轴承用承载拉力的平衡组合式双半变径中圈制造技术

本实用新型专利技术涉及三套圈轴承的变径中间层套圈。提出了一种承载拉力的平衡组合式双半变径中圈，包括两个双半变径中圈、内外两层滚动体和平衡套；每个双半变径中圈的内、外圆周上轴向间隔距离分别设有滚动体轨道，中圈厚度均匀，在两层滚动体之间轴向沿两层滚动体的圆周弧度变径，将中圈由直筒形制成波纹管状的变径中圈，其双半变径中圈的变径尺度应使内层滚动体圆周轨道的直径大于外层滚动体圆周轨道的直径，双半变径中圈所承载的拉力和平衡作用是两个双半变径中圈通过与平衡套同轴心组合后的力学结构实现的。本实用新型专利技术可有效的消除三套圈轴承中圈的倾覆力矩，为三套圈轴承高速运转的稳定起到重要作用，以成倍的提高轴承高速运转的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
轴承用承载拉力的平衡组合式双半变径中圈
：本技术涉及三套圈轴承的变径中间层套圈。
技术介绍
：在国内外轴承的研究领域已经发现了三套圈轴承能够降低摩擦7/8—9/10（实用轴承技术手册），但是：在实践中人们发现，因为：三套圈轴承所存在的许多致命缺陷也同时远远大于其优点，所以：三套圈轴承的研究和实施一直停滞不前，例如：（1）弯折力矩：因为：三套圈轴承的中圈悬浮设置在两层滚动体的两层游隙之间，两层滚动体分别沿中圈的内、外圆周轨道间隔距离分布，内、外两层滚动体径向作用在中圈圆周上的接触压力无法象双套圈轴承那样直接传递到主轴和轴承座的圆周面，所以：在中圈内外圆周的接触点上形成应力集中点，由于弯折力矩等于力乘以距离，因此两层滚动体沿圆周轨道的间隔距离与两层滚动体的法向压力对中圈构成弯折力矩的全部要素（如图14所示），中圈受到的弯折力压的力学结构就象将木板的两端支起后用铁锤砸木板的中间一样，其致命的危害是致使中圈产生变形和疲劳裂纹，因为：径向轴承在的转动中各层滚动体沿圆周滚道为2-3-2-3交替受力，所以：中圈所受到的力是两层滚动体的交变弯折压力（交变应力），“在工程中，交变压力（交变应力）是一种特别严重的破坏力，它如同将铁板反复弯折一样造成构件的快速疲劳损坏，特别是用于高速转动的轴承，滚动体的离心重力对中间层套圈和外套圈的滚道形成严重的离心应力和拉应力，加剧了滚动体对中圈的弯折压力和摩擦阻力，加速了滚动体和滚道的疲劳损坏，并引致中圈在交变压力下产生反复变形，致使滚道内部裂纹、滚道剥离、直至造成突发事故，统计表明：在机械与航空等领域中，构件的破坏大都是疲劳引起的，而且疲劳破坏带有突发性，往往会带来灾难性的后果，因此，消除三套圈轴承中圈存在的应力集中问题是三套圈轴承设计的首要问题，（2）倾覆力矩：目前，能够检索到的三套圈滚动轴承绝大多数为单排滚动体结构，为缩小轴承的直径，中圈多为变径结构，其内外两层滚动体沿中圈轴向间隔距离设置，由此，内外两层滚动体的法向压力与两层滚动体的轴向间隔距离构成典形的力偶矩（如图15所示），力偶矩作用在中间层套圈上就是倾覆力矩，当轴承套圈发生倾覆力矩时，无论各套圈的轴心线发生的角度差大小或是否出现角度差，都会迫使套圈与滚动体发生挤压和摆动，造成轴承的摩擦阻力急剧增加，并造成轴承过热损坏，在日常交通工具中，有大量的轮轴需要两个单排滚动体的轴承配对使用，例如：自行车轮轴、摩托车轮轴、重载汽车轮轴等等，但是：实验准确的证实：单排滚动体的三套圈轴承无论单独或配对都是根本无法应用的，单排滚动体的三套圈轴承无论两层滚动体轴向是否存在距离，中圈都会在复杂力矩作用下产生无法平衡的倾覆力矩，试验显示：在刚加上径向负荷时，中圈的轴心线与轴承轴心线立刻发生角度差并形成倾覆状态，而中圈的这种倾覆力矩通过预紧都不能消除，（3）由于：传统三套圈轴承的中圈受到两层滚动体的弯折压力和在复杂力矩作用下产生的倾覆力矩是先天致命缺陷，它们中的任何一项都是限制轴承承载力和高速转动的瓶颈，因此：虽然一个世纪过去了，却迄今为止还没有厂家能够研发并制造出能够用于高速转动的三套圈滚动轴承，甚至连普通汽车轮轴转动速度所需用的三套圈滚动轴承还都不能够实现，由此，我国的轴承专著（实用轴承技术手册）中明确阐明：“三套圈轴承主要用在低速大扭矩运行的设备以降低启动阻力，还用于相反双向运行的设备、摆振设备和轴芯不稳需要补尝的设备等”，而且必须增加一排滚动体来减少中间层套圈的倾复力矩和摆震，
技术实现思路
：众所周知：任何人都可以轻松的折断一根竹筷，却从未有人能拉断一根竹筷，这是因为：竹筷受到弯折时，其内部分子的内力不能够形成合力，而被逐层折断，而竹筷受到拉力时，等截面上的各纤维受力均匀，应力均匀分布，其内部分子的内力能够形成合力，所以，具有强大的抗拉强度，金属材料也是如此，材料力学的理论显示：等截面金属杆受到拉力时，金属构件的内部应力趋向均匀，等截面上的应力均匀分布，各金属纤维受力均匀，分子内力形成合力，而等截面金属杆受到弯折力时，等截面上的应力分布为受力侧金属纤维被压缩，相背侧的金属纤维被拉伸，其分子内力不能够形成合力，因此：金属的抗拉力强度远大于抗弯折强度，因为：拉力的力学定义是：“拉力与阻力大、小相同方向相反，二力平衡合力为零，拉力的作用线在同一条直线上”，所以：构件承受拉力时其内部各分子受到的应力趋向均匀，或构件各处压力均匀，实践中人们发现：均压是构件消除弯折力矩的力学基础，均压更是构件抗拒变形及疲劳的重要因素，因而，将构件的受力结构设置为承受拉力是实现构件内部分子力趋向均匀和均压的重要方案，特别是：轴承在服役中会受到各种冲击负荷，因为：轴承套圈的淬火硬度在62-65HRC之间，冲击脆性显著增大，而中圈悬浮设置在两层滚动体2-3-2-3三点支撑的交变弯折压力下必然形成交变应力集中，当冲击负荷叠加在中圈的压力支点上时，引致应力集中与冲击负荷相叠加，所以：其破坏性是致命的，然而，实验与研究证实：金属杆在承受拉力状态下加载冲击拉伸负荷时，由于金属材料内部分子形成合力，应力分布趋向均匀，因此其金属材料的屈服强度与抗拉强度均随着冲击速度的增加有不同程度的增大，例如：在冲击拉伸时，金属材料的屈服强度增加近一倍，抗拉强度增加约1、2%（宝山钢铁股份有限公司研究院—--方建等；天津市质量监督检验站第十五站----陈妍），由此可见：将轴承中圈承受两层滚动体的弯折压力改变为承受两层滚动体的拉力，对轴承承载力和耐冲击力的提高，保障轴承运转的安全是何等的重要，以上理论是本技术“承载拉力的平衡组合式双半变径中圈”由径向承受弯折压力改变为径向承载拉力的重要理论依据，特别注意：将中圈变径是改变中圈力学结构的手段，而使变径中圈承载拉力才具有实质性的创造意义，因为：拉力的力学定义是：“拉力与阻力大、小相同方向相反，二力平衡合力为零，拉力的作用线在同一条直线上”，所以：单纯的将中圈变径不一定就能够形成拉力，例如：中圈通过梯形变径可能因应力集中在直角处而形成弯折力矩（如图14所示）；而单排滚动体的变径中圈会因内外两层滚动体的轴向间隔距离而形成力偶矩（如图15所示），并引致中圈出现倾覆力矩，鉴于现有技术的不足，本技术提出了承载拉力的平衡组合式双半变径中圈包括：两个双半变径中圈、内外两层滚动体和平衡套；其特征是：每个双半变径中圈的内、外圆周上轴向间隔距离分别设有滚动体轨道，变径中圈的轴向断面显示：中圈厚度均匀，在两层滚动体之间轴向沿两层滚动体的圆周弧度变径，将中圈由直筒形制成波纹管状的变径中圈，其双半变径中圈的变径尺度应使内层滚动体圆周轨道的直径大于外层滚动体圆周轨道的直径，即：双半变径中圈内、外圆周上分别设置的两层滚动体圆周轨道槽的直径在圆周轨道的直径线上相互交错，中圈通过变径过程将两层滚动体由传统的径向排列在中圈圆周的内、外两侧转变为轴向排列在中圈变径后形成的波纹管状的内、外凹槽两侧，使变径中圈与内、外两层滚动体相切点之间形成切线关系，即：形成一条切向拉力线，在内、外两层滚动体的法向压力下，其中圈承载的力是切向拉力，平衡组合式的双半变径中圈所承载的拉力和平衡作用是两个双半变径中圈通过与平衡套同轴心组合后的力学结构实现的，所述的平衡套为圆筒形的套筒结构，在平衡套本文档来自技高网...

【技术保护点】
轴承用承载拉力的平衡组合式双半变径中圈，包括：两个双半变径中圈、内外两层滚动体和平衡套；其特征是：每个双半变径中圈的内、外圆周上轴向间隔距离分别设有滚动体轨道，变径中圈的轴向断面显示：中圈厚度均匀，在两层滚动体之间轴向沿两层滚动体的圆周弧度变径，将中圈由直筒形制成波纹管状的变径中圈，其双半变径中圈的变径尺度应使内层滚动体圆周轨道的直径大于外层滚动体圆周轨道的直径，即：双半变径中圈内、外圆周上分别设置的两层滚动体圆周轨道槽的直径在圆周轨道的直径线上相互交错，中圈通过变径过程将两层滚动体由传统的径向排列在中圈圆周的内、外两侧转变为轴向排列在中圈变径后形成的波纹管状的内、外凹槽两侧，使变径中圈与内、外两层滚动体相切点之间形成切线关系，即：形成一条切向拉力线，在内、外两层滚动体的法向压力下，其中圈承载的力是切向拉力，平衡组合式的双半变径中圈所承载的拉力和平衡作用是两个双半变径中圈通过与平衡套同轴心组合后的力学结构实现的，所述的平衡套为圆筒形的套筒结构，在平衡套的外圆周中部设有一圈定位台肩，所述的两个双半变径中圈直接通过大直径端的内圆周与平衡套的外圆周同轴心相互插接，组合为一体，保持高度的同心度和刚度，形成平衡组合式的变径中圈，每个双半变径中圈内、外圆周上设置的滚动体轨道截面形状为深沟球形、球角接触形、圆锥形、或圆柱形。...

【技术特征摘要】
1.轴承用承载拉力的平衡组合式双半变径中圈，包括：两个双半变径中圈、内外两层滚动体和平衡套；其特征是：每个双半变径中圈的内、外圆周上轴向间隔距离分别设有滚动体轨道，变径中圈的轴向断面显示：中圈厚度均匀，在两层滚动体之间轴向沿两层滚动体的圆周弧度变径，将中圈由直筒形制成波纹管状的变径中圈，其双半变径中圈的变径尺度应使内层滚动体圆周轨道的直径大于外层滚动体圆周轨道的直径，即：双半变径中圈内、外圆周上分别设置的两层滚动体圆周轨道槽的直径在圆周轨道的直径线上相互交错，中圈通过变径过程将两层滚动体由传统的径向排列在中圈圆周的内、外两侧转变为轴向排列在中圈变径后形成的波纹管状的内、外凹槽两侧，使变径中圈与内、外两层滚动体相切点之间形成切线关系，即：形成一条切向拉力线，在内、外两层滚动体的法向压力下，其中圈承载的力是切向拉力，平衡组合式的双半变径中圈所承载的拉力和平衡作用是两个双半变径中圈通过与平衡套同轴心组合后的力学结构实现的，所述的平衡套为圆筒形的套筒结构，在平衡套的外圆周中部设有一圈定位台肩，所述的两个双半变径中圈直接通过大直径端的内圆周与平衡套的外圆周同轴心相互插接，组合为一体，保持高度的同心度和刚度，形成平衡组合式的变径中圈，每个双半变径中圈内、外圆周上设置的滚动体轨道截面形状为深沟球形、球角接触形、圆锥形、或圆柱形。2.根据权利要求1所述的轴承用承载拉力的平衡组合式双半变径中圈，其特征是：所述内层滚动体为两组成品轴承，每个双半变径中圈大直径端延长，大直径端的内圆周设置一组成品轴承，每个双半变径中圈小直径端外圆周上各设置一层外层滚动体，并使中圈大直径端内圆周成品轴承外套圈滚动体轨道的直径大于中圈小直径端外圆周上成品轴承滚动轨道的直径。3.轴承用承载拉力的平衡组合式双半变径中圈，包括：两个双半变径中圈、内外两层滚动体和平衡套；其特征是：每个双半变径中圈的内、外圆周上轴向间隔距离分别设有滚动体轨道，变径中圈的轴向断面显示：中圈厚度均匀，在两层滚动体之间轴向沿两层滚动体的圆周弧度变径；将中圈由直筒形制成波纹管状的变径中圈，其双半变径中圈的变径尺度应使内层滚动体圆周轨道的直径大于外层滚动体圆周轨道的直径，即：双半变径中圈内、外圆周上分别设置的两层滚动体圆周轨道槽的直径在圆周轨道的直径线上相互交错，中圈通过变径过程将两层滚动体由传统的径向排列在中圈圆周的内、外两侧转变为轴向排列在中圈变径后形成的波纹管状的内、外凹槽两侧，使变径中圈与内、外两层滚动体相切点之间形成切线关系，即：形成一条切向拉力线，在内、外两层滚动体的法向压力下，其中圈承载的力是切向拉力，平衡组合式的双半变径中圈所承载的拉力和平衡作用是两个双半变径中圈通过与平衡套同轴心组合后的力学结构实现的，所述的平衡套为圆筒形的套筒结构，在平衡套的内圆周中部设有一圈定位台肩，所述的两个双半变径中圈直接通过大直径端的外圆周与平衡套的内圆周同轴心相互插接，组合为一体，保持高度的同心度和刚度，形成平衡组合式的变径中圈，每个双半变径中圈内、外圆周上设置的滚动体轨道截面形状为深沟球形、球角接触形、圆锥形、或圆柱形。4.根据权利要求3所述的轴承用承载拉力的平衡组合式双半变径中圈，其特征是：所述滚动体为四组成品轴承，每个双半变径中圈的大直径端的内圆周设置一组成品轴承，小直径端延长，每个小直径端的外圆周设置一组成品轴承，并使中圈内圆周内成品轴承滚动体轨道的直径大于中圈外圆周上成品轴承滚动体轨道的直径，每组成品轴承为深沟球形、球角接触形、圆锥形、或圆柱形轴承。5.轴承用承载拉力的平衡组合式双半变径中圈，包括两个双半变径中圈、内外两层滚动体和平衡套；其特征是：每个双半变径中圈的内、外圆周上轴向间隔距离分别设有滚动体轨道，两个双半变径中圈的小直径端延长，变径中圈的轴向断面显示：中圈厚度均匀，在两层滚动体之间轴向沿两层滚动体的圆周弧度变径；将中圈由直筒形制成波纹管状的变径中圈，其双半变径中圈的变径尺度应使内层滚动体圆周轨道的直径大于外层滚动体圆周轨道的直径，即：双半变径中圈内、外圆周上分别设置的两层滚动体圆周轨道槽的直径在圆周轨道的直径线上相互交错，中圈通过变径过程将两层滚动体由传统的径向排列在中圈圆周的内、外两侧转变为轴向排列在中圈变径后形成的波纹管状的内、外凹槽两侧，使变径中圈与内、外两层滚动体相切点之间形成切线关系，即：形成一条切向拉力线，在内、外两层滚动体的法向压力下，其中圈承载的力是力学定义的切向拉力，平衡组合式的双半变径中圈所承载的拉力和平衡作用是两个双半变径中圈通过与平衡套同轴心组合后的力学结构实现的，所述的平衡套为圆筒形的套筒结构，在平衡套的内圆周中部设有一圈定位台肩，所述的两个双半变径中圈直接通过小直径端延长段的外圆周与平衡套的内圆周同轴心相互插接，组合为一体，保持高度的同心度和刚度，形成平衡组合式的变径中圈，每个双半变径中圈内、外圆周上设置的滚动体轨道截面形状为深沟球形、球角接触形、圆锥形或圆柱形。6.轴承用承载拉力的平衡组合式双半变径中圈，包括：两个双半变径中圈、内外两层滚动体和平衡套；其特征是：所述外层滚动体为两组成品轴承，每个双半变径中圈小直径端延长，在小直径端的外圆周各设置一组成品轴承，大圆周端的内圆周设置滚动体轨道，并使中圈内圆周上滚动体轨道的直径大于中圈外圆周上成品轴承滚动体轨道的直径，变径中圈的轴向断面显示：中圈厚度均匀，中圈轴向断面在成品轴承内套圈与内层滚动体之间变径；在两层滚动体的法向压力下，使中间层套圈在内...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟萍，
申请(专利权)人：孟萍，
类型：新型
国别省市：北京,11