齿状滚子轴承的制作方法

本实用新型涉及一种轴承，特别是涉及一种齿状滚子轴承。

背景技术：

现有圆柱滚子、圆锥滚子轴承一般包括同轴套设的内圈、外圈以及位于内、外圈之间的滚动体。滚动体为圆柱体，内、外圈与滚动体的接触面为光滑弧面。在承受不受力时，滚子与滚道面是线接触，轴承承受载荷时，滚子表面与滚道面产生弹性形变，曲率发生变化，接触面由细线条变成宽线条，接触面积变大，当受力中心点达到屈服强度临界点时接触面积达到最大值，接触面积的大小直接影响轴承的静负荷、动负荷，影响轴承的疲劳寿命。为了满足工程使用，轴承所能承受的最大静负荷越大越好。

技术实现要素：

为了提高圆柱滚子轴承所能承受的最大静负荷、最大动负荷，本实用新型提供一种齿状滚子轴承，其具体结构如下：

一种齿状滚子轴承，包括同轴套设的内圈、外圈以及位于内、外圈之间的圆柱状滚动体或者圆台状滚动体，所述圆柱状滚动体或圆台状滚动体的侧面为齿状，同时，所述内圈、外圈的滚道面为与所述圆柱状滚动体或圆台状滚动体的侧面相匹配的齿状。

圆柱状滚动体或圆台状滚动体在内圈、外圈之间滚动，实现轴承的功能。

进一步，所述内圈、外圈的宽度大于所述圆柱状滚动体或圆台状滚动体的长度，在所述圆柱状滚动体或圆台状滚动体轴向的两端分别设置有一个球状滚子，所述内圈、外圈对应球状滚子的位置处分别设置有用于嵌入所述球状滚子的凹槽。球状滚子嵌入内圈、外圈的工作方式同深沟球轴承。优选，所述球状滚子嵌入凹槽的深度大于轴承的游隙。

进一步，所述圆柱状滚动体或圆台状滚动体的齿状为圆弧齿或梯形齿。更优选，所述圆弧齿的纵向截面的外轮廓为劣弧；所述梯形齿为等腰梯形，且所述梯形的高度小于下底边长度的一半。

本实用新型提供的齿状滚子轴承，其齿状滚子与滚道面的接触面积大于圆-圆相切的接触面积，依据标准GB/T 4662-2012中关于径向基本额定静载荷的计算公式，可知接触面积增加，轴承的额定静载荷增加。根据标准GB/T6391-1995中滚子轴承额定动负荷的计算公式可知，接触面积增加，轴承的动负荷同样增加。

附图说明

图1为本实用新型提供的齿状滚子轴承的主视图；

图2为图1的局部放大图；

图3a、3b为本实用新型接触面积增大的原理图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案进行详细描述：

实施例1

如图1、2所示，一种齿状滚子轴承，包括同轴套设的内圈1、外圈2以及位于内1、外圈2之间的圆柱状滚动体3，圆柱状滚动体3的侧面为齿状，同时，内圈1、外圈2的滚道面为与圆柱状滚动体3或圆台状滚动体的侧面相匹配的齿状。圆柱状滚动体3或圆台状滚动体3在内圈1、外圈2之间滚动，实现轴承的功能。

上述齿状为圆弧齿或梯形齿。优选，圆弧齿的纵向截面的外轮廓为劣弧；梯形齿为等腰梯形，且梯形的高度小于下底边长度的一半。

作为对该实施例的一种改进，内圈1、外圈2的宽度大于圆柱状滚动体3或圆台状滚动体3的长度，在圆柱状滚动体3或圆台状滚动体3轴向的两端分别设置有一个球状滚子，内圈1、外圈2对应球状滚子的位置处分别设置有用于嵌入球状滚子的凹槽。球状滚子嵌入内圈1、外圈2的工作方式同深沟球轴承。优选，球状滚子嵌入凹槽的深度大于轴承的游隙。

齿状圆柱滚子只能承受单一的径向负荷，通常情况下轴承都需要承受一定的轴向负荷，所以需要在齿状圆柱滚子两端增加深沟球轴承帮助承受轴向负荷。齿状圆柱滚子的两端中心位置需加工出个小的凹形，使球状滚子能嵌入其中，嵌入的大小尺寸应略大于深沟球轴承的游隙，那么球状滚子也就不需要保持架，由齿状滚子控制球状滚子之间的间距。简单的说就是由齿状滚子控制滚子之间的间距，球状滚子帮助齿状滚子承受轴向力。

实施例2

如图1、2所示，一种齿状滚子轴承，或者叫一种齿状圆锥滚子轴承，包括同轴套设的内圈1、外圈2以及位于内1、外圈2之间的圆台状滚动体，圆台状滚动体的侧面为齿状，同时，内圈1、外圈2的滚道面为与圆台状滚动体的侧面相匹配的齿状。圆台状滚动体在内圈1、外圈2之间滚动，实现圆锥滚子轴承的功能。

具体而言，齿状为圆弧齿或梯形齿。优选，圆弧齿的纵向截面的外轮廓为劣弧；梯形齿为等腰梯形，且梯形的高度小于下底边长度的一半。

作为对该实施例的一种改进，内圈1、外圈2的宽度大于圆台状滚动体的长度，在圆台状滚动体轴向的两端分别设置有一个球状滚子，内圈1、外圈2对应球状滚子的位置处分别设置有用于嵌入球状滚子的凹槽。球状滚子嵌入内圈1、外圈2的工作方式同深沟球轴承。优选，球状滚子嵌入凹槽的深度大于轴承的游隙。

GB/T 4662-2012中，轴承滚子表面和滚道面的屈服强度为4000MPa(1MPa＝1N/mm²)。当量静载荷约等于屈服强度与轴承滚子与内圈的最大接触面积的乘积。或者按照标准中的计算公式计算。

C_or＝f_oiZD_w²cosα (1)

C_or额定静负荷；

f_o与滚子形状及应力水平有关的系数；

i滚子的列数；

Z每列滚子的个数；

D_w滚子的直径；

α轴承公称接触角；

当轴承滚子加工成齿状后，与传统的圆柱滚子相比，它的表面积增加。按公式(1)的计算方法，轴承的静负荷会增加，表面积增加多少倍静负荷就增加多少倍。

根据国家标准GB/T6391-1995中滚子轴承额定动负荷计算公式(公式(2))。

C_r＝b_mf_c(i L_we cosα)^7/9Z^3/4D_we^29/27 (2)

C_r径向基本额定动载荷；

b_m材料(真空脱气)和加工质量的额定系数；

f_c与轴承零件的几何形状、制造精度和材料有关的系数；

Α轴承的公称接触角度；

i轴承中球或滚子的列数；

L_we额定载荷计算中用的滚子长度mm；

Z单列轴承中的球或滚子数。每列球或滚子数相同的多列轴承中每列的球或滚子数；

D_we额定载荷计算中用的滚子直径mm；

同样，滚子表面积增加，轴承的动负荷也同样增加。

额定动负荷C计算公式为：

C基本额定动负荷；

P当量动载荷；

n轴承转速r/min；

L_n轴承疲劳寿命额定状态下小时数；

10⁶轴承基本额定寿命10⁶转；

ε寿命指数滚子轴承

当轴承额定负荷增加时，轴承的实际负荷和转速不变的情况下，轴承的实际使用寿命增加。

在标准GB/T 4662-2012中滚子轴承滚道面和滚子表面的屈服强度是4000MPA(1MPA＝1N/mm²)。对于普通圆柱滚子轴承，在轴承不受力时滚子与滚道面是线接触，当轴承受到载荷时，滚子表面与滚道面产生弹性形变，变化大小称为曲率，当受力中心点达到屈服强度时的载荷就是这个轴承的最大静负荷。传统的轴承滚子与滚道面是圆相切，本实用新型提供的齿状滚子轴承的齿状滚子和滚道面是齿状咬合，如图2所示，在相同的曲率时，齿状滚子与滚道面的接触面积要大于圆相切的接触面积，当单位面积的负荷能力相同时增加接触面积可以增加负荷能力。

和传统的滚子轴承相比较，齿状滚子可以增加负荷能力，增加幅度需根据齿状的弧度具体计算，约为30％左右。去除保持架结构可以节省出轴承的空间，增加滚子的空间，保持架和滚子不再摩擦，油脂的润滑和散热会增加。