阅读说明：本技术 一种高速航空用圆锥滚子轴承 (tapered roller bearing for high-speed aviation ) 是由 毕明龙 杜姣婧 李海涛 王萌 李柏恒 于安乐 崔喆 孙志强 于 2019-12-10 设计创作，主要内容包括：一种高速航空用圆锥滚子轴承,本发明涉及高速圆锥滚子轴承设计领域。本发明为了解决现有圆锥滚子轴承中轴承内圈大挡边与滚子端面存在的滑动摩擦的现象,导致圆锥滚子轴承无法在高速工况下工作的问题。本发明包括轴承内圈、轴承外圈、Z形保持架、辅助引导部件和N个圆锥滚子,N为正整数,所述辅助引导部件固接在轴承外圈的一端上,Z形保持架安装在轴承内圈和轴承外圈之间,且Z形保持架中的一个引导面与轴承内圈大挡边对应设置,Z形保持架中的另一个引导面与辅助引导部件内表面对应设置,N个圆锥滚子沿周向等距安装在Z形保持架中,本发明主要用于制作可以在高速工况下工作的圆锥滚子轴承。(The invention relates to a tapered roller bearing for high-speed aviation, which relates to the field of design of a high-speed tapered roller bearing and aims to solve the problem that the tapered roller bearing cannot work under a high-speed working condition due to the sliding friction phenomenon between the large flange of a bearing inner ring and the end surface of a roller in the conventional tapered roller bearing, wherein the N is a positive integer, an auxiliary guide component is fixedly connected to the end of the bearing outer ring, a Z-shaped retainer is arranged between the bearing inner ring and the bearing outer ring, guide surfaces in the Z-shaped retainer are arranged corresponding to the large flange of the bearing inner ring, the other guide surfaces in the Z-shaped retainer are arranged corresponding to the inner surface of the auxiliary guide component, and the N tapered rollers are arranged in the Z-shaped retainer at equal intervals along the circumferential direction.)

一种高速航空用圆锥滚子轴承

技术领域

本发明涉及高速圆锥滚子轴承设计领域，具体涉及一种高速航空用圆锥滚子轴承。

背景技术

传统的圆柱滚子轴承和球轴承在应用过程中会存在不同程度的打滑，而圆锥滚子轴承则几乎不存在打滑的问题，且圆锥滚子轴承可承受径向和轴向联合负荷，轴承承载能力大，但受结构的限制，特别是轴承内圈大挡边与滚子端面存在的滑动摩擦，在高速运转过程中，会产生大量的热，限制了其高速应用的范围，因此研发一种可以在高速工况下工作的圆锥滚子轴承是很符合实际需要的。

发明内容

本发明为了解决现有圆锥滚子轴承中轴承内圈大挡边与滚子端面存在的滑动摩擦的现象，导致圆锥滚子轴承无法在高速工况下工作的问题。进而提供一种高速航空用圆锥滚子轴承

一种高速航空用圆锥滚子轴承，它包括轴承内圈、轴承外圈、Z形保持架、辅助引导部件和N个圆锥滚子，N为正整数，所述辅助引导部件固接在轴承外圈的一端上，Z形保持架安装在轴承内圈和轴承外圈之间，且Z形保持架中的一个引导面与轴承内圈大挡边对应设置，Z形保持架中的另一个引导面与辅助引导部件内表面对应设置，N个圆锥滚子沿周向等距安装在Z形保持架中，且每个圆锥滚子分别与轴承内圈和轴承外圈滚道接触，轴承内圈的内壁上沿周向等距加工有M个润滑导油孔，M为正整数，轴承内圈中与轴段的接触面上加工有环形储油槽，且每个润滑导油孔均与环形储油槽连通设置；

进一步地，所述轴承内圈中大挡边所在端面沿周向等距加工有M个导向面润滑孔，每个导向面润滑孔的轴线均与轴承内圈的轴线平行设置，且每个导向面润滑孔设置在相邻两个润滑导油孔之间；

进一步地，所述M的取值范围为35-50个；

进一步地，所述辅助引导部件为环形钢圈，Z形保持架中另一端的引导面与环形钢圈的内侧壁接触；

进一步地，所述Z形保持架的引导取值范围为0.002mm-0.008mm；

进一步地，所述轴承内圈的内径取值范围为80mm-120mm；

进一步地，所述Z形保持架的材质为40CrNiMoA；

进一步地，所述轴承内圈、轴承外圈和圆锥滚子的材质均为M50NIL；

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1.本发明通过内圈润滑结构设计采用环下润滑方式，将轴承内圈大挡边与内滚道交接处开环下润滑导油孔，同时在内径表面上增开储油槽，可改善内圈大挡边与滚子当面的滑动摩擦影响，提高润滑效率，为降低保持架引导面磨损风险；

2.本发明采用新型的Z形保持架替代现有技术中的圆锥滚子轴承所应用的保持架结构，可以有效提高保持架精度，同时采用整体镀银的方式，提高保持架的自润滑性能，Z形保持架的“Z”形有利于润滑油进入滚子小端面，且利于消除由于过量润滑而产生搅拌效应。

3.Z形保持架材料选用40CrNiMoA，具有强度高耐冲击的特性，轴承内圈、轴承外圈及滚动体选用M50NIL，具有韧性及冲击性能优良的特性。

附图说明

图1为本发明的整体轴向剖视图；

图2为本发明中轴承内圈套装在轴段上的轴向剖视示意图；

图3为本发明中轴承内圈套装在轴段上的径向剖视示意图；

图4为本发明的单边剖视图；

图5为本发明在工作中油路流向图；

图中1轴承内圈、11润滑导油孔、12环形储油槽、13导向面润滑孔、2轴承外圈、3圆锥滚子、4Z形保持架、5辅助引导部件和6空心轴。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，一种高速航空用圆锥滚子轴承，它包括轴承内圈1、轴承外圈2、Z形保持架4、辅助引导部件5和N个圆锥滚子3，N为正整数，所述辅助引导部件5固接在轴承外圈2的一端上，Z形保持架4安装在轴承内圈1和轴承外圈2之间，且Z形保持架4中的一个引导N个圆锥滚子3沿周向等距安装在Z形保持架4中，且每个圆锥滚子3分别与轴承内圈1和轴承外圈2滚动连接圈1大挡边对应设置，Z形保持架4中的另一个引导面与辅助引导部件5内表面对应设置，N个圆锥滚子3沿周向等距安装在Z形保持架4中，且每个圆锥滚子3分别与轴承内圈1和轴承外圈2滚道接触，轴承内圈1中与圆锥滚子3的接触面上沿周向等距加工有M个润滑导油孔11，M为正整数，轴承内圈1的内壁上加工有环形储油槽12，且每个润滑导油孔11均与环形储油槽12连通设置。

本实施方式中，Z形保持架4中与轴线垂直的断面单侧形状为“Z”字形，传统的圆锥滚子轴承的保持架为筐形保持架，受加工方式的限制，其精度较低，保持架引导方式为滚子引导，容易导致轴承运转不平稳，保持架的惯性阻力较大。通过使用机械加工方法加工“Z”形实体保持，可以有效提高保持架精度，同时采用整体镀银的方式，提高保持架的自润滑性能，“Z”形结构有利于润滑油进入滚子小端面，且利于消除由于过量润滑而产生搅拌效应；圆锥滚子3的个数N根据所用轴承的规格决定。

本实施方式中为改善内圈大挡边与滚子当面的滑动摩擦影响，将轴承内圈1大挡边与内滚道交接处开设润滑导油孔11，同时在内径表面上增开环形储油槽12，提高润滑效率；为降低保持架引导面磨损风险，在内圈大挡边开设润滑油路，如图2所示。图3是轴承工作状态滑油的流动轨迹示意图，可以看出，润滑油通过轴内部的油路，在供油压力和离心效应的作用下，进入内圈内径表面下的储油槽及环下润滑油孔，使润滑油进入到大挡边和滚子端面之间，起到润滑及冷却的作用。

具体实施方式二：结合图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一中的槽体环形储油槽12作进一步限定，本实施方式中，所述轴承内圈1中大挡边所在端面沿周向等距加工有M个导向面润滑孔13，每个导向面润滑孔13的轴线均与轴承内圈1的轴线平行设置，且每个导向面润滑孔13设置在相邻两个润滑导油孔11之间。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。

本实施方式中增设了导向面润滑孔13主要是用于为Z形保持架4与轴承内圈1大挡边的接触面润滑，减少Z形保持架4与轴承内圈1之间在工作时相对摩擦所产生的热量。

具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的圆锥滚子3的个数作进一步限定，本实施方式中，所述N的取值范围为35-50个。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的润滑导油孔11作进一步限定，本实施方式中，所述润滑导油孔11的孔径取值范围为1-1.02mm，导向面润滑孔13的孔径与润滑导油孔11的孔径相同。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。

本实施方式中考虑到润滑导油孔11的个数和轴承内圈1的强度，润滑导油孔11的孔径取值范围为1-1.02mm最为合适，孔径过小影响润滑油的流动，孔径过大容易影响轴承内圈1的刚度，导致在长时间工作后轴承内圈1受载荷影响的情况下产生内部断裂。

具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的辅助引导部件5作进一步限定，本实施方式中，所述辅助引导部件5为环形钢圈，Z形保持架4中另一端的引导面与环形钢圈的内侧壁接触。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。

本实施方式中设置辅助引导部件5是因为在圆锥滚子轴承中，由于滚动体为圆锥状，为了防止滚子掉落，轴承外圈2在圆锥滚子小端面的一侧设置较大，没有空间用于与Z形保持架4接触无法起到引导作用，因此要设置辅助引导部件5用于引导Z形保持架4。

具体实施方式六：结合图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式五所述的Z形保持架4作进一步限定，本实施方式中，所述Z形保持架4的引导取值范围为0.002mm-0.008mm。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。

本实施方式中Z形保持架4即可采用内引导，也可以采用外引导，如采用外引导，需在轴承外圈大端面增加附加结构，以提供保持架的引导表面，如图4所示。Z形保持架4的引导取值范围为0.002mm～0.008mm，如果引导范围过大容易导致润滑油泄露。

具体实施方式七：结合图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式五所述的轴承内圈1作进一步限定，本实施方式中，所述轴承内圈1的内径取值范围为80mm-120mm。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式五所述的Z形保持架4作进一步限定，本实施方式中，所述Z形保持架4的材质为40CrNiMoA。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。

本实施方式中Z形保持架材料选用40CrNiMoA，具有强度高耐冲击的特性。

具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式五所述的轴承内圈1、轴承外圈2和圆锥滚子3作进一步限定，本实施方式中，所述轴承内圈1、轴承外圈2和圆锥滚子3的材质均为M50NIL。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。

本实施方式中轴承内圈、轴承外圈及滚动体选用M50NIL，具有韧性及冲击性能优良的特性。

工作原理

本发明在工作时所套的轴上要加工有导油槽，用于引导润滑油通过环形储油槽12沿着每根润滑导油孔11进入到每个圆锥滚子3与滚动甬道之间，实现润滑，同时还有一部分润滑油通过环形储油槽12沿着每个导向面润滑孔13进入到Z形保持架4与轴承内圈1之间形成润滑间隙，为Z形保持架4润滑。