[实用新型]有微小游隙值的成套空心滚子轴承

说明书

本实用新型涉及一种适用于各种回转机械的滚子轴承，特别适用于印刷机械及金属切削机床等精密机械的主轴轴承。

现有的单列及多列空心圆柱滚子轴承，例美国专利3930693、中国专利GG86 209983及88 2007084等，虽具有高刚度、高精度等优点，但它们共同的缺点是轴承在出厂时不能成套，只能以散件形式供给用户，在装机时同轴一起精磨内圈滚道，再进行装配。如果轴承装配成套出厂，由于空心滚子有较大预过盈值，轴承的内圈与外圈尺寸及形状将发生变化，成为非标准值。且轴承成品无法进行尺寸及旋转精度检查，轴承是否合格无法判断。

申请号为92014154.3的“有微小过盈值的成套空心滚子轴承”专利，在解决这个问题方面迈进了一步。然而在1992年开始生产及在用户中推广该种成套空心滚子轴承时，发现存在以下问题：

1、轴承的原始过盈值(1-6微米)在生产中容易超差(且在轴承装配后无法检测其过盈值大小)，该误差除了内外圈滚道及滚子直径尺寸的测量误差和计算误差之外，尚有因温度变化而产生的热变形(即热误差)，例Φ200毫米直径的轴承外圈滚道，在室温变化为1℃时，其直径尺寸就有2微米的变化，又如在测量滚子直径时因人手温度对测量结果一般也有变化，即使在20℃恒温条件下，轴承的内外圈及滚子直径等三种零件由于在恒温间存放先后时间不同，对尺寸也有影响，总的累计起来可造成4-5微米的误差。所以要控制轴承产品的过盈值，只能靠装配前对轴承的内外圈及滚子等三种零件的直径尺寸及计算结果进行多人、多次地检测、校核来解决。

对于应用高速的空心圆柱滚子轴承，其要求装机后总的过盈值在5微米左右，此时轴承原始过盈值的超差将对轴承性能有很大的影响。此外，当用户要求提供每套轴承的真实原始过盈值时，往往无法满足。

2、所谓“微小过盈值”轴承，是指轴承的原始过盈值与其装配后的轴承总过盈值相比是微小的。然而对于较高速的空心滚子轴承要求装机后的总过盈值为5-10微米(Dn值大于0.3×10⁶时取下限值)时，微小过盈值的成套空心滚子轴承已不适用。因为如果要保证轴承内孔与主轴轴颈有可靠的过盈配合，具有原始过盈值为5微米的空心滚子轴承，其装配后轴承的总过盈值就会达到15-20微米，这会使轴承在高速运转时产生很大的热量，以致使轴承不能正常工作。

3、在应用上占绝大多数的双列具有微小过盈值的空心滚子轴承，由于在装配时轴承需在加热后进行(即俗称热装)，滚子易产生歪斜，进而卡死轴承不转等现象，给用户在使用上带来极大不便和困难。

致所以产生这种现象，可从有过盈值时轴承外圈滚道对滚子歪斜的控制作用来分析。如附图1及图2所示，若过盈值为零，则滚子与滚道为线接触，滚子滚道间的间隙处处为零；若滚子歪斜α角时，则沿滚子母线截面与内外滚道交线为椭圆的一部分，很明显内圈滚道与滚子只有一点接触，内圈对滚子歪斜无控制作用。轴承外圈滚道与滚子母线接触后仅B₂点无过盈，其余各点皆有过盈值，且以B₁及B₃点为最大。换句话说即在A-A截面上滚道B₁′B₃′的滚道直径小于α＝0时，B₁、B₃点的滚道直径，即外圈滚道对滚子歪斜有控制作用。

正因为如此，在空心圆滚子轴承中可以去掉双列轴承的中挡边，如中国专利GG88200708.4，88216590.9及申请号为93104154.3“具有微小过盈值的成套空心滚子轴承”专利中均采用了无中挡边的双挡边结构，然而成套空心滚子轴承在装配时，一般采用整体加热至80-100℃后装至主轴轴颈上。由于主轴是冷的，故套装后轴承内圈温度很快下降，而使轴承内出现0.10-0.20毫米(即100-200微米)的间隙。如附图3所示，在重力作用下，外圈下垂，下半部滚子滚落并彼此挤靠在一起，因而在轴承上部出现较大的圆周间隙H(滚子间的圆周间隙h集中在一起)。双列空心滚子在失去外滚道控制的情况下，在重力作用下产生歪斜，在具有较大圆周间隙H处，滚子的一个端面可歪斜到另一列滚道内，从而使滚子倾斜角度显着加大，如附图4所示。当轴承滚子及外圈温度冷却到室温时，不仅恢复了轴承的原始过盈值，而且由于轴承孔与轴的过盈装配而获得了附加过盈值。由于滚子产生了很大歪斜，外圈滚道的控制作用使滚子B₁、B₃部分产生很大的变形，因而使滚子卡死，轴承无法转动。