闭式碳石墨保持器滚动轴承及制作方法

专利名称：闭式碳石墨保持器滚动轴承及制作方法
技术领域：
本发明涉及特种滚动轴承技术领域，特别涉及闭式碳石墨保持器滚动轴承及制作方法。闭式碳石墨保持器相对于一端开口的冠形碳石墨保持器而言，闭式结构根据轴承结构类型及合套方式在保持器装配入轴承前实现或在保持器装配入轴承的过程中实现。
背景技术：
工作在高温超高温、低温超低温、酸碱盐介质侵袭、辐射等环境下的滚动轴承，在 套圈和滚动体采用陶瓷等特殊材料制作的情况下，润滑剂和保持器往往成为制约轴承在这些特殊工况下高可靠度长寿命运行的短板。为克服这个短板，可以采用碳石墨材料制作轴承保持器，碳石墨材料能够胜任上述工况，而且，运行过程中，碳石墨保持器与滚动体和套圈接触过程中因摩擦磨损而脱落的碳石墨粉，为轴承内部各摩擦接触副提供了很好的固体润滑材料，轴承因得到持续的固体转移膜润滑而得以可靠运转。现行用碳石墨材料制作而成的整体保持器，均为一端开口的冠形结构，不利于保持器整体强度的提高。现行冠形碳石墨保持器，有带锁量和不带锁量两种类型，但都存在技术局限。带锁量碳石墨冠形保持器，滚动体与保持器之间装配时，需要克服这个锁量(过盈量)，但众所周知，碳石墨材料脆性很大，几乎没有什么弹性，因此，装配过程极易引起保持器兜孔底部及梁爪的脆断，造成装配废品升高，故带锁量碳石墨冠形保持器难以实际使用。申请人曾提出201010512335. 3用碳石墨或电化石墨作整体保持器的滚动轴承及制作方法，其保持器是不带锁量的碳石墨冠形保持器，保持器兜孔一端开口(开口不带锁量)，装配时，滚动体沿轴承圆周方向等分后，将冠形保持器开口端正对轴承沿中心轴向插入轴承，夹持住滚动体，利用防尘盖、卡环或挡圈等装置对保持器进行轴向限位，其机构简单、装配快捷，且无过盈装配不会产生胀断废品，使碳石墨保持器既能胜任上述工况，又能应用于实际。这种不带锁量碳石墨冠形保持器，能实际使用，解决了高温、低温、腐蚀环境下的保持器的使用问题。但经一阶段使用后，认为仍有改进余地，具体表现在(1)冠形保持器为开式结构，因此整体强度受限，当轴承载荷较重或速度较高时，保持器存在断裂的风险；(2)必须利用防尘盖、卡环或挡圈等装置对保持器进行轴向限位，这一方面使轴承结构变得相对复杂并引发相应的成本升高，另一方面，这些限位装置的存在挤占了轴承的轴向空间位置，不利于保持器兜孔底部厚度的提高，从而不利于兜孔底部强度的提高，对轻系列和超轻系列轴承这个表现会相对突出。

发明内容
本发明的第一目的在于提供一种闭式碳石墨保持器滚动轴承，以解决现有碳石墨保持器滚动轴承，因采用一端开口式冠形结构存在的保持器强度不够高及由此引起的轴承极限转速偏低、承载能力受限的问题，以及带锁量冠形保持器存在的装配脆断问题，不带锁量冠形保持器存在的因需设置保持器限位装置引起的轴承结构受限、保持器轴向尺寸(t匕如兜孔或窗孔底部厚度)受限导致的轴承运转过程中保持器局部断裂，影响轴承的运行可靠度和运行寿命问题。本发明的第二目的在于提供一种以碳石墨为材料，通过保持器装配入轴承前一体制作或装配过程中通过粘接或铆接方式制作而成的分体组合闭式滚动轴承保持器，以扩大碳石墨保持器的使用范围。本发明的第三目的在于提供一种一体制作、粘接或铆接而成闭式碳石墨保持器的制作工艺，以优化、扩大碳石墨保持器的制作工艺方法。本发明的目的是按以下技术方案实现的。本发明是一种闭式碳石墨保持器滚动轴承，包括轴承外圈、内圈、嵌入外圈滚道和内圈滚道之间的滚动体和将滚动体沿圆周方向均匀分隔的保持器，所述各个滚动体分别放置在保持器兜孔或窗孔内，其特征在于所述保持器采用碳石墨制造，所述的保持器兜孔或窗孔的孔壁是连续而封闭的闭式结构。所述的闭式碳石墨保持器由碳石墨一体加工而成。或
所述的闭式碳石墨保持器是分体组合而成的。所述的分体组合闭式碳石墨保持器由两半碳石墨保持器粘接或铆接而成。或所述的分体组合闭式碳石墨保持器由不带锁量的冠形碳石墨保持器和封口加强环片粘接或铆接而成。或所述的分体组合闭式碳石墨保持器由若干碳石墨梁柱和两片封口加强环片粘接或铆接而成。所述的闭式碳石墨保持器的兜孔或窗孔沿保持器轴心线方向的切面切口形状是圆形、方形、矩形、水平梯形、水平封口 U型、腰鼓型或胶囊形；沿所述的保持器径向方向的切面切口形状为直口型、锥口形、弧口型和束腰型。保持器材料碳石墨还包括纯碳石墨和电化石墨，树脂、盐、金属、合金、玻璃等浸溃碳石墨、电化石墨或硅化碳石墨所有机械用炭或碳材料。所述的各加强环片由金属、陶瓷、碳石墨或电化石墨材料制成。本发明还包括所述分体组合闭式碳石墨保持器的制作方法，步骤分别如下(I)两半碳石墨保持器粘接而成的分体组合闭式碳石墨保持器制造方法加工碳石墨环，得到碳石墨半环；将成品碳石墨半环两两同心对扣在一起，用机械方式夹牢，配对径向加工保持器直兜孔、锥兜孔或直窗孔、锥窗孔。得到两个碳石墨半保持器，该两半保持器在轴承装配时配对粘接；对于圆弧兜孔或圆弧窗孔型保持器，分别在上述成品碳石墨环上沿轴向加工出半圆弧兜孔或半圆弧窗孔；得到若干圆弧兜孔或圆弧窗孔碳石墨半保持器，每两个半保持器在轴承装配时粘接；两半碳石墨保持器粘接装配为闭式碳石墨保持器的过程如下将轴承内圈、外圈和滚动体分选合套；将滚动体拨至沿轴承圆周方向等分位置；将两半保持器的开口端端面上涂胶后，分别从轴承两端插入轴承，并将两半保持器对中贴合压实，固化；固化后，制成分体组合闭式碳石墨保持器。(2)冠形碳石墨保持器和封口加强环片粘接而成的分体组合闭式碳石墨保持器制造方法用碳石墨管加工得到成品冠形保持器；
用金属、陶瓷或碳石墨制作封口加强环片，该环片的外径和内径与冠形碳石墨保持器的外径和内径基本相等；冠形保持器和加强环片的粘接装配过程如下将轴承内圈、外圈和滚动体分选合套；将滚动体拨至沿轴承圆周方向等分位置；将冠形保持器开口端端面上涂胶；将冠形保持器从轴承一端插入轴承，与从另一端放入的环片对中贴合压实，固化；制成分体组合闭式碳石墨保持器。(3)碳石墨梁柱和封口加强环片粘接而成的分体组合闭式碳石墨保持器制造方法具体步骤包括①封口加强环片的制作同(2 )
②胎具等辅具的制作碳石墨梁柱可以由碳石墨粉模压成型，也可以先制作薄底碳石墨冠形保持器然后切底制得，为了加工定位，需要制作胎具等辅具；该胎具是带内孔的圆柱体，其内径小于成品保持器的设计内径，外径大于成品保持器的设计外径，沿以胎具横截面中心为圆心、以保持器设计中心圆直径为直径的圆的圆周上均匀分布与保持器梁爪个数相等的异形通孔，异形通孔的横截面形状与碳石墨梁柱的横截面形状相仿，但尺寸略大，异形通孔与碳石墨梁柱形成过渡或微小间隙配合。除胎具夕卜，其它辅具包括定位环，压盖，压盖收件螺钉，配合胎具使用；③过渡用薄底冠形碳石墨保持器的制作用碳石墨管加工得到兜底尽可能薄的成品碳石墨冠形保持器，该冠形保持器的梁爪部分长度大于成品保持器梁柱的设计长度，等碳石墨薄底被切除后，梁爪变为梁柱；④以封口加强环片为兜底以梁柱作为梁爪的冠形碳石墨保持器的制作将薄底冠形保持器的梁爪插入胎具中，并在其开口端的梁爪端面上涂粘胶剂，放置定位环，然后放置封口加强环片，依靠定位环的外圆表面引导加强环片与保持器各梁爪同心，放置压盖，安装收紧螺钉，这样加强环片就被迫与保持器梁爪同心对粘，然后固化，固化后，切除薄底碳石墨保持器的薄底，就得到以封口加强环片为兜底以梁柱作为梁爪的冠形碳石墨保持器，将其从胎具中取出备用；⑤以封口加强环片为兜底以梁柱作为梁爪的冠形碳石墨保持器和另一封口加强环片的粘接装配过程如下将轴承内圈、外圈和滚动体分选合套；将滚动体拨至沿轴承圆周方向等分位置；将制好的以封口加强环片为兜底以梁柱作为梁爪的冠形碳石墨保持器从轴承一端插入轴承，在梁爪端面涂胶，然后，另一封口加强环片从轴承另一端插入轴承，与冠形保持器对中、贴合压实，固化，制成分体组合闭式碳石墨保持器。(4)两半碳石墨保持器铆接而成的分体组合闭式碳石墨保持器制造方法两半成品碳石墨环的制造同(I);在各碳石墨环的一侧端面上粘接补底加强环片，补底加强环片的材料为金属、陶瓷和碳石墨，补底加强环片的外径小于或等于碳石墨环的外径，内径大于或等于碳石墨环的内径，并与碳石墨环同心；对直兜孔、锥兜孔或直窗孔、锥窗孔型保持器，将两个粘有补底加强环片的碳石墨环，粘接圆环朝外同心对扣在一起，采用机械方式夹牢，配对沿径向加工保持器兜孔或窗孔、沿轴向加工铆钉孔；该两半保持器在轴承装配时配对铆接；
对圆弧兜孔或圆弧窗孔型保持器，将两个粘有补底加强环片的碳石墨环，粘接圆环朝内(两片粘接圆环相贴合)同心对扣在一起，采用机械方式夹牢，配对沿轴向加工铆钉孔，然后从两端面沿轴向加工出半圆弧兜孔或半圆弧窗孔，该两半保持器在轴承装配时配对铆接；待轴承外圈、内圈和滚动体分选合套，粘接圆环朝外，分别从轴承两侧插入拟相配对的半保持器，沿各铆钉孔穿入铆钉，铆接，制成分体组合闭式碳石墨保持器。(5)冠形碳石墨保持器和加强环片铆接而成的分体组合闭式碳石墨保持器制造方法成品冠形保持器和封口加强环片的制作方法同(2)，制作后打铆钉孔；然后冠形碳石墨保持器的平底端粘接补底加强环片，环片与保持器保持同心，其外径小于等于冠形保持器的外径，其内径大于等于冠形保持器的内径。待结合牢固后，加工 出铆钉孔，将铆钉插入其中；待轴承外圈、内圈和滚动体分选合套，将滚动体拨至沿轴承圆周方向等分位置，分别从轴承一端插入带铆钉冠形保持器，从另一端插入带铆钉孔的封口加强环片，各铆钉穿过封口加强环片的铆钉孔，铆接，制成分体组合闭式碳石墨保持器。(6)碳石墨梁柱和两个封口加强环片铆接而成的分体组合闭式碳石墨保持器制造方法①封口加强环片的制作同(3)，制作后打铆钉孔②需要胎具，胎具的制作同(3)③过渡用薄底冠形碳石墨保持器的制作同(3)④碳石墨梁柱的制作及穿铆钉将过渡用薄底冠形碳石墨保持器插入胎具中，该保持器在胎具中得到定位和限位，沿轴向打铆钉孔，然后切除碳石墨薄底，制得带螺钉孔的碳石墨梁柱，这时，暂不将梁柱从胎具中取出，从梁柱的一端同心放置带铆钉孔的封口加强环片，用铆钉将梁柱和封口加强环片穿在一起，制得梁柱、一个加强环片和铆钉的组合件；⑤分体组合闭式保持器的制作将轴承内圈、外圈和滚动体分选合套；将滚动体拨至沿轴承圆周方向等分位置；将④制得的组合件钉杆朝里从一端插入轴承中，另一封口加强环片从另一端插入轴承中，其铆钉孔与铆钉杆相配合，各件对中贴合消除间隙后，铆钉杆仍然高出封口加强环片，此时，利用铆合模，将伸出的铆钉杆镦粗，变成新的铆钉头，从而将梁柱和两片封口加强环片铆牢，制成分体组合闭式碳石墨保持器。本发明闭式结构通过以下方式实现(I)套圈可分离轴承或热装轴承制作为一体闭式碳石墨保持器或分体组合闭式碳石墨保持器；(2)其它轴承的保持器为分体组合闭式碳石墨保持器，在保持器装配时通过两半碳石墨保持器的粘接、铆接，冠形碳石墨保持器与封口加强环片的粘接、铆接以及碳石墨梁柱和两个封口加强环片的粘接或铆接等方法实现。与现有一端开口的冠形碳石墨保持器及滚动轴承相比，本发明采用闭式碳石墨保持器提高了保持器的整体强度，而且，相对于带锁量的碳石墨冠形保持器，本发明保持器不带锁量，避免了保持器与滚动体装配过程中，保持器发生断裂的质量风险；相对于不带缩量的碳石墨冠形保持器，本发明滚动轴承无需在冠形保持器的平底端设置保持器轴向限位装置，在轴承宽度尺寸不足(比如超轻和轻系列轴承)和防尘密封不是非常必须的情况下，就可以设计为开式结构，这样，保持器兜孔或窗孔底部的厚度就得以明显提高，保持器加工和运行过程中从此处断裂的风险就得以控制，另外，碳石墨梁柱和金属或陶瓷加强环片的粘接或铆接，相当于用金属或陶瓷兜底或窗底替代碳石墨兜底或窗底，实现了保持器的薄底高强度，所有这些，大大提高了碳石墨材料应用于轴承保持器时对不同类型、不同尺寸系列轴承以及对轴承不同运行工况的适应性，从而使轴承的运行可靠度和运行寿命得以大幅度提闻。本发明闭式碳石墨保持器滚动轴承，保持器整体强度显著提升并从而提高了轴承的极限转速和运行可靠度；简化了轴承结构，同时有利于保持器兜孔底部强度的提高，从而有利于提高轴承的运行可靠度，非常有工程应用价值，适于高温、低温、腐蚀、对油污染敏感等环境下工作。


图I角接触球轴承结构示意图(图1A)及其中的一体闭式碳石墨保持器的立体示 意图(图1B)。图2为双面防尘盖深沟球轴承结构示意图(图2A)及其中的两半碳石墨保持器粘接而成分体组合闭式保持器的立体示意图(图2B)。图3为双面防尘盖深沟球轴承结构示意图(图3A)及其中的两半碳石墨保持器铆接而成分体组合闭式保持器的立体示意图(图3B)。图4为双面防尘盖深沟球轴承结构示意图(图4A)及其中的冠形碳石墨保持器和封口加强环片粘接而成分体组合闭式碳石墨保持器的立体示意图(图4B)。图5为双面防尘盖深沟球轴承结构示意图(图5A)及其中的冠形碳石墨保持器和封口加强环片铆接而成分体组合闭式碳石墨保持器的立体示意图(图5B)。图6为双面防尘盖深沟球轴承结构示意图(图6A)及其中的碳石墨梁柱和两个封口加强环片粘接而成分体组合闭式碳石墨保持器的立体示意图(图6B)。图6C为分体组合闭式碳石墨保持器加工制作过程用胎具图。图6D为保持器在胎具中的定位、制作示意图。图7为双面防尘盖深沟球轴承结构示意图(图7A)及其中的碳石墨梁柱和两个封口加强环片铆接而成分体组合闭式碳石墨保持器的立体示意图(图7B)。图8为闭式碳石墨保持器兜孔或窗孔沿保持器轴心线方向切面的切口形状示意图。图9为兜孔或窗孔宽度中间沿保持器径向切面的切口形状示意图。图中代号说明图I中，11外圈 12内圈 13滚珠 14保持器 141通兜孔 142兜
孔壁图2中，21外圈 22内圈 23滚珠 24保持器 25防尘盖 241半保持器 242粘胶剂 243通兜孔 244兜孔壁图3中，31外圈 32内圈 33滚珠 34保持器 35防尘盖 341半保持器 342粘胶剂 343补底加强环片 344铆钉 345通兜孔 346兜孔壁
图4中，41外圈 42内圈 43滚珠 44保持器 45防尘盖 441冠形保持器 442封口加强环片 443粘胶剂 444通兜孔 445兜孔壁图5中，51外圈 52内圈 53滚珠 54保持器 55防尘盖 541冠形保持器 542封口加强环片 543铆钉 544粘胶剂 545补底加强环片546通兜孔 547兜孔壁图6中，61外圈 62内圈 63滚珠 64保持器 65防尘盖 641梁柱 642封口加强环片 643粘胶剂 644通兜孔 645兜孔壁图7中，71外圈 72内圈 73滚珠 74保持器 75防尘盖 741梁柱 742封口加强环片 743铆钉 744通兜孔 745兜孔壁图8中，81圆形切口 82正方形切口 83矩形切口 84梯形切口 85封口 U形切口 86胶囊形切口 87腰鼓形切口 图9中，91直口型 92锥口型 93弧口型 94束腰型
具体实施例方式本发明利用碳石墨材料同时具有较好的机械强度和良好的自润滑性这一特点，通过一体制成、粘接或铆接方法制造闭式碳石墨保持器滚动轴承，获得现行金属保持器、塑料保持器、酚醛夹布胶木保持器等所没有的良好的自润滑性、耐高低温特性、抗辐射特性以及抗介质侵袭特性；获得现行一端开口冠形碳石墨保持器所没有的闭式结构，不仅提高了碳石墨保持器的整体刚度和强度，而且避免了带锁量冠形保持器装配过程中保持器被胀断的风险，避免了不带锁量冠形保持器必须要在轴承上设置保持器限位装置的麻烦，提高了保持器沿轴向方向的设计灵活性，从而有利于提高保持器兜孔底部的设计厚度或同样厚度下的设计强度，从而扩大了碳石墨材料用于制作滚动轴承保持器时的适用范围，提高了滚动轴承在特种工况下的运行可靠度和运行寿命。以下结合附图，详细说明本发明。实施例一。一体制成闭式碳石墨保持器角接触球轴承。如图I所示，图IA为该轴承的结构示意图，包括轴承外圈11、内圈12、滚珠13和保持器14，其中保持器14为由碳石墨材料一体制成的闭式结构，图IB为保持器14的立体示意图。该一体制成闭式碳石墨保持器角接触球轴承的零件制作方法和轴承装配方法与现行铜实体保持器角接触球轴承相似，不同之处在于①本实施例采用碳石墨材料替代铜材料一体制作闭式实体保持器；②本实施例角接触球轴承采用无油固体润滑，在套圈和滚动体进行相应热处理和表面化学处理后可以应用在高温超高温、低温超低温、酸碱腐蚀、对油污染极为敏感等油润滑和脂润滑的铜实体保持器角接触球轴承难以胜任的场合。需要说明的是，凡是现行采用一体闭式合金材料实体保持器或一体闭式塑料实体保持器的滚动轴承，均可制成一体闭式碳石墨材料保持器滚动轴承；凡是采用一体闭式碳石墨保持器的滚动轴承，均可采用分体组合闭式碳石墨保持器(分体部分在外圈、内圈和滚动体合套、匀球后，总能从轴承两端分别插入轴承，并通过粘接或铆接方式组合成闭式碳石墨保持器)，但反之不然。实施例二。两半碳石墨保持器粘接而成分体组合闭式碳石墨保持器深沟球轴承。如图2所示，图2A为该轴承的结构示意图，包括轴承外圈21、内圈22、滚珠23、保持器24以及防尘盖25，其中保持器24为由两半碳石墨保持器241通过粘胶剂242粘接而成的分体组合闭式结构，图2B为保持器24的立体示意图，具体结构为，保持器24包括2件带有若干半通兜孔的形状对应的半保持器241，在2件半保持器241的带有半通兜孔一侧的端面上，用粘胶剂242将2件半保持器241粘接，使2件半通兜孔形成封闭通兜孔243，制成保持器24。该分体组合闭式碳石墨保持器深沟球轴承的制作过程包括轴承零件的制作和装配，具体步骤包括(I)轴承外圈21、内圈22、滚珠23、防尘盖25的制作方法同现行深沟球轴承(2)两半碳石墨保持器241的制作用碳石墨管制作两半碳石墨环，两半碳石墨环的外径、内径和高度分别等于两半碳石墨保持器241的设计外径、内径及高度，将两个碳石墨环同心对扣在一起，采用机械方式夹牢，配对加工保持器直兜孔，制成两半碳石墨保持器241。该两半碳石墨保持器在轴承 装配时配对粘接。(3)轴承装配外圈21、内圈22、滚动体23三者的分选合套同现行深沟球轴承；将两半保持器241的开口端端面上涂粘胶剂242，然后平底端朝外分别从轴承两侧插入轴承，中心对正、压实，粘胶剂242固化，即制成分体组合闭式碳石墨保持器24 ;冲压金属防尘盖25制成防尘密封轴承。实施例三。两半碳石墨保持器铆接而成分体组合闭式碳石墨保持器深沟球轴承。如图3所示，图3A为该轴承的结构示意图，包括轴承外圈31、内圈32、滚珠33、保持器34以及防尘盖35，其中保持器34为由两半碳石墨保持器341通过铆钉344铆接而成的分体组合闭式结构，图3B为保持器34的立体示意图。如图所示，保持器34包括2件带有若干半通兜孔和铆钉孔的形状对应的半保持器341，铆钉344将两半保持器341半通兜孔相对铆合在一起，使2件半通兜孔形成安放滚珠33的封闭的通兜孔345，制成保持器34。在半保持器341的平底端安置补底加强环片343，有利于进一步提高铆钉344的铆合强度和半保持器341兜孔底部的强度。该分体组合闭式碳石墨保持器深沟球轴承的制作过程包括轴承零件的制作和装配，具体步骤包括(I)轴承外圈31、内圈32、滚珠33、防尘盖35的制作方法同现行深沟球轴承(2)两半带补底加强环片和铆钉孔的碳石墨保持器的制作用碳石墨管制作两半碳石墨环，至其外径、内径和高度分别等于两半碳石墨保持器341的设计外径、内径及高度；在每个碳石墨环的其中之一端面通过粘胶剂342粘接补底加强环片343 ;将粘接环片的两个碳石墨环环片朝外同心对扣在一起，采用机械方式夹牢，配对沿径向加工保持器直兜孔、沿轴向加工铆钉孔，制成两半带补底加强环片和铆钉孔的碳石墨保持器，在轴承装配时配对铆接。(3)轴承装配外圈31、内圈32、滚动体33三者的分选合套同现行深沟球轴承；将铆钉344从补底加强环片一侧先插入其中一个半保持器的铆钉孔中，然后，钉头朝外(即补底加强环片朝夕卜)钉杆朝里从一侧插入轴承中，另一个半保持器补底加强环片朝外从对侧插入轴承中，其铆钉孔与铆钉杆相配合，两个半保持器对扣贴合无间隙后，铆钉杆仍然高出半保持器的平底端，此时，利用铆合模，将伸出半保持器平底端的铆钉杆镦粗，变成新的铆钉头，从而将两个半保持器铆牢，制成分体组合闭式碳石墨保持器34 ;冲压金属防尘盖35制成防尘密封轴承。实施例四。冠形碳石墨保持器和封口加强环片粘接而成分体组合闭式碳石墨保持器深沟球轴承。如图4所示，图4A为该轴承的结构示意图,包括轴承外圈41、内圈42、滚珠43、保持器44以及防尘盖45，其中保持器44为由冠形保持器441和封口加强环片442通过粘胶剂443粘接而成的分体组合闭式结构，图4B为保持器44的立体示意图。如图所示，保持器44包括冠形保持器441、封口加强环片442，冠形保持器441为一端封闭，另一端带有若干开口的通兜孔444的冠形体，用粘胶剂443将冠形保持器441的开口端和封口加强环片442粘接，形成封闭的通窗孔444，制成保持器44。该分体组合闭式碳石墨保持器深沟球轴承的制作过程包括轴承零件的制作和装配，具体步骤包括 (I)轴承外圈41、内圈42、滚珠43、防尘盖45的制作方法同现行深沟球轴承(2)冠形保持器441的制作冠形保持器441的制作方法与申请人曾经提出的201010512335. 3“用碳石墨或电化石墨作整体保持器的滚动轴承及制作方法”中冠形保持器的制作方法相同或相似。(3)封口加强环片442的制作该封口加强环片由金属薄板冲压而成，其外径和内径与冠形保持器441的外径和内径基本相等。(4)轴承装配外圈41、内圈42、滚动体43三者的分选合套同现行深沟球轴承；将冠形保持器441开口端端面上涂粘胶剂443 ;冠形保持器441开口端朝里和封口加强环片442分别从轴承两侧对中插入轴承，贴合压实，粘胶剂固化，制成分体组合闭式碳石墨保持器44 ;冲压金属防尘盖45制成防尘密封轴承。实施例五。冠形碳石墨保持器和封口加强环片铆接而成分体组合闭式碳石墨保持器深沟球轴承。如图5所示，图5A为该轴承的结构示意图,包括轴承外圈51、内圈52、滚珠53、保持器54以及防尘盖55，其中保持器54为由冠形保持器541和封口加强环片542通过铆钉543铆接而成的分体组合闭式结构，图5B为保持器54的立体示意图。保持器54包括带铆钉孔的冠形保持器541和带铆钉孔的封口加强环片542，铆钉543将两者铆合起来，形成封闭的通窗孔546，制成保持器54。在冠形保持器541的平底端安置补底加强环片545，有利于进一步提高铆钉543的铆合强度和冠形保持器541兜孔底部的强度。该分体组合闭式碳石墨保持器深沟球轴承的制作过程包括轴承零件的制作和装配，具体步骤包括(I)轴承外圈51、内圈52、滚珠53、防尘盖55的制作方法同现行深沟球轴承(2)冠形保持器541和封口加强环片542的制作碳石墨冠形保持器541的制作方法同实施例四，制作好后，其非开口平底端用粘胶剂544粘接用于承受铆钉头铆合力的补底加强环片545，然后与封口加强环片542 —起配对打出铆钉孔。
(3)轴承装配外圈51、内圈52、滚动体53三者的分选合套同现行深沟球轴承；将铆钉543从冠形保持器粘接补底加强环片的平底端插入其铆钉孔中，然后，钉头朝外钉杆朝里从一侧插入轴承中，带铆钉孔的封口加强环片542从对侧插入轴承中，其铆钉孔与铆钉杆相配合，冠形保持器和封口加强环片542对扣贴合无间隙后，铆钉杆仍然高出封口加强环片542，此时，利用铆合模，将伸出的铆钉杆镦粗，变成新的铆钉头，从而将冠形保持器和封口加强环片542铆牢，制成分体组合闭式碳石墨保持器54 ;冲压金属防尘盖55制成防尘密封轴承。实施例六。碳石墨梁柱和两个封口加强环片粘接而成分体组合闭式碳石墨保持器深沟球轴承。如图6所示，图6A为该轴承的结构示意图，包括轴承外圈61、内圈62、滚珠63、保持器64以及防尘盖65，其中保持器64为碳石墨梁柱641和封口加强环片642通过粘胶剂643粘接而成的分体组合闭式结构，图6B为保持器64的立体示意图。保持器64包括碳石墨梁柱641和封口加强环片642，将与滚动体个数相等的各梁柱641按滚动体的配合位置排列就位，将2件封口加强环片642用粘胶剂643粘接在各梁柱641的2端面，形成封闭的通窗孔644，制成保持器64。 该分体组合闭式碳石墨保持器深沟球轴承的制作过程包括轴承零件的制作和装配，具体步骤包括(I)轴承外圈61、内圈62、滚珠63、防尘盖65的制作方法同现行深沟球轴承(2)封口加强环片642的制作方法同实施例四(3)碳石墨梁柱641及以封口加强环片642为兜底以梁柱641作为梁爪的冠形碳石墨保持器制作具体包括如下步骤，其中需要一个金属胎具等作为辅具①金属胎具制作如图6C，该胎具是带内孔的圆柱体，其内径小于成品保持器的设计内径，外径大于成品保持器的设计外径，沿以胎具横截面中心为圆心、以保持器64设计中心圆直径为直径的圆的圆周上均匀分布与保持器64梁爪个数相等的异形通孔，异性通孔的横截面形状与碳石墨梁柱641的横截面形状相同或相仿，但尺寸略大，异性通孔与碳石墨梁柱641形成过渡或微小间隙配合。胎具由金属材料机械加工或由粉末冶金而成，具有较好的几何精度。②过渡用薄底冠形碳石墨保持器的制作用碳石墨管加工得到兜底尽可能薄的成品碳石墨冠形保持器，该冠形保持器的梁爪部分长度略大于梁柱641的设计长度，等碳石墨薄底被切除后，过渡保持器的梁爪变为最终保持器的梁柱641。③以封口加强环片642为兜底以梁柱641作为梁爪的冠形碳石墨保持器的制作制作过程利用到图6C所示的胎具，另外还需要一些辅助零件，图6D是以封口加强环片642为兜底以梁柱641作为梁爪的冠形碳石墨保持器制作时，过渡用薄底碳石墨保持器和胎具及辅助零件的相对位置关系示意图。图6D中，I为图6C中的胎具，2为定位环，3为压盖，4为收紧螺钉。如图6D，将薄底冠形保持器的梁爪641插入胎具I中，并在其开口端的梁爪端面上涂粘胶剂643，放置定位环2，然后放置封口加强环片642，依靠定位环3的外圆表面引导加强环片642与保持器各梁爪同心，放置压盖3，安装收紧螺钉4，这样加强环片642与保持器梁爪同心对粘，然后固化，固化后，切除薄底碳石墨保持器的薄底，就得到以封口加强环片642为兜底以梁柱641作为梁爪的冠形碳石墨保持器，将其从胎具I中取出备用。(4)轴承装配外圈61、内圈62、滚动体63三者的分选合套同现行深沟球轴承；将在本实施例步骤(3)制得的以封口加强环片642为兜底以梁柱641作为梁爪的冠形碳石墨保持器的开口端朝里从轴承一侧插入轴承，然后在梁爪641的端面上涂粘胶剂643，另一封口加强环片642从轴承另一侧放入轴承，与梁爪641对中贴合压实，固化，制得分体组合闭式碳石墨保持器64 ;冲压金属防尘盖65制成防尘密封轴承。实施例七。碳石墨梁柱和两个封口加强环片铆接而成分体组合闭式碳石墨保持器深沟球轴承。如图7所示，图7A为该轴承的结构示意图,包括轴承外圈71、内圈72、滚珠73、 保持器74以及防尘盖75，其中保持器74为碳石墨梁柱741和两个封口加强环片742通过铆钉743铆接而成的分体组合闭式结构，图7B为保持器74的立体示意图。保持器74包括 若干带铆钉孔且沿周向均布的碳石墨梁柱741和带铆钉孔分置于碳石墨梁柱741两端的两个封口加强环片742，铆钉743将碳石墨梁柱741和封口加强环片742铆合起来，形成封闭的通窗孔744，制成保持器74。该分体组合闭式碳石墨保持器深沟球轴承的制作过程包括轴承零件的制作和装配，具体步骤包括(I)轴承外圈71、内圈72、滚珠73、防尘盖75的制作方法同现行深沟球轴承(2)封口加强环片742的制作方法通过冲压获得带铆钉孔的封口加强环片742。(3)碳石墨梁柱741的制作及穿铆钉具体包括如下步骤，其中需要一个金属胎具作为辅具①金属胎具制作同实施例六。②过渡用薄底冠形碳石墨保持器的制作同实施例六。③碳石墨梁柱741的制作及穿铆钉将薄底冠形碳石墨保持器插入图6C所示的胎具中，打铆钉孔，切除碳石墨保持器的薄底即制得带铆钉孔的梁柱741，这时，暂不将其从胎具中取出。从梁柱741的一侧面同心放置带铆钉孔的封口加强环片742，用铆钉743将梁柱741和加强环片742穿在一起，制得梁柱741、一个加强环片742和铆钉743的组合件。(4)轴承装配外圈71、内圈72、滚动体73三者的分选合套同现行深沟球轴承；将本实施例(3)③制得的组合件钉头朝外钉杆朝里从一侧插入轴承中，另一封口加强环片742从对侧插入轴承中，其铆钉孔与铆钉杆相配合，各件对中贴合消除间隙后，铆钉杆仍然高出封口加强环片742，此时，利用铆合模，将伸出的铆钉杆镦粗，变成新的铆钉头，从而将梁柱741和两片封口加强环片742铆牢，制成分体组合闭式碳石墨保持器74 ;冲压金属防尘盖75制成防尘密封轴承。需要说明的是，(I)上述各实施例中，为了重点突出和说明保持器的制作方法，特意将轴承固定为单列球轴承，说明一体闭式时用角接触球轴承，说明分体组合闭式时全部采用单列深沟球轴承。但实际应用并不局限于此，实施例中所述闭式碳石墨保持器滚动轴承的制作原理和方法适用于所有类型和结构的滚动轴承；(2)上述各实施例的保持器材料碳石墨包括纯碳石墨和电化石墨，树脂、盐、金属、合金、玻璃等浸溃碳石墨和电化石墨，硅化碳石墨等所有机械用炭(碳)材料；(3)如图8所示，闭式碳石墨保持器的兜孔或窗孔沿保持器轴心线方向的切面切口形状，根据滚动体形状设计，可以选择圆形81、正方形82、矩形83、水平梯形84、水平封口 U型85、胶囊形86和腰鼓型87，上排所示为一体闭式保持器上的3 孔或窗孔，下排所示为分体组合闭式保持器上的3 孔或窗孔；(4)如图9所示，闭式碳石墨保持器的兜孔或窗孔沿保持器径向方向的切面切口形状投视图，91为直口型，特点是口径自外向里保持不变；92为锥口形，凡符合口径自外向里逐渐变小或逐渐变大的都属锥口型；93为弧口型，凡符合口径自外向里先由小变大，然后再由大变小的都属弧口型；94为束腰型，凡符合口径自外向里先由大变小，然后再由小变大的都属束腰型。一体闭式只能选择直口型和锥口型，分体组合闭式四种型状都可以选择。对实施例六和实施例七，保持器采用梁柱和封口加强环片通过粘接或铆接形成分体组合闭式结构，沿保持器径向方向剖切，相邻两根梁柱对滚动体可能形成“包围”形状，也可能形成“非包围”形状，这完全取决 于梁柱的横截面形状和尺寸，而梁柱的横截面形状和尺寸的设计只要能满足沿轴承的轴向方向插入两个滚动体之间就行，当梁柱横截面形状与正常保持器的梁爪横截面形状相同或相仿时，就形成“包围”状的兜孔或窗孔，包括直口型、锥口形和弧口型；当梁柱横截面形状为圆柱等外凸形状时，就形成“非包围”状的束腰型，如图9中的94; (5)碳石墨保持器封口加强环片和补底加强环片材料可以是金属、陶瓷或碳石墨，具体根据轴承的运行环境而定；
(6)当受限于轴承径向尺寸，导致碳石墨保持器径向方向单边壁厚较薄强度不足时，可以给其加装金属壳套(未示出)的方式进行补强。 以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
权利要求
1.一种闭式碳石墨保持器滚动轴承，包括轴承外圈、内圈、嵌入外圈滚道和内圈滚道之间的滚动体和将滚动体沿圆周方向均匀分隔的保持器，所述各个滚动体分别放置在保持器兜孔或窗孔内，其特征在于所述保持器采用碳石墨制造，所述的保持器兜孔或窗孔的孔壁是连续而封闭的闭式结构。
2.根据权利要求I所述的滚动轴承，其特征在于所述的闭式碳石墨保持器由碳石墨一体加工而成。
3.根据权利要求I所述的滚动轴承，其特征在于所述的闭式碳石墨保持器是分体组合而成的。
4.根据权利要求3所述的滚动轴承，其特征在于所述的闭式碳石墨保持器由两半碳石墨保持器粘接或铆接而成。
5.根据权利要求3所述的滚动轴承，其特征在于所述的闭式碳石墨保持器由不带锁量的冠形碳石墨保持器和封口加强环片粘接或铆接而成。
6.根据权利要求3所述的滚动轴承，其特征在于，所述的闭式碳石墨保持器由与滚动体个数相等的碳石墨梁柱和两个封口加强环片粘接或铆接而成。
7.根据权利要求2或3所述的滚动轴承，其特征在于所述的闭式碳石墨保持器的兜孔或窗孔沿保持器轴心线方向的切面切口形状是圆形、方形、矩形、梯形、封口 U形、胶囊形或腰鼓形；沿所述的保持器径向方向的切面切口形状为直口型、锥口型、弧口型或束腰型。
8.根据权利要求I所述的滚动轴承，其特征在于所述的保持器材料碳石墨还包括纯碳石墨和纯电化石墨，树脂、盐、金属、合金、玻璃浸溃碳石墨、电化石墨或硅化碳石墨所有机械用炭或碳材料。
9.根据权利要求4、5或6所述的滚动轴承，其特征在于所述的封口加强环片由金属、陶瓷、碳石墨或电化石墨材料制成。
10.根据权利要求3所述的滚动轴承的制作方法，其特征在于包括所述分体组合闭式碳石墨保持器的制作方法，步骤分别如下 (1)两半碳石墨保持器粘接而成的分体组合闭式碳石墨保持器制造方法 加工碳石墨环，得到碳石墨半环； 将成品碳石墨半环两两同心对扣在一起，用机械方式夹牢，配对径向加工保持器直兜孔、锥兜孔或直窗孔、锥窗孔。得到两个碳石墨半保持器，该两半保持器在轴承装配时配对粘接; 对于圆弧兜孔或圆弧窗孔型保持器，分别在上述成品碳石墨环上沿轴向加工出半圆弧兜孔或半圆弧窗孔；得到若干圆弧兜孔或圆弧窗孔碳石墨半保持器，每两个半保持器在轴承装配时粘接； 两半碳石墨保持器粘接装配为闭式碳石墨保持器的过程如下将轴承内圈、外圈和滚动体分选合套；将滚动体拨至沿轴承圆周方向等分位置；将两半保持器的开口端端面上涂胶后，分别从轴承两端插入轴承，并将两半保持器对中贴合压实，固化；固化后，制成分体组合闭式碳石墨保持器； (2)冠形碳石墨保持器和封口加强环片粘接而成的分体组合闭式碳石墨保持器制造方法 用碳石墨管加工得到成品冠形保持器；用金属、陶瓷或碳石墨制作封口加强环片，该环片的外径和内径与冠形碳石墨保持器的外径和内径基本相等； 冠形保持器和加强环片的粘接装配过程如下将轴承内圈、外圈和滚动体分选合套；将滚动体拨至沿轴承圆周方向等分位置；将冠形保持器开口端端面上涂胶；将冠形保持器从轴承一端插入轴承，与从另一端放入的环片对中贴合压实，固化；制成分体组合闭式碳石墨保持器； (3)碳石墨梁柱和封口加强环片粘接而成的分体组合闭式碳石墨保持器制造方法 具体步骤包括 ①封口加强环片的制作同(2) ②胎具辅具的制作 碳石墨梁柱可以由碳石墨粉模压成型，也可以先制作薄底碳石墨冠形保持器然后切底制得，为了加工定位，需要制作胎具等辅具； 该胎具是带内孔的圆柱体，其内径小于成品保持器的设计内径，外径大于成品保持器的设计外径，沿以胎具横截面中心为圆心、以保持器设计中心圆直径为直径的圆的圆周上均匀分布与保持器梁爪个数相等的异形通孔，异形通孔的横截面形状与碳石墨梁柱的横截面形状相仿，但尺寸略大，异形通孔与碳石墨梁柱形成过渡或微小间隙配合。除胎具外，其它辅具包括定位环，压盖，压盖收件螺钉，配合胎具使用； ③过渡用薄底冠形碳石墨保持器的制作 用碳石墨管加工得到兜底尽可能薄的成品碳石墨冠形保持器，该冠形保持器的梁爪部分长度大于成品保持器梁柱的设计长度，等碳石墨薄底被切除后，梁爪变为梁柱； ④以封口加强环片为兜底以梁柱作为梁爪的冠形碳石墨保持器的制作 将薄底冠形保持器的梁爪插入胎具中，并在其开口端的梁爪端面上涂粘胶剂，放置定位环，然后放置封口加强环片，依靠定位环的外圆表面引导加强环片与保持器各梁爪同心，放置压盖，安装收紧螺钉，这样加强环片就被迫与保持器梁爪同心对粘，然后固化，固化后，切除薄底碳石墨保持器的薄底，就得到以封口加强环片为兜底以梁柱作为梁爪的冠形碳石墨保持器，将其从胎具中取出备用； ⑤以封口加强环片为兜底以梁柱作为梁爪的冠形碳石墨保持器和另一封口加强环片的粘接装配过程如下将轴承内圈、外圈和滚动体分选合套；将滚动体拨至沿轴承圆周方向等分位置；将制好的以封口加强环片为兜底以梁柱作为梁爪的冠形碳石墨保持器从轴承一端插入轴承，在梁爪端面涂胶，然后，另一封口加强环片从轴承另一端插入轴承，与冠形保持器对中、贴合压实，固化，制成分体组合闭式碳石墨保持器； (4)两半碳石墨保持器铆接而成的分体组合闭式碳石墨保持器制造方法 两半成品碳石墨环的制造同(I)； 在各碳石墨环的一侧端面上粘接补底加强环片，补底加强环片的材料为金属、陶瓷和碳石墨，补底加强环片的外径小于或等于碳石墨环的外径，内径大于或等于碳石墨环的内径，并与碳石墨环同心； 对直兜孔、锥兜孔或直窗孔、锥窗孔型保持器，将两个粘有补底加强环片的碳石墨环，粘接圆环朝外同心对扣在一起，采用机械方式夹牢，配对沿径向加工保持器兜孔或窗孔、沿轴向加工铆钉孔；该两半保持器在轴承装配时配对铆接；对圆弧兜孔或圆弧窗孔型保持器，将两个粘有补底加强环片的碳石墨环，粘接圆环朝内，即两片粘接圆环相贴合，同心对扣在一起，采用机械方式夹牢，配对沿轴向加工铆钉孔，然后从两端面沿轴向加工出半圆弧兜孔或半圆弧窗孔，该两半保持器在轴承装配时配对铆接； 待轴承外圈、内圈和滚动体分选合套，粘接圆环朝外，分别从轴承两侧插入拟相配对的半保持器，沿各铆钉孔穿入铆钉，铆接，制成分体组合闭式碳石墨保持器； (5)冠形碳石墨保持器和加强环片铆接而成的分体组合闭式碳石墨保持器制造方法 成品冠形保持器和封口加强环片的制作方法同(2)，制作后打铆钉孔； 然后冠形碳石墨保持器的平底端粘接补底加强环片，环片与保持器保持同心，其外径小于等于冠形保持器的外径，其内径大于等于冠形保持器的内径。待结合牢固后，加工出铆钉孔，将铆钉插入其中； 待轴承外圈、内圈和滚动体分选合套，将滚动体拨至沿轴承圆周方向等分位置，分别从轴承一端插入带铆钉冠形保持器，从另一端插入带铆钉孔的封口加强环片，各铆钉穿过封口加强环片的铆钉孔，铆接，制成分体组合闭式碳石墨保持器； (6)碳石墨梁柱和两个封口加强环片铆接而成的分体组合闭式碳石墨保持器制造方法 ①封口加强环片的制作同(3)，制作后打铆钉孔， ②需要胎具，胎具的制作同(3)， ③过渡用薄底冠形碳石墨保持器的制作同(3)， ④碳石墨梁柱的制作及穿铆钉， 将过渡用薄底冠形碳石墨保持器插入胎具中，该保持器在胎具中得到定位和限位，沿轴向打铆钉孔，然后切除碳石墨薄底，制得带螺钉孔的碳石墨梁柱，这时，暂不将梁柱从胎具中取出，从梁柱的一端同心放置带铆钉孔的封口加强环片，用铆钉将梁柱和封口加强环片穿在一起，制得梁柱、一个加强环片和铆钉的组合件； ⑤分体组合闭式保持器的制作 将轴承内圈、外圈和滚动体分选合套；将滚动体拨至沿轴承圆周方向等分位置；将④制得的组合件钉杆朝里从一端插入轴承中，另一封口加强环片从另一端插入轴承中，其铆钉孔与铆钉杆相配合，各件对中贴合消除间隙后，铆钉杆仍然高出封口加强环片，此时，利用铆合模，将伸出的铆钉杆镦粗，变成新的铆钉头，从而将梁柱和两片封口加强环片铆牢，制成分体组合闭式碳石墨保持器。
全文摘要
闭式碳石墨保持器滚动轴承及制作方法，保持器主体部分材料是碳石墨，保持器为闭式结构。闭式结构通过以下方式实现(1)套圈可分离轴承或热装轴承制作为一体闭式碳石墨保持器；(2)其它轴承在保持器装配时通过两半碳石墨保持器的粘接或铆接，冠形碳石墨保持器与封口加强环片的粘接或铆接，碳石墨梁柱与两个封口加强环片的粘接或铆接等方法实现。本发明闭式碳石墨保持器滚动轴承，保持器整体强度显著提升并从而提高了轴承的极限转速和运行可靠度；简化了轴承结构，同时有利于保持器兜孔底部强度的提高，从而有利于提高轴承的运行可靠度，非常有工程应用价值，适于高温、低温、腐蚀、对油污染敏感等环境下工作。
文档编号F16C33/38GK102852977SQ201210316909
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者赵联春, 陈斌, 陈淑英 申请人:上海斐赛轴承科技有限公司