深沟球轴承的保持架和具有它的深沟球轴承的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种深沟球轴承的保持架和具有它的深沟球轴承。所述保持架为实体保持架且包括环形的凹半保持架，所述凹半保持架具有第一半兜孔和第一铆钉孔；环形的凸半保持架，所述凸半保持架具有第二半兜孔和第二铆钉孔，所述凹半保持架和所述凸半保持架通过钉入所述第一铆钉孔和所述第二铆钉孔内的铆钉彼此连接和固定，所述凹半保持架的上端面与所述凸半保持架的下端面相结合，所述第二半兜孔与所述第一半兜孔对应以形成兜孔；定位结构，所述定位结构设在所述凹半保持架和所述凸半保持架上，且同时沿所述凹半保持架和所述凸半保持架的周向和径向对所述凹半保持架和所述凸半保持架进行定位。根据本发明的保持架的刚度高，耐磨性好。
【专利说明】深沟球轴承的保持架和具有它的深沟球轴承
【技术领域】
[0001]本发明涉及轴承【技术领域】，尤其涉及一种深沟球轴承的保持架和具有该保持架的深沟球轴承。
【背景技术】
[0002]高温气冷堆是以石墨为慢化剂、氦气为冷却剂的高温反应堆，是一种具有固有安全性、发电效率高、用途极为广泛的先进核反应堆。
[0003]高温气冷堆核电站一回路包括主氦风机、控制棒驱动机构、燃料装卸系统、吸收球停堆系统等多个系统，这些系统内包含运动装置，运动装置依靠轴承支承。轴承一般采用油或油脂进行润滑，但为了避免破坏高温气冷堆一回路内氦气冷却剂的纯度，以及避免引入氢等元素对一回路内材料和反应性造成不利影响，所以用于高温气冷堆一回路内的轴承不能采用油润滑和油脂润滑。另外，由于高温气冷堆核电站一回路入口冷氦温度高达250°C，出口热氦温度高达750°C，因此轴承必须在高温(150?250°C)无油润滑的环境中连续运行。深沟球轴承作为应用最广泛的滚动轴承，将应用于高温气冷堆一回路内。
[0004]传统的深沟球轴承一般采用冲压浪型保持架和车制实体保持架。通过对深沟球轴承进行150°C高温下无润滑或固体润滑(轴承滚道喷涂固体润滑层)的寿命试验，试验结果发现，轴承在所要求的高温和无油润滑的恶劣工况下工作时，保持架为易损件，容易被磨损和损坏，传统的保持架无法满足使用要求。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明的一个目的在于提出一种耐磨性好的深沟球轴承的保持架，该保持架的耐磨性增强，改善了轴承在高温无油润滑的恶劣工况下的润滑环境和受力工况，从而使采用该保持架的深沟球轴承具有良好的运行状态，尤其满足高温气冷堆的设计要求。
[0006]本发明的另一个目的在于提出一种具有上述保持架的深沟球轴承。根据本发明的深沟球轴承不需要油润滑或油脂润滑，取消了辅助装置，结构简单，能够代替传统的深沟球轴承，应用于各种需要深沟球轴承的场合，特别是满足高温气冷堆的应用场合。
[0007]根据本发明的深沟球轴承的保持架为实体保持架且包括:环形的凹半保持架，所述凹半保持架具有第一半兜孔和第一铆钉孔；和环形的凸半保持架，所述凸半保持架具有第二半兜孔和第二铆钉孔，所述凹半保持架和所述凸半保持架通过钉入所述第一铆钉孔和所述第二铆钉孔内的铆钉彼此连接和固定，所述凹半保持架的上端面与所述凸半保持架的下端面相结合，所述第二半兜孔与所述第一半兜孔对应以形成兜孔；定位结构，所述定位结构设在所述凹半保持架和所述凸半保持架上，且同时沿所述凹半保持架和所述凸半保持架的周向和径向对所述凹半保持架和所述凸半保持架进行定位。
[0008]根据本发明的深沟球轴承的保持架，通过铆钉连接和固定所述凹半保持架和所述凸半保持架，且通过定位结构沿保持架的周向和径向同时对所述凹半保持架和所述凸半保持架相对于彼此进行定位，改善了保持架的受力，提高了保持架的刚度和耐磨性，减小了保持架的磨损，扩大了应用范围，特别适于高温无油润滑的恶劣工况，例如高温气冷堆。
[0009]优选地，所述定位结构包括:定位槽，所述定位槽形成在所述凹半保持架上；和定位块，所述定位块设在所述凸半保持架上且配合在所述定位槽内。
[0010]优选地，所述定位槽形成在所述凹半保持架的上端面上且位于相邻的所述第一半兜孔之间，所述定位块设在所述凸半保持架的下端面上且位于相邻的所述第二半兜孔之间。
[0011]优选地，所述凹半保持架的上端面的外周沿处设有凸台，所述凸台沿所述凹半保持架的周向间隔开，且相邻的所述凸台之间形成所述定位槽，所述凸半保持架的下端面上的外周沿处设有凹部，所述凹部沿所述凸半保持架的周向间隔开，且相邻的所述凹部之间形成所述定位块。
[0012]优选地，所述凸台与所述凹半保持架一体形成，所述凸台的外周面与所述凹半保持架的周面平齐，所述凹部通过沿所述凸半保持架的轴向和径向切除所述凸半保持架的下端面的外周沿的一部分形成。
[0013]优选地，所述凸半保持架和所述凹半保持架彼此对称，且所述第一半兜孔与所述第二半兜孔彼此对称。
[0014]优选地，所述凹半保持架的下端面以及所述凸半保持架的上端面均为平面。
[0015]优选地，所述兜孔为球形孔、圆柱形孔或锥形孔。
[0016]优选地，所述凹半保持架和所述凸半保持架均由聚醚醚酮或聚酰亚胺制成。
[0017]根据本发明的深沟球轴承包括上述保持架。
[0018]根据本发明实施例的深沟球轴承，通过设置上述保持架，由于保持架的刚度大，耐磨性好，且具有耐高温、可自润滑的特点，从而延长了深沟球轴承的使用寿命，并且在高温环境下，可以省去轴承的冷却设施，使用方便，降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是根据本发明实施例的深沟球轴承的保持架的立体图；
[0020]图2是图1中所示保持架的凹半保持架的立体图；
[0021]图3是图1中所示保持架的凸半保持架的立体图；
[0022]图4是沿图1中所示保持架的凹半保持架和凸半保持架的结合处剖开的示意图；
[0023]图5是图1中所示保持架的剖视图；
[0024]图6是根据本发明一个实施例的深沟球轴承的示意图。
[0025]附图标记:
[0026]保持架100 ；
[0027]凹半保持架I ;第一半兜孔11 ;第一铆钉孔12 ;定位槽13 ;凸台14 ;
[0028]凸半保持架2 ;第二半兜孔21 ;第二铆钉孔22 ;定位块23 ;凹部24 ;
[0029]定位结构3;兜孔4;
[0030]深沟球轴承200 ;内圈201:外圈202 ;球203。
【具体实施方式】[0031]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0032]下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的深沟球轴承的保持架100。保持架100例如可应用于6205深沟球轴承，但本发明并不限于此，根据本发明的保持架100还可以用于其他型号的深沟球轴承。为了便于描述，下面以保持架100用于6205深沟球轴承为例进行说明。
[0033]如图1-5所示，根据本发明实施例的深沟球轴承的保持架100为实体保持架，换言之，保持架100整体为实体保持架结构。保持架100包括环形的凹半保持架1、环形的凸半保持架2和定位结构3。如图1-3所示，凹半保持架I和凸半保持架2为实体结构的圆环。
[0034]凹半保持架I具有第一半兜孔11和第一铆钉孔12。如图2所示，凹半保持架I具有9个第一半兜孔11和9个第一铆钉孔12，相邻的第一半兜孔11之间具有一个第一铆钉孔12。
[0035]凸半保持架2具有第二半兜孔21和第二铆钉孔22。如图3所示，凸半保持架2具有9个第二半兜孔21和9个第二铆钉孔22，相邻的第二半兜孔21之间具有一个第二铆钉孔22。
[0036]可以理解的是，图2和图3所示示例是优选的示例，本发明并不限于此，第一半兜孔11、第一铆钉孔12、第二半兜孔21和第二铆钉孔22的个数可以根据具体应用和需要设置，相邻的第一半兜孔11之间的第一铆钉孔12的数量以及相邻的第二半兜孔21之间的第二铆钉孔22的数量也可以根据具体应用和需要设置。
[0037]凹半保持架I和凸半保持架2可以通过钉入第一铆钉孔12和第二铆钉孔22内的铆钉(未示出)彼此连接和固定。如图1所示，当凹半保持架I和凸半保持架2通过铆钉彼此连接和固定后，凹半保持架I的上端面(即图1中凹半保持架I的上表面，图2中的上表面)与凸半保持架2的下端面(即图1中凸半保持架2的下表面和图3中凸半保持架2的上表面)相结合，从而第二半兜孔21分别与第一半兜孔11对应以形成多个兜孔4，如图1所示。当然，第一铆钉孔12和第二铆钉孔22对齐，以便钉入铆钉。第一铆钉孔12和第二铆钉孔22 —起可以称为铆钉孔。
[0038]需要说明的是，在本申请的描述中，方位术语“上”和“下”以图1中的方位为基准。例如，凹半保持架I的上端面在图2中为上表面，凸半保持架2的下端面在图3中为上表面。
[0039]兜孔4用于兜住深沟球轴承的球，兜孔4可以为球形孔、圆柱形孔或锥形孔。当兜孔4为锥形孔时，兜孔4沿垂直于保持架的轴线的径向开设锥角，锥角可以沿径向朝向保持架的中心，也可以朝向保持架的外周。
[0040]这里，凹半保持架I的上端面和凸半保持架2的下端面可以称为保持架100的结合面。
[0041]可以理解的是，在凹半保持架I和凸半保持架2结合之后，第一铆钉孔12和第二铆钉孔22分别对应，优选地，第一铆钉孔12和第二铆钉孔22 —一对应，以便钉入铆钉。
[0042]定位结构3设在凹半保持架I和凸半保持架2上，定位结构3用于在凹半保持架I和凸半保持架2结合之后，同时沿凹半保持架I和凸半保持架2的周向和径向(也可以称为保持架100的周向和径向)对凹半保持架I和凸半保持架2进行定位。换言之，相对于凹半保持架I同时沿周向和径向定位凸半保持架2，相对于凸半保持架2同时沿周向和径向也定位凹半保持架I。
[0043]根据本发明实施例的深沟球轴承的保持架，通过铆钉连接和固定所述凹半保持架和所述凸半保持架，且通过定位结构沿保持架的周向和径向同时对所述凹半保持架和所述凸半保持架相对于彼此进行定位，改善了保持架的受力，提高了保持架的刚度和耐磨性，减小了保持架的磨损，扩大了应用范围，特别适于高温无油润滑的恶劣工况，例如高温气冷堆。此外，根据本发明实施例的保持架，由于耐高温，既能用于高温场合，也必然能用于低温场合。在使用该保持架时，省去了轴承的冷却设施，结构简单，使用方便。
[0044]如图2-5所示，保持架100的相邻兜孔4之间的周向区域可以称为兜孔间圆周域。相应地，如图2和3所述，凹半保持架I的相邻第一半兜孔11之间的周向区域以及凸半保持架2的相邻第二半兜孔21之间的周向区域可以称为半兜孔间圆周域，凹半保持架I和凸半保持架2的半兜孔间圆周域共同构成兜孔间圆周域。
[0045]不像传统冲压浪型保持架那样将兜孔间圆周域挖掉一部分材料，根据本发明实施例的保持架100，兜孔间圆周域处的材料保留，从而构成了实体保持架结构，由此增加了保持架100的耐磨性。
[0046]在本发明的一些实施例中，如图1-3所示，凹半保持架I和凸半保持架2彼此对称，例如，相对于保持架100的结合面彼此对称，第一半兜孔11与第二半兜孔21彼此对称。
[0047]换言之，凹半保持架I和凸半保持架2可以具有相同的形状和尺寸，第一半兜孔11和第二半兜孔21也具有相同的形状和尺寸。优选地，凹半保持架I的下端面(即没有形成定位结构3的端面，图2中的下表面)以及凸半保持架2的上端面(即没有形成定位结构3的端面，图3中的下表面)均为平面。
[0048]优选地，凹半保持架I和凸半保持架2由耐高温(例如耐150°C以上的高温)且具有自润滑功能的材料制成，例如，凹半保持架I和凸半保持架2可以由聚醚醚酮或聚酰亚胺制成。
[0049]具体地，进一步优选地，在120°C以下，凹半保持架I和凸半保持架2采用聚醚醚酮制成，在120°C以上，凹半保持架I和凸半保持架2采用聚酰亚胺制成。通过采用具有自润滑性的聚醚醚酮(PEEK)和聚酰亚胺(PI)材料，减少了轴承滚道与球和保持架的磨损，从而延长应用于高温无油润滑恶劣工况下的深沟球轴承的寿命。
[0050]聚醚醚酮(PEEK)和聚酰亚胺(PI)最大的优点是在承受一定高温的情况下具有自润滑性能。选用它们作为保持架的材料，球与保持架的接触产生自润滑膜，随着轴承的转动，自润滑膜将转移到轴承滚道上，减少轴承滚道和球之间的磨损，延长轴承寿命。其次，它们的密度比较小，应用于实体保持架结构，可以提高轴承转速，扩大适用工况。
[0051]如图2和3所示，在本发明的一些优选示例中，定位结构3包括定位槽13和定位块23。定位块23与定位槽13适配且配合在定位槽13内，以相对于彼此定位凹半保持架I和凸半保持架2。
[0052]这里，凹半保持架I名称中的“凹”和凸半保持架2名称中的“凸”分别表示定位槽13和定位块23的位置。含有定位块23的半保持架称为“凸半保持架”，含有定位槽13的半保持架称为“凹半保持架”。当然，这不能理解为对本发明的限制。
[0053]通过定位块23和定位槽13的配合，在保持架100的径向和周向上同时定位凹半保持架I和凸半保持架2,避免两者错位,改善保持架100的受力条件，减少保持架100的磨损。
[0054]在类似于高温气冷堆一回路内的高温和无油润滑的工况下，轴承的球与保持架之间的摩擦系数远大于常规油润滑或油脂润滑工况下的摩擦系数，并且球的硬度大于保持架100的硬度，球与保持架磨损时兜孔4形状会发生改变，会出现兜孔面与球紧贴的现象，从而导致保持架易磨损；另外，轴承在上述恶劣工况下运转时，随着运行时间的增长，铆钉与第一和第二铆钉孔也会发生摩擦，铆钉产生松动或折断现象。如果没有诸如定位块23和定位槽13构成定位结构，上述两种运动会导致凹半保持架I和凸半保持架2之间错位，部分兜孔面与球紧贴，部分第一和第二铆钉孔与铆钉紧贴，加剧球与保持架的磨损，以及铆钉与保持架的磨损，从而加剧保持架的磨损，缩短轴承寿命。由于增加了定位结构，避免了凹半保持架I和凸半保持架2错位，沿周向和径向上固定凹半保持架I和凸半保持架2的连接位置，减少出现保持架部分兜孔面与球紧贴的现象，缓解保持架局部受力严重的情况，减少保持架的磨损，延长了轴承在高温无油润滑恶劣工况下的寿命。
[0055]在设计定位结构时选择实体保持架结构，而没有选择传统的冲压浪型保持架结构，由此增大保持架铆钉处的刚度，使保持架不易变形。另外，兜孔间圆周域处材料的保留使得保持架兜孔外缘厚度增加，保持架更加耐磨。
[0056]更具体地，定位槽13形成在凹半保持架I的上端面上且位于相邻的第一半兜孔11之间。相应地，定位块23设在凸半保持架2的下端面上且位于相邻的第二半兜孔21之间。
[0057]可以理解的是，定位槽13也可以形成在凸半保持架2的下端面上，定位块23相应地形成在凹半保持架I的上端面上。可选地，定位槽13可以同时形成在凹半保持架I的上端面和凸半保持架2的下端面上，相应地，定位块23同时形成在凹半保持架I的上端面和凸半保持架2的下端面上。
[0058]如图2所述，优选地，在凹半保持架I的上端面的外周沿处设有沿凹半保持架I的轴向延伸的凸台14，凸台14沿凹半保持架I的周向间隔开，由此，相邻的凸台14之间的间隔形成定位槽13。优选地，第一铆钉孔12在径向上与定位槽13的中心对齐。
[0059]在图2所示的示例中，凸台14与凹半保持架I 一体形成。优选地，凸台14沿凹半保持架I的周向成弧形延伸，凸台14的外周面与凹半保持架I的周面平齐。可选地，凸台14可以单独形成后焊接到凹半保持架I上。当然，凸台14也可以例如通过螺钉紧固到凹半保持架I上。可以理解的是，凸台14与凹半保持架I 一体形成或焊接在一起是优选的。
[0060]如图3所示，凸半保持架2的下端面上的外周沿处设有凹部24，优选地，凹部24通过从凸半保持架2的下端面的外周沿沿凸半保持架2的轴向和径向切除一部分凸半保持架2的材料形成。凹部24沿凸半保持架2的周向间隔开，从而相邻的凹部24之间形成定位块23。换言之，凸半保持架2的下端面的外周沿在相邻凹部24之间未切除的部分构成定位块23。从而定位块23与凸半保持架2 —体形成。优选地，定位块23的上表面与凸半保持架2的下端面平齐，定位块23的外周面与凸半保持架2的外周面平齐。
[0061]根据本发明的实施例，如图2所示，定位槽13沿轴向的深度可以为Imm高，与定位块23的径向接触面距凹半保持架I的外周面的径向距离为1mm。
[0062]可以理解的是，定位块23和定位槽13的位置可以改变，只要他们能够协助沿周向和径向定位凹半保持架I和凸半保持架2，例如定位块23可以为形成在凸半保持架2的下端面上的圆柱，定位槽13为形成在凹半保持架I的上端面上的与上述圆柱适配的圆柱孔，当然，定位块23也可以具有其他横截面形状，定位槽13具有与定位块23适配的横截面形状。
[0063]下面参考图6描述根据本发明实施例的深沟球轴承200。
[0064]如图6所示，根据本发明实施例的深沟球轴承200包括内圈201、外圈202、球203和保持架，保持架可以为参考上面实施例描述的深沟球轴承的保持架100。多个球203被兜在保持架100的兜孔4中，且装有球203的保持架100位于内圈201和外圈202之间。
[0065]根据本发明实施例的深沟球轴承，通过设置上述保持架100，由于保持架100的刚度大，耐磨性好，且具有耐高温、可自润滑的特点，从而延长了深沟球轴承200在高温无油润滑恶劣工况下的使用寿命。
[0066]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“水
平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0067]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0068]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0069]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0070]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种深沟球轴承的保持架，其特征在于，所述保持架为实体保持架且包括: 环形的凹半保持架，所述凹半保持架具有第一半兜孔和第一铆钉孔； 环形的凸半保持架，所述凸半保持架具有第二半兜孔和第二铆钉孔，所述凹半保持架和所述凸半保持架通过钉入所述第一铆钉孔和所述第二铆钉孔内的铆钉彼此连接和固定，所述凹半保持架的上端面与所述凸半保持架的下端面相结合，所述第二半兜孔与所述第一半兜孔对应以形成兜孔； 定位结构，所述定位结构设在所述凹半保持架和所述凸半保持架上，且同时沿所述凹半保持架和所述凸半保持架的周向和径向对所述凹半保持架和所述凸半保持架进行定位。
2.根据权利要求1所述的深沟球轴承的保持架，其特征在于，所述定位结构包括: 定位槽，所述定位槽形成在所述凹半保持架上；和 定位块，所述定位块设在所述凸半保持架上且配合在所述定位槽内。
3.根据权利要求2所述的深沟球轴承的保持架，其特征在于，所述定位槽形成在所述凹半保持架的上端面上且位于相邻的所述第一半兜孔之间， 所述定位块设在所述凸半保持架的下端面上且位于相邻的所述第二半兜孔之间。
4.根据权利要求3所述的深沟球轴承的保持架，其特征在于，所述凹半保持架的上端面的外周沿处设有凸台，所述凸台沿所述凹半保持架的周向间隔开，且相邻的所述凸台之间形成所述定位槽， 所述凸半保持架的下端面上的外周沿处设有凹部，所述凹部沿所述凸半保持架的周向间隔开，且相邻的所述凹部之间形成所述定位块。
5.根据权利要求4所述的深沟球轴承的保持架，其特征在于，所述凸台与所述凹半保持架一体形成，所述凸台的外周面与所述凹半保持架的周面平齐，所述凹部通过沿所述凸半保持架的轴向和径向切除所述凸半保持架的下端面的外周沿的一部分形成。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的深沟球轴承的保持架，其特征在于，所述凸半保持架和所述凹半保持架彼此对称，且所述第一半兜孔与所述第二半兜孔彼此对称。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的深沟球轴承的保持架，其特征在于，所述凹半保持架的下端面以及所述凸半保持架的上端面均为平面。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的深沟球轴承的保持架，其特征在于，所述兜孔为球形孔、圆柱形孔或锥形孔。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的深沟球轴承的保持架，其特征在于，所述凹半保持架和所述凸半保持架均由聚醚醚酮或聚酰亚胺制成。
10.一种深沟球轴承，其特征在于，包括:如权利要求1-9中任一项所述的深沟球轴承的保持架。
【文档编号】F16C19/02GK103486138SQ201310454487
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】张勤昭, 闫贺, 王宏, 刁兴中, 吴宗鑫, 董玉杰, 张作义, 刘继国 申请人:清华大学