轴承、锁紧环及两者的套装组合体的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轴承锁紧环(locking collar)、由常规类型的滚动轴承和所述锁紧环组成的套件组合体、以及集成所述锁紧环于自身的新型轴承。
【背景技术】
[0002]常规类型的滚动轴承在设计上具有沿径向依次分布内圈、外圈和设置在内圈和外圈之间的多个滚动体。这些常规类型的轴承在设计上需要轴向定位，用以防止震动或者其他类型的外力所引起的轴向移位。其中，有些类型的轴承，比如角接触球轴承(angularcontact ball bearings)、圆维滚子轴承(tapered roller bearings)、深沟球轴承(deepgroove ball bearings)等,甚至需要承受相当强度的轴向负荷。为实现上述目的,这些常规类型的轴承必须以可靠的方式固定在穿过其内圈的轴承转轴上。在实践中，人们多以锁紧螺母(lock nut)来实现上述目的。典型情况下，锁紧螺母以螺旋适配的方式旋拧在攻有螺纹的轴承转轴上，从一侧抵靠在轴承内圈的引导挡边(guide flange)所在侧，从而为轴承提供轴向定位和支撑。这种锁紧方式需要预先在转轴上攻出螺纹，不仅增加了工序和成本，而且在震动和外力的作用下，锁紧螺母容易松动。为防止松动，还需要额外设置防松脱构件，比如锁紧垫片(locking washer)或者锁紧螺栓(locking bolt)等,才能最终实现可靠固定的目的。
[0003]为有效降低成本，简化结构和工艺，中国实用新型专利CN202160405U公开了一种通过提高内圈摩擦力来实现轴向定位的“内圈加长式深沟球轴承”。这种深沟球轴承的内圈具有沿轴向延伸的加长部，通过提高轴承内圈与转轴之间的接触面积，来增大轴承内圈与转轴之间的摩擦力。然而，这种设计虽然结构简单，装配方便，成本也低廉，但是仅仅依紧靠加长内圈与转轴之间的常规过盈配合所能提供的摩擦力，难以确保轴向定位的可靠性，更不能从根本上提高内圈的轴向负荷承载能力，因而其应用范围相当有限。
【发明内容】
[0004]本发明旨在提供一种结构简单、安装便捷、能够提供可靠定位和轴向支撑的轴承锁紧环。为实现上述目的，本发明的基本构思是采用一种具有环形闭合结构的锁紧环，该锁紧环依靠自身材料的力学性能，并结合自身一定幅度的伸缩形变，就能够以大于内圈与转轴之间过盈配合紧密程度的力学强度环箍在所述转轴上。基于以上构思，锁紧环既可以作为独立构件与常规类型的轴承成套出售和使用，也可以作为内圈加长部与轴承内圈集成为一体。
[0005]一方面，本发明提供一种轴承锁紧环，用于为常规类型的滚动轴承提供轴向定位和支撑。所述常规类型的滚动轴承，在结构上包含沿径向依次分布的内圈、外圈和设置在内圈和外圈之间的多个滚动体。所述锁紧环为环形的闭合构件，用于与轴承的内圈串联套装在直径均一的转轴上。当安装在所述转轴上时，所述锁紧环沿轴向与所述内圈的至少一端相抵靠。仅依靠自身材料的伸缩形变和力学性能，所述锁紧环就能够以大于所述内圈与转轴之间过盈配合紧密程度的力学强度紧固在所述转轴上。这种锁紧环，不仅结构简单，安装便捷，成本低廉，而且能够在相当大的负荷范围内为轴承提供可靠的轴向定位和支撑。
[0006]另一方面，本发明还提供一种轴承套件组合体，所述套件组合体包含常规类型的滚动轴承和与该常规类型的滚动轴承配套使用的上述锁紧环。这种套件组合体不仅方便用户的购买和使用，而且还有利于产品的标准化生产和配套供应。
[0007]再一方面，本发明进一步提供一种轴承，所述轴承具有沿径向依次分布的内圈、夕卜圈和设置在内圈和外圈之间的多个滚动体。所述内圈在其对应于外圈的标准区域之外，还具有一体延伸的轴向加长部。所述加长部形成在所述内圈的用于承受轴向负荷的受力挡边所在侧，具有环形的闭合结构，用于为轴承提供轴向定位和支撑。当内圈套装在直径均一的转轴上时，所述加长部仅依靠其自身材料的伸缩形变和力学性能，就能够以大于所述标准区域与转轴之间的过盈配合紧密程度的力学强度紧箍在所述转轴上。采用这种具有加长内圈的新型轴承，不仅能够减少配件的数量，简化生产，降低成本，而且能够有效提高安装效率和使用便捷性。
[0008]以下结合附图的详细描述本发明的各种【具体实施方式】和有益效果。
【附图说明】
[0009]图1a为本发明所述锁紧环与角接触球轴承配套使用情况下的局部截面示意图；
[0010]图1b为本发明所述锁紧环通过连接机构与角接触球轴承连接在一起情况下的局部截面示意图，图中的区域A为所述连接机构的局部截面放大图；
[0011]图1c为本发明所述锁紧环作为内圈加长部与角接触球轴承的内圈形成为一体情况下的局部截面示意图；
[0012]图1d为具有改进的内圈加长部的角接触球轴承的局部截面示意图；
[0013]图2a为本发明所述锁紧环通过连接机构与圆锥滚子轴承连接在一起情况下的局部截面示意图，图中的区域A为所述连接机构的局部截面放大图；
[0014]图2b为具有改进的内圈加长部的圆锥滚子轴承的局部截面示意图；
[0015]图3a为本发明所述锁紧环通过连接机构与深沟球轴承连接在一起情况下的局部截面示意图，图中的区域A为所述连接机构的局部截面放大图；和
[0016]图3b为具有改进的内圈加长部的深沟球轴承的局部截面示意图。
【具体实施方式】
[0017]首先，以角接触球轴承为例，说明本发明所述锁紧环是如何与常规类型的滚动轴承配合使用的。图1a为本发明所述锁紧环与角接触球轴承配套使用情况下的局部截面示意图。该截面图是由包含轴承轴线8的假想平面剖切轴承本体10和锁紧环20所得出的截面图。图1a中的左半部分显示的是一个普通的角接触球轴承10，包括内圈1、外圈2和设置在内圈I和外圈2之间的多个滚动体3。在理想情况下，角接触球轴承10还应包含用于防止滚动体3彼此触碰的保持架4。在使用状态下，内圈I以适度的过盈配合方式嵌套在转轴5上。如图中箭头方向所示，作用在外圈2上的轴向负荷F经过滚动体3的传递，最终作用在内圈I的受力挡边11上。所述受力挡边(又称“引导挡边”)，就角接触球轴承而言，设置在内圈I的一侧，沿轴向和径向均具有一定的厚度，足以承受相当强度的轴向负荷。
[0018]图1a中的右半部分显示的是一个截面大致呈矩形的锁紧环20。锁紧环20的作用与传统的锁紧螺母类似，用于防止轴承10在轴向负荷F或者其他外力的作用下沿轴向发生移位。所不同的是，锁紧环20既未通过螺旋适配，也未通过在转轴5上设置匹配凹槽，而是通过在紧密强度上大于内圈I与转轴5过盈配合的环箍方式紧固在转轴5上。
[0019]在传统的固定轴承的方法中，人们总是倾向于在环箍型构件(例如:各种形式的锁紧螺母或者锁紧环)之外寻找额外的紧固或者防止松脱的技术手段，却恰恰忽视了利用环箍型构件自身的弹性形变和材料力学性能，就能够充分实现轴承内圈可靠固定在转轴上从而在转轴上获得有效支撑的现实可能性。本发明克服了传统的轴承固定方式中普遍存在的技术偏见，即认为锁紧环必须借助于螺纹或者凹槽等技术手段才能可靠固定在转轴上的传统理念。实验表明，以环形材料自身弹性所具有的回复(收缩)效应，辅以相当程度的弹性形变，就可以使环形材料强有力地紧箍在轴承转轴上，足以在相当大的幅值范围内承受轴向负荷，从而为轴承内圈提供可靠的定位和支撑。
[0020]仍以图1a为例，锁紧环20为一种闭合的环形构件，能够与轴承10串联套装在直径均一的转轴5上。其安装过程是在轴承内圈I和锁紧环20预热膨胀的状态下进行的。待冷却以后，两者就能够凭借自身材料的收缩特性，紧箍在转轴5上。这种安装方式在轴承领域已为人们所熟知，因而于此处不再赘述。待安装完成以后，锁紧环20沿轴向从一侧抵靠在内圈I的用于承受轴向负荷F的受力挡边11所在侧。对于无需承受大幅度轴向负荷的其他常规类型的滚动轴承而言，锁紧环20只需沿轴向抵靠内圈I的任意一侧或者两侧，即可实现可靠定位的目的。为同时实现可靠定位和牢固支撑的目的，锁紧环20紧箍转轴5的力学强度必须大于内圈