段很小的间距,不互相接触。相邻两层滚体及滚体河内、外圈或两支撑面紧密接触。如图(1),当轴承外层作匀速转动时,三层滚体的转动方向如图中细圆弧箭头所示。在每一个接触点上两元件的接触面运动方向相同,速度相同,无相对滑动。只要各接触面足够平整,并有足够的刚性,滚动磨擦的理论值为零。于是可达到消除或最大限度地减少相对滑动,最大限度地降低磨擦阻力的目的。
在本结构方案中,各定位接触面采用斜面、球面、曲面,如图(2)的8、9,图(3)的5、6,图(4)的5、6。这样可以减少定位面和滚体的相对滑动。
在本结构方案中,由于滑动磨擦已经排除,所以长期运转使元件表面产生的剥落碎屑,从而导致的阻力上升到了主要地位。如图Z(2)的7是排屑孔,如图(3)、(4)的结构可以自动排屑,可降低碎屑的影响。
在本结构方案中,要求所有接触面的材料的刚性、强度都要尽可能的高,这样可以进一步降低滚动磨擦。该材料可选用各种高硬度、高强度的合金材料和陶瓷材料。99.5%的三氧化二铝陶瓷、二氧化锆增韧陶瓷、金属陶瓷等等。
在本结构方案中,元件加工精度要求高,公差需很小,配合需紧密;但由于没相对滑动,所以表面粗糙度要求可以降低,这更有利于陶瓷材料。
实例(1),向心型单列三层圆柱滚子轴承。如图(2):内圈2和挡板6之间用螺丝连结,外侧面形成一凹形滚道。其上布满第一层圆柱滚子5。在第一层滚子5之外布满第二层圆柱滚子4。为了定位第二层滚子表面也加工成一道凹型滚道。第二层圆柱滚子4之外,再排满第三层圆柱滚子3。第三层滚子3之外是内侧有凹型滚道的外圈1。外圈一有一排屑孔7。
实例(2),向心型单列三层球和曲面滚子轴承。如图(3),在有球滚道5的内圈1的滚道上排满第一层滚球3。第一层滚球3外排满第二层表面有滚道6的曲面圆柱滚子4。第二层滚子中有一个滚子被分成左右两半,用螺栓或铆钉连接的,这个滚子是可拆卸的,以便于精密组装。第二层滚子4之外是第三层滚子3。第三层滚球3外是内侧有滚道的外圈2。
实例(3),推力型多列三层球轴承,如图(4)。有球滚道5的圆盘支撑盘1右侧是第一层球4。第一层球4的右侧是第二层球4和一保持圈3。它们的右侧是第三层球。第三层球的右侧是和左侧同样的右支撑盘2。此例并非最佳方案,仅供参考。
优点或效果:这类轴承,具有以下7项优点。
(1)磨擦力小。在平稳运转状态,滚动磨擦趋于零,高速运转只需加入适量冷却剂。低速运转,无需润滑;
(2)负载能力强。等效于滚体密排列的重载轴承;
(3)运转平稳:由于各元件间,接触游隙极小,运转平稳,噪音小;
(4)转速极限高;
(5)寿命长;
(6)磨损小,可靠性、稳定性好,运转精度高;适于各种精密机械;
(7)表面光洁度要求低。适于采用各种陶瓷等非金属材料。