一种超高速变频抗振电机用轴承的制作方法

1.本实用新型涉及轴承技术领域，尤其涉及一种超高速变频抗振电机用轴承。


背景技术：

2.轴承是一种应用在转动机构上，用来支撑、减少摩擦以及承受负载的部件。轴承一般包括保持架、内圈、外圈和多个滚动体；所述滚动体置于内圈和外圈之间，滚动体置于保持架的兜孔中并由保持架均匀的将其隔开。
3.随着科技的发展，电机主轴的转速越来越高。密封球轴承，在轻预紧、脂润滑下，如果转速过高，离心力过大的话，球与外圈滚道间的接触压力会很大，从而降低轴承的寿命。
4.密封球轴承结构简单，但轴承内部各元件的运动及所受的载荷则比较复杂。特别是随着球轴承转速的不断提高、需要考虑的因素也就越来越多。在超高速情况下，球轴承各元件的动力学特性对轴承性能的影响不容忽视。轴承在选型、安装正确的前提下的失效形式主要有两种，一种是在润滑、维护正常的前提下的疲劳剥落失效，即轴承零件的接触滚动表面在交变应力作用下，滚道表面的金属成片状的剥落下来，致使轴承不能正常工作；另一种是润滑失去失效，润滑失去又分为润滑剂润滑功能失去而导致润滑失去和润滑剂量减少至不够充分润滑而进一步致使润滑失去两种情况。
5.超高速变频电机的性能在相当程度上取决于电机的主轴轴承及其润滑。超高速球轴承除了套圈的结构不同于通常的球轴承之外，保持架的结构也有特殊的要求。超高速主轴为保证其正常工作及使用寿命，需配置润滑结构来改善高速主轴的转动情况。采用油气润滑的高速主轴的结构复杂，且油气润滑对环境的污染比较严重，正逐渐被脂润滑主轴带替。超高速球轴承的滚珠既公转又自转，会产生离心力和陀螺力矩。随着主轴转速的增加，离心力和陀螺力矩也会急剧加大，使轴承产生很大的接触应力，从而导致轴承的摩擦加剧、温升增高、精度下降和寿命缩短。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种超高速变频抗振电机用轴承，其安装了具有结构特殊能够抗振防尘的防尘盖，且该防尘盖用卡簧轴向固定。该轴承上的保持架周边设有“u”形储油部，能够增加轴承沟道滚动区域附近的载油量，从而增加其润滑性能、减轻轴承整体重量，增加轴承抗振性能。
7.为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：包括轴承内圈，以及同轴设置于轴承内圈外侧的轴承外圈，以及径向设置于轴承内圈与轴承外圈之间的轴承保持架，以及设置在轴承保持架上的若干颗滚珠，所述轴承内圈的外壁和轴承外圈内壁上分别设有与滚珠抵接的外滚道和内滚道；其特征在于：还包括与轴承外圈和轴承内圈对接且用于密封防尘的防尘组件，所述防尘组件至少包括轴向与轴承外圈和轴承内圈间隙配合的防尘盖。
8.上述技术方案中，轴承采用防尘组件对轴承进行防尘密封。其中，该组件中的防尘
盖与轴承内圈、外圈端面采用间隙配合，相比于普通防尘盖靠防尘盖的外径与轴承内外圈的过盈量固定，此结构能够使轴承在超高速变频运转情况下给轴承内外圈的变形而带来冲压力得到有效抗振作用，轴承的变形也得到了有效控制。
9.作为优选，所述防尘组件组件还包括卡簧，所述轴承外圈的内壁上设有与所述卡簧卡接的环形卡簧槽，所述防尘盖的边缘处于卡簧与轴承外圈之间，所述卡簧与轴承外圈之间的轴向间距大于防尘盖的厚度。该技术方案中，防尘盖与卡簧组合方式安装在轴承外圈上；其中，防尘盖安装在内侧，卡簧卡装在卡簧槽内并安装在防尘盖外侧对其起到轴向固定的作用；此外，由于卡簧与轴承外圈之间的轴向间距大于防尘盖的厚度，所以防尘盖在轴向能够有一定的抖动量，使轴承在高速运转下具有良好的抗振及抗形变性能。
10.作为优选，所述防尘盖的外边缘与轴承外圈内壁之间设有缝隙，所述缝隙的间距小于防尘盖的外边缘到卡簧槽底部的距离。该技术方案中，由于卡簧槽设置在轴承外圈内壁上相对防尘盖所在平面嵌入量较深，所以卡簧卡入卡簧槽内能够有效防止防尘盖轴向脱开，并且防尘盖与轴承外圈内壁之间的缝隙设置使其在径向也有一定抖动量，进一步增加了轴承的抗振抗形变效果。
11.作为优选，所述防尘盖包括沿轴向向外内径逐渐减小的锥形台，以及环绕设置在锥形台外侧且与锥形台一体成型并与卡簧抵接的架设圈；所述锥形台的中部设有通孔，所述轴承内圈的侧壁上设有密封台，所述防尘盖的内边缘架设在密封台上并与其间隙配合。该技术方案中，防尘盖的锥形台设置使其自身稳定，具备良好抗振效果；另外，轴承内圈与防尘盖内边缘的抵接处更为拥有一定形变量，一定程度上缓解轴承运转时带来的冲击。
12.作为优选，所述轴承保持架为环状结构，所述轴承保持架上均匀设置有多个用于安装滚珠的兜孔，所述相邻的两个兜孔之间设有u形储油部。该技术方案中，轴承保持架球兜孔间二次镗出的“u”形储油部，使保持架降低了金属含量，减轻了自身重量，降低成本，加大了保持架的惯性，使其拥有较快运转速度；另外，“u”形储油部能加强密封轴承内部润滑脂上轴承上部提升的作用，使轴承得到更充分的润滑作用，从而提高轴承的极限转速，在急速急转变频过程中运行平稳。
13.作为优选，所述滚珠由氮化硅陶瓷制作而成。该技术方案中，由氮化硅陶瓷制成的滚珠具有质量轻、耐高温、耐腐蚀、无磁、绝缘、刚性高、高速使用时离心力小、运转温升低等特点，且具有良好的抗滚动解除疲劳特性。并且选取的滚珠球径比一般同类轴承的球径小，球的质量可以减小，在保持离心力基本不变的情况下，经实用验证转速可提高40％。
附图说明
14.图1为一种超高速变频抗振电机用轴承的径向剖面示意图。
15.图2为一种超高速变频抗振电机用轴承的径向剖面示意图中的a处局部放大图。
16.图3为一种超高速变频抗振电机用轴承的轴承外圈径向剖面示意图。
17.图4为一种超高速变频抗振电机用轴承的轴承内圈径向剖面示意图。
18.图5为一种超高速变频抗振电机用轴承的防尘盖的径向剖面示意图。
19.图6为一种超高速变频抗振电机用轴承的防尘盖的立体结构示意图。
20.图7为一种超高速变频抗振电机用轴承的卡簧的径向剖面示意图。
21.图8为一种超高速变频抗振电机用轴承的立体结构示意图。
22.图9为一种超高速变频抗振电机用轴承的一端面没有防尘组件的立体结构示意图。
23.图10为一种超高速变频抗振电机用轴承的轴承保持架的立体结构示意图。
24.图11为一种超高速变频抗振电机用轴承的俯视剖面示意图。
25.图12为一种超高速变频抗振电机用轴承的侧视结构示意图。
具体实施方式
26.下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
28.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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
29.在本实用新型中，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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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实用新型中的具体含义。
30.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
31.如图1-12所示的一种超高速变频抗振电机用轴承，包括轴承内圈1，以及同轴设置于轴承内圈1外侧的轴承外圈2，以及径向设置于轴承内圈1与轴承外圈2之间的轴承保持架3，以及设置在轴承保持架3上的若干颗滚珠4，轴承内圈1的外壁和轴承外圈2内壁上分别设有与滚珠4抵接的外滚道和内滚道；该轴承还包括与轴承外圈2和轴承内圈1对接且用于密封防尘的防尘组件，防尘组件至少包括轴向与轴承外圈2和轴承内圈1间隙配合的防尘盖5。该技术方案中，轴承采用防尘组件对轴承进行防尘密封。其中，该组件中的防尘盖5与轴承内圈、外圈端面采用间隙配合，相比于普通防尘盖靠防尘盖的外径与轴承内外圈的过盈量固定，此结构能够使轴承在超高速变频运转情况下给轴承内外圈的变形而带来冲压力得到
有效抗振作用，轴承的变形也得到了有效控制。
32.进一步地，防尘组件组件还包括卡簧6，轴承外圈2的内壁上设有与卡簧6卡接的环形卡簧槽12，防尘盖5的边缘处于卡簧6与轴承外圈2之间，卡簧6与轴承外圈2之间的轴向间距大于防尘盖5的厚度。该技术方案中，防尘盖5与卡簧6组合方式安装在轴承外圈2上；其中，防尘盖5安装在内侧，卡簧6卡装在卡簧槽12内并安装在防尘盖5外侧对其起到轴向固定的作用；此外，由于卡簧6与轴承外圈2之间的轴向间距大于防尘盖5的厚度，所以防尘盖5在轴向能够有一定的抖动量，使轴承在高速运转下具有良好的抗振及抗形变性能。
33.进一步地，防尘盖5的外边缘与轴承外圈2内壁之间设有缝隙，该缝隙的间距小于防尘盖5的外边缘到卡簧槽12底部的距离。该技术方案中，由于卡簧槽12设置在轴承外圈2内壁上相对防尘盖5所在平面嵌入量较深，所以卡簧6卡入卡簧槽12内能够有效防止防尘盖5轴向脱开，并且防尘盖5与轴承外圈2内壁之间的缝隙设置使其在径向也有一定抖动量，进一步增加了轴承的抗振抗形变效果。
34.进一步地，防尘盖5包括沿轴向向外内径逐渐减小的锥形台7，以及环绕设置在锥形台7外侧且与锥形台7一体成型并与卡簧6抵接的架设圈8；锥形台7的中部设有通孔，轴承内圈1的侧壁上设有密封台9，防尘盖5的内边缘架设在密封台9上并与其间隙配合。该技术方案中，防尘盖5的锥形台7设置使其自身稳定，具备良好抗振效果；另外，轴承内圈1与防尘盖5内边缘的抵接处更为拥有一定形变量，一定程度上缓解轴承运转时带来的冲击。
35.进一步地，轴承保持架3的侧壁上沿其圆周方向均匀设置有多个兜孔10，兜孔10内设有滚珠4，相邻所述兜孔10之间设有兜孔梁，兜孔梁上镂空设有“u”形储油部11，储油部11的上端开口与外部相通。该技术方案中，兜孔10间二次镗出的“u”形储油部11，使轴承保持架3降低了金属含量，减轻了自身重量，降低成本，提高轴承的极限转速；减小轴承保持架3的惯性力矩，在急速急转变频过程中运行平稳。另外，轴承保持架3二次镗出的“u”形储油部11能够储存较多的润滑脂，加强轴承内部润滑脂上轴承上部提升的作用，使轴承得到更充分的润滑作用，延长轴承的使用寿命。
36.进一步地，储油部11有多个并沿轴承保持架本体的圆周方向均匀设置，储油部11两端到两侧兜孔10之间的距离相等。该技术方案中，圆周方向均匀设置的储油部11使保持架在各个方向上镗出“u”形金属后质量还是均匀分布，避免质量分布不均匀影响轴承性能；储油部11两端到两侧兜孔10之间的距离相等使储油部11能够在轴承运转时，充分兼顾两侧的润油脂消耗情况，有效补充润油脂。
37.进一步地，兜孔10为球形半开式兜孔10，包括上端的平口部13以及下端的半球形抱持部14，滚珠4安装在抱持部14中，抱持部14的直径大于平口部13的口径。该技术方案中，半开式兜孔能够充分与“u”形储油部11相通，抱持部14的直径大于平口部13的口径有效防止滚珠4纵向脱开。
38.进一步地，轴承保持架3为由铝青铜制成的铜保持架。该技术方案中，铝青铜材料具有高强度、杰出的耐磨性，还有较好的高温抗氧化性和耐蚀性，能够大大延长保持架的使用寿命。
39.进一步地，所述滚珠4由氮化硅陶瓷制作而成。该技术方案中，由氮化硅陶瓷制成的滚珠具有质量轻、耐高温、耐腐蚀、无磁、绝缘、刚性高、高速使用时离心力小、运转温升低等特点，且具有良好的抗滚动解除疲劳特性。并且选取的滚珠球径比一般同类轴承的球径
小，球的质量可以减小，在保持离心力基本不变的情况下，经实用验证转速可提高40％。
40.在本具体实施例中，该新型超高速抗振变频电机用轴承具备以下有益效果：
41.1.相比于现有其他金属保持架，该轴承保持架3兜孔10间二次镗出的“u”形储油槽11，能够增加轴承沟道滚动区域附近的载油量，增加其润滑性能；并且使轴承保持架3降低了金属含量，减轻了自身重量，降低成本，减小保持架的惯性力矩，增加轴承抗振性能；“u”形储油部11能加强密封轴承内部润滑脂上轴承上部提升的作用，使轴承得到更充分的润滑作用，从而提高轴承的极限转速，在急速急转变频过程中运行平稳，从而解决现有技术中超高速闭式轴承中润滑脂润滑效果差的技术问题。
42.2.该轴承采用的滚珠4为氮化硅陶瓷，球体直径小于普通深沟球轴承球体直径，且滚动体个数多于常规深沟球轴承。此滚珠4具有质量轻、耐高温、耐腐蚀、无磁、绝缘、刚性高、高速使用时离心力小、运转温升低等特点，且具有良好的抗滚动解除疲劳特性。滚珠的质量减小，在保持离心力基本不变的情况下，经实验验证转速可提高40％。
43.3.该轴承采用的防尘盖结构特殊，采用防尘盖5和卡簧6组合使用的方法对轴承进行防尘密封。该结构的防尘盖5与轴承内圈、外圈端面采用间隙配合，防尘盖5安装在内侧，依靠卡簧6起轴向固定，相比于普通防尘盖靠防尘盖的外径与轴承内外圈的过盈量固定，此结构能够使轴承在超高速变频运转情况下给轴承内外圈的变形而带来冲压力得到有效抗振作用，轴承的变形也得到了有效控制。
44.4.该防尘盖的密封结构省了个传统防尘盖的冲压工艺，不用再做冲模，不上压力机，人工各方面都有成本节约，还避免冲压时套圈的变形，对提高产品精度更加有了保障。
45.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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实用新型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。
46.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。