[发明专利]一种组合式关节滚子轴承的结构设计方法

摘要

一种组合式关节滚子轴承的结构设计方法，将关节轴承与三排不同向安装的滚子轴承通过结构改进使其形成组合式关节滚子轴承，含第一外圈(1)、第二外圈(2)、第一中间圈(3)、内圈(4)、第二中间圈(5)、组合式密封圈(6)、密封环(7)、内花键(8)、定位销(9)、外密封圈(10)、对接螺栓(11)、第一排滚子组件(12)、第二排滚子组件(13)、第三排滚子组件(14)、对接密封圈(15)及中间密封圈(16)，第一外圈和第二外圈作为关节外圈，第一中间圈和第二中间圈既作为关节内圈又作为滚子外圈，第二排滚子组件承受径向力，第一排滚子组件和第三排滚子组件承受轴向力，安装时内圈对配装轴的同轴度要求不高。

主权项

一种组合式关节滚子轴承的结构设计方法，该结构设计方法是将关节轴承与三排不同向安装的滚子轴承通过结构改进使其形成组合式关节滚子轴承，组合式关节滚子轴承具有唯一的中心轴线；所述关节轴承主要由带有内球面的关节外圈和带有外球面的关节内圈相互结合而构成，所述内球面的曲率半径＝所述外球面的曲率半径＝D，所述D由设计给定；所述滚子轴承主要由滚子外圈、滚子内圈以及相对所述中心轴线或平行或垂直安装的三排滚子组件相互结合而构成，各排滚子组件均包含数个滚子及所配保持架；结构设计方法中的组合式关节滚子轴承包含第一外圈(1)、第二外圈(2)、第一中间圈(3)、内圈(4)、第二中间圈(5)、组合式密封圈(6)、密封环(7)、内花键(8)、定位销(9)、外密封圈(10)、对接螺栓(11)、第一排滚子组件(12)、第二排滚子组件(13)、第三排滚子组件(14)、对接密封圈(15)以及中间密封圈(16)；其特征是：①第一外圈(1)的左侧径向端面呈凸园台面，第二外圈(2)的右侧径向端面呈凹园台面，第一外圈(1)和第二外圈(2)通过数个与所述中心轴线相平行的定位销(9)把合定位并形成所述关节外圈，第一外圈(1)的内径面由所述内球面和内圆面共同构成，第二外圈(2)的内径面由所述内球面构成，第一外圈(1)所述内球面的曲率半径＝第二外圈(2)所述内球面的曲率半径＝所述D，第一外圈(1)的所述内圆面平行于所述中心轴线且所述内圆面的内径大于所述D，在第一外圈(1)的所述内圆面一圈设置有数个内花键(8)，第一外圈(1)的外径＝第二外圈(2)的外径，第一外圈(1)的水平宽度大于第二外圈(2)的水平宽度，在第二外圈(2)的所述凹园台面根部设置有外圈密封环槽，在第一外圈(1)的所述内球面上设置有数个等间距的球面密封环槽；②第一中间圈(3)与第二中间圈(5)的径向结合面互为垂直平面，第一中间圈(3)和第二中间圈(5)通过数个与所述中心轴线相平行的对接螺栓(11)把合联接使其既形成所述关节内圈又形成所述滚子外圈，第一中间圈(3)的外径面由所述外球面和外圆面共同构成，第二中间圈(5)的外径面由所述外球面构成，在第一中间圈(3)的所述外球面至所述垂直平面间预留有能把合联接对接螺栓(11)的不等径水平通孔，在第二中间圈(5)的所述垂直平面预留有能把合联接对接螺栓(11)的内螺纹孔，在第一中间圈(3)所述垂直平面的内侧端设置有中间密封环槽，第一中间圈(3)所述外球面的曲率半径＝第二中间圈(5)所述外球面的曲率半径＝所述D，第一中间圈(3)的所述外圆面平行于所述中心轴线且与所述内圆面相互对应，在第一中间圈(3)的所述外圆面一圈配置有数个外花键且所述外花键与内花键(8)相啮合，第一中间圈(3)的左侧内径面呈多阶梯状并在所述左侧内径面上分别设置有水平滚道和第一垂直滚道，第二中间圈(5)的右侧内径面呈阶梯状并在所述右侧内径面上配置有第二垂直滚道，所述第二垂直滚道与所述第一垂直滚道相互对应且所述第二垂直滚道距所述第一垂直滚道的水平间距等于H，对接后第一中间圈(3)+第二中间圈(5)的水平宽度＞第一外圈(1)+第二外圈(2)的水平宽度，第一中间圈(3)的内径等于或不等于第二中间圈(5)的内径；③内圈(4)的外径端面呈凸台状且内圈(4)的宽度与所述H匹配，将所述凸台状的外径端面设置为外圆滚道而将其左右两侧面分别设置为左垂直滚道和右垂直滚道，所述外圆滚道对应于所述水平滚道且所述外圆滚道距所述水平滚道的垂直间距等于h，所述左垂直滚道对应于所述第二垂直滚道且所述左垂直滚道距所述第二垂直滚道的水平间距等于h1，所述右垂直滚道对应于所述第一垂直滚道且所述右垂直滚道距所述第一垂直滚道水平间距也等于h1，内圈(4)的内径均小于第一中间圈(3)的内径以及第二中间圈(5)的内径；④组装时：在所述外圆滚道与所述水平滚道之间配装有第二排滚子组件(13)，第二排滚子组件(13)中的滚子外径≤所述h，第二排滚子组件(13)中的滚子轴线与所述中心轴线平行；在所述左垂直滚道与所述第二垂直滚道之间装配有第三排滚子组件(14)，第三排滚子组件(14)中的滚子外径≤所述h1，第三排滚子组件(14)中的滚子轴线与所述中心轴线垂直；在所述右垂直滚道与所述第一垂直滚道之间装配有第一排滚子组件(12)，第一排滚子组件(12)中的滚子外径≤所述h1，第一排滚子组件(12)中的滚子轴线与所述中心轴线垂直；之后在第一中间圈(3)的所述中间密封环槽内配装上对接密封圈(15)，再将第二中间圈(5)和第一中间圈(3)通过对接螺栓(11)把合在内圈(4)的左右两侧，然后在第一外圈(1)的数个所述球面密封环槽内配装上各自的中间密封圈(16)，并在第二外圈(2)的所述外圈密封环槽内配装上外密封圈(10)，再在第二中间圈(5)所述外球面套上第一外圈(1)并在第一中间圈(3)所述外球面套上第二外圈(2)后再由定位销(9)把合定位，在第一外圈(1)的左侧面通过数个螺栓紧固有密封环(7)，密封环(7)内配装组合式密封圈(6)；当把第一外圈(1)和第二外圈(2)共同作为所述关节外圈而把第一中间圈(3)和第二中间圈(5)共同作为所述关节内圈时就构成了所述关节轴承，可以实现内圈(4)的倾斜安装，花键的联接限位结构对所述关节轴承的摆动角度虽然具有一定限制，但除第一外圈(1)和第二外圈(2)可以承担少量的倾覆力矩外，还可以承担与配装轴的传动联接；当把第一中间圈(3)和第二中间圈(5)共同作为所述滚子外圈时与内圈(4)就构成了所述滚子轴承，其中第二排滚子组件(13)中的滚子轴线与所述中心轴线平行且第二排滚子组件能够承受较大的径向力，第一排滚子组件(12)中的滚子轴线和第三排滚子组件(14)中的滚子轴线均与所述中心轴线垂直能够承受较大的轴向力，又能在安装时内圈(4)对配装轴的同轴度要求不高。