专利名称：轴承的轴向均载装置及其选配方法
技术领域：
本发明涉及轴承领域，特别地，涉及一种轴承的轴向均载装置。此外，本发明还涉及一种包括上述轴承的轴向均载装置的选配方法。
背景技术：
航空发动机主轴上安装双半内环轴承，由于航空发动机的功重比要求，轴承的径向尺寸受到限制，因此，当轴向载荷较大时，需用一对双半内环轴承来承担。现有技术是通过匹配轴承内、外径和轴向游隙值，并磨配外环和内环的高度差，然后成对供应。这种技术对轴承的制造精度，特别是磨配外环和内环的高度差有很高的要求。 一般的，消除轴向游隙值后，两轴承内、外环高度差的差值应不大于O. 0015mm，因此其制造成本很高，制造难度很大。即使两轴承各方面均满足要求，在精度要求范围内也还是有一定的制造误差，从而造成两轴承轴向载荷不可能实现基本均载。这杆，承担重载荷的轴承的寿命将降低。
发明内容
本发明目的在于提供一种轴承的轴向均载装置及其选配方法，以解决两个轴承配合工作时，承担载荷不均衡的技术问题。为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种轴承的轴向均载装置，包括轴、套装在轴上的两个轴承及抵挡在任意一个轴承的外环端面的挡块；每一个轴承包括外环，轴承的轴向均载装置包括弹性元件，弹性元件安装在轴承的外环端面和轴承的外环端面之间。进一步地，轴承的轴向均载装置还包括套装在轴上的挡圈，挡圈的相对两端面分别抵顶在两个轴承的内环的端面之间。进一步地，弹性元件的弹性力等于与轴承的预紧力F。。进一步地，弹性元件为弹簧。进一步地，每一个轴承的内环分别包括两个相同结构的半内环。根据本发明的另一方面，还提供了一种轴承的轴向均载装置的选配方法，其包括对上述轴承的轴向均载装置进行选配，包括以下步骤步骤SI :计算轴承的预紧力F。，其中，预紧力F。= (F_2kS)/2，其中，F表示轴在稳定工作状态下的轴向工作载荷，k表示弹性元件的弹性系数，δ表示与挡块相互抵挡的轴承的轴向游隙值；步骤S2 :根据预紧力Ftl和轴向游隙值δ，确定弹性元件；步骤S3 :根据弹性元件的刚度以及预紧力Ftl，获得长度确定的挡圈。进一步地，挡圈的长度与弹性元件弹力等于预紧力Ftl时的长度相匹配。本发明具有以下有益效果本发明的轴承的轴向均载装置及其选配方法，在两个轴承之间安装有弹性元件；通过计算装配状态下轴承的预紧力Ftl，结合该轴承的游隙轴δ，确定弹性元件，再获得挡圈的长度；将本发明安装完成后，本发明的两个轴承能够承担相同大小的载荷，实现均载。本发明的制造难度和制造成本都比较低，且两个轴承的均载能力和使用寿命都得到了提高。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。 下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I是本发明优选实施例的轴承的轴向均载装置的结构示意图；以及图2是本发明优选实施例的轴承的轴向均载装置的工作状态示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。参见图1，本发明的优选实施例提供了一种轴承的轴向均载装置，包括轴I、套装在轴I上的两个轴承2、3、安装在两个轴承2、3之间的弹性元件4、挡圈5和挡块6。在本实施方式中，轴承2、3均为角接触球轴承，且轴承2、3的内环分别包括两个相同结构的半内环。具体地，弹性元件4的两端分别安装在轴承2的外环的端面和轴承3的外环的端面上。优选地，弹性元件4为弹簧。挡圈5套装在轴I上，且挡圈5的相对两端面分别抵顶在轴承2的内环的端面和轴承3的内环的端面之间。在本实施方式中，挡块6安装在轴承2的外环上，以阻挡轴承2的外环向左运动。在其他的实施方式中，挡块6也可装在轴承3的外环，以阻挡轴承3的外环向右运动。
选配上述轴承的轴向均载装置的弹性元件4和挡圈5，具体包括以下几个步骤
步骤SI :计算轴承的预紧力F。；
F0 = (F-2k5)/2,
其中，F表示轴I在稳定工作状态下的轴向工作载荷；
k表示弹性元件4的弹性系数；
δ表示与挡块6相连接的轴承的轴向游隙值。
在本实施方式中，δ表不轴承2的轴向游隙值。
步骤S2 :根据上述步骤SI计算的预紧力Ftl和轴承的游隙值i5，确定弹性元件4;
优选地，在实际应用中，根据得到的预紧力Ftl和轴承的游隙值δ，从而制作符合条件的弹性元件4。
步骤S3 :根据上述步骤S2确定的弹性元件4的刚度以及上述步骤SI计算的预载荷Ftl,获得长度确定的挡圈5 ；
具体地，压缩弹性元件4，使弹性元件4的弹力等于预紧力Ftl时，挡圈5的长度与弹性元件4的长度相匹配。
选配好上述的弹性元件4和挡圈5后，即可对本发明的轴承的轴向均载装置进行安装，具体安装过程如下将轴承2安装在轴I上，使轴承2的外环抵靠挡块6，然后将上述步骤S3确定的挡圈5和轴承3顺次套装在轴I上，然后将弹性元件4的两端固定安装在两个轴承2、3的外环上，调节弹性元件4，使得两个轴承2、3的内环分别顶抵挡圈5。将轴承的轴向均载装置按上述安装过程安装好，此时的轴承2、3都受到了弹性元件4的压力，轴承2受到弹性元件4方向向左的压力，而轴承2外环的第一端安装有挡块 6，挡块6阻挡轴承2的外环向左运动，轴承2的内环的位移相对于轴承2的外环的位移向右，所以轴承2受到的预紧力Ftll方向向右；而整个轴承的轴向均载装置的预紧力应该为0， 所以轴承3受到的预紧力Ftl2应向左，轴承3的内环的位移相对于外环的位移向左。预紧力 F01^F02的大小相等，方向相反，且都与上述的预紧力Ftl的大小相等。请结合参见图2，使用本发明轴承的轴向均载装置，即是当轴I开始转动，轴I作用于轴承3的内环和轴承2的内环，方向向左。随着轴向力F的增大，作用在轴承2内环的轴向力会逐渐将轴承2的预紧力Ftll卸载到O。此过程中， 轴承内环无移动，弹性元件压缩量也不变，因此虽然轴承2的预紧力Ftll逐渐卸载到0，但轴承3的预紧力Ftl2不变。轴向力F继续增大，轴承2受到的轴向力方向就会发生改变，向左方向的轴向力F就会使轴承2的内环随轴I 一同向左运动，当轴I带动轴承2的内环移动的瞬间，轴I 也带动轴承3克服弹性元件4的压力随着轴承2的移动而移动，此时弹性元件4的压缩量逐渐增大。当轴承2的内环运动的距离等于轴承2的轴向游隙值δ，轴承2将不能再移动。 由于挡圈5的作用，轴承3也会停止移动，此时轴承3受到的轴向载荷F2等于弹性元件4的弹力，即为原有的预紧力Ftll与弹性元件4的增力Fs之和，即F2 = F02+Fδ, Fδ = k δ , F02 = F。，所以 F2 = F0+Fδ ο由于弹性元件4的刚度小于挡圈5的刚度，轴向力F继续增大，此后的轴向力F的增量将全部加载到轴承2，直至轴向力F达到稳定的工作点。此时的轴承2受到的轴向载荷 F3 为 F3 = F-F2，而 F2 = F0+F5,F0 = (F-2k δ )/2，Fs = k δ，由此得到 F3 = F/2，因此，轴承 2和轴承3各承担一半的轴向载荷，能够实现均载。需要说明的是，在轴向力F未达到稳定的工作载荷前，轴向力F为一个逐渐增大的变量。在其他的实施方式中，当轴向力F的方向向右时，将挡块6安装在轴承3的外环， 两轴承2、3也可实现对轴向力F的均载。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种轴承的轴向均载装置，包括轴(I)、套装在所述轴(I)上的两个轴承(2、3)及抵挡在任意一个所述轴承外环端面的挡块￠);每一个所述轴承(2、3)包括外环，其特征在于，所述轴承的轴向均载装置包括弹性元件(4)，所述弹性元件(4)安装在所述轴承(2)的外环端面和所述轴承(3)的外环端面之间。
2.根据权利要求I所述的轴承的轴向均载装置，其特征在于，所述轴承的轴向均载装置还包括套装在所述轴(I)上的挡圈(5)，所述挡圈(5)的相对两端面分别抵顶在两个所述轴承(2、3)的内环端面之间。
3.根据权利要求I所述的轴承的轴向均载装置，其特征在于，所述弹性元件(4)的弹性力等于与所述轴承(2、3)的预紧力F。。
4.根据权利要求I所述的轴承的轴向均载装置，其特征在于，所述弹性元件(4)为弹簧。
5.根据权利要求I所述的轴承的轴向均载装置，其特征在于，每一个所述轴承的内环分别包括两个相同结构的半内环。
6.一种轴承的轴向均载装置的选配方法，其特征在于，对所述权利要求I至5的任意一种轴承的轴向均载装置进行选配，包括以下步骤步骤SI :计算所述轴承的预紧力F。，其中，所述预紧力F。= (F-2kS)/2，其中，F表示所述轴(I)在稳定工作状态下的轴向工作载荷，k表示所述弹性元件(4)的弹性系数，δ表示与所述挡块(6)相互抵挡的所述轴承的轴向游隙值；步骤S2 :根据所述预紧力Ftl和所述轴向游隙值δ，确定所述弹性元件(4)；步骤S3:根据所述弹性元件(4)的刚度以及所述预紧力Ftl，获得长度确定的所述挡圈(5)。
7.根据权利要求6所述的轴承的轴向均载装置的选配方法，其特征在于，所述挡圈(5) 的长度与所述弹性元件(4)弹力等于所述预紧力Ftl时的长度相匹配。
全文摘要
本发明提供了一种轴承的轴向均载装置及其选配方法，包括轴、套装在轴上的两个轴承及抵挡在任意一个轴承的外环的挡块；每一个轴承包括外环，轴承的轴向均载装置包括弹性元件，弹性元件安装在两个轴承的外环端面之间。通过计算装配状态下轴承的预紧力F0，结合与挡块配合的轴承的轴向游隙δ，确定弹性元件，再获得挡圈的长度；将本发明安装完成后，本发明的两个轴承能够承担相同大小的轴向载荷，实现均载。本发明的制造难度和制造成本都比较低，且两个轴承的均载能力和使用寿命都得到了提高。
文档编号F16C41/02GK102588449SQ20121005980
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月8日 优先权日2012年3月8日
发明者曹科名, 赵静 申请人:中国南方航空工业(集团)有限公司