对于改良载荷能力的双排锥形滚子推力轴承制造技术

一种双排推力轴承组件（10），其包括具有内锥形滚道和外锥形滚道（12、13）的底板（11）、具有平滚道（15）的顶板和安装在相应的内保持架和外保持架（18、19）上的同样形成的各组内滚子和外滚子（16、17）。当轴承完全组装好时，所述内滚子和外滚子的顶点指向在所述轴承的轴线（X）上的同一点（A）。相对于滚子的尺寸和形状确定各个关系，以便于在占据与单排推力轴承组件（BA）同样的空间封装时轴承组件的载荷承载能力最大化，单排推力轴承组件仅能够支撑较少的载荷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对于改良载荷能力的双排锥形滚子推力轴承相关申请的交叉引用本申请要求于2013年6月26日提交的题为“DoubleRowTaperedRollerThrustBearingforImprovedLoadingCapacity”的申请号为61/839,451的美国临时专利申请的权益，其整体上通过引用并入此文中。
本公开涉及双排推力轴承；以及更确切地指具有载荷能力增加而没有伴随的轴承尺寸增加的双排锥形滚子推力轴承。
技术介绍
在机械系统中对于功率密度增加的需求通常需要滚动元件轴承来支撑增加的载荷，同时占据同样的空间（在一些情况下，甚至占据更小的空间）。例如，在油气行业中，在顶部驱动组件上的推力载荷已经增加了20%；而且与此同时，对于支撑轴承的封装尺寸保持不变。如此做使能避免驱动系统的重新设计。由于这种和相似的情形，轴承制造者现在对于满足此新需求面临挑战，其需要研发具有改良载荷承载能力同时仍装配在与具有较小载荷承载能力的先前轴承一样的空间内的新轴承。推力滚子轴承比其相似的球轴承具有更大的轴向载荷承载能力。此外，锥形滚子推力轴承通常比圆柱状推力轴承更受偏爱，这是因为在滚子本体（即滚动元件）和其滚道接触之间大致是纯滚动运动。此纯滚动运动来自于如图1所示的所谓的“顶点上”设计。在顶点上设计中，滚动元件（滚子）R的直径朝向单排推力滚动轴承组件BA的顶点A逐渐缩小。随着滚子R和其滚道W之间的接触区域移动越接近轴承的轴线X，这引起有效的接触半径减小。这反过来对于轴承载荷承载能力具有负面影响。本公开是针对克服单排推力锥形滚子轴承的此缺陷的新型设计。先前已经有试图增加双排推力轴承组件的载荷承载能力。例如，见日本专利公开2007270968A，其利用针形滚子和锥形滚子两者。
技术实现思路
本公开针对双排推力轴承组件，其与仅能够支撑较小载荷的单排推力轴承组件占据相同的空间封装。该组件包括具有内锥形滚道和外锥形滚道的底板、具有平滚道的顶板和一组同样成形的内滚子和一组同样成形的外滚子。该组件可进一步包括来分开形成该组内滚子的滚子的内保持架和来分开形成该组外滚子的滚子的外保持架。当该轴承完全组装好时，各个内滚子和外滚子的顶点指向该轴承的轴线上的同一点。使用相对于多个滚子的尺寸和形状的各个关系来最大化轴承组件的载荷承载能力。与单排推力轴承组件的载荷承载能力相比，虽然双排推力轴承组件与单排推力轴承组件占据相同的封装，但是根据本公开制造的轴承组件具有增加的载荷承载能力。结果是，为了支撑轴承组件所经受的更大的载荷不需要将其制造得更大。其它目的和特征中的部分将是显而易见的，且部分将在后文中指出。附图说明图1是现有技术的单排推力轴承组件的截面图。图2是本公开的双排推力轴承组件的分解的透视图。图3是双排推力轴承组件的横截面视图。图4是组件的内保持架的透视图。图5是组件的外保持架的透视图。图6是与图3类似并且显示使用来最大化双排推力轴承组件的载荷承载能力的各个参数的横截面视图。具体实施方式下列详细描述以示例的方式且并不以限制性的方式说明本专利技术。此说明使本领域技术人员能清楚地制造和使用本专利技术，并且描述了本专利技术的若干实施例、改装、变型、替代和使用，包括目前被认为是实施本专利技术的最佳模式。额外地，应该理解到本专利技术在其应用中不被限于下列说明中所阐述的或者附图中所呈现的部件的构造和布置细节。本专利技术能够具有其它实施例，且能够以各种方式实践或实施。而且，将会理解到此文中所使用的措词和术语是为了说明的目的，且不应该被视为限制性的。参照图2和图3，双排锥形滚子推力轴承的实施例通常以10标示。轴承10包括分别具有内锥形滚道12和外锥形滚道13的底板11、具有平滚道15的顶板14、一组同样成形的内滚子或滚动元件16和一组同样成形的外滚子或滚动元件17。内滚子组和外滚子组同心地布置在组件10中。内滚子16通过环形内保持架18（见图4）被分隔开，且布置在内滚道12上。外滚子17通过环形外保持架19（见图5）被分隔开，且布置在外滚道13上。内滚子和外滚子16、17是每个滚子均具有锥形本体的锥形滚子。每个滚子的大端部在直径上大于其小端部，每个滚子的外端部分别是球形的外端部16s、17s（见图3）。底板11包括内肋20和外肋21。如图2中所示，内肋20具有锥形面20f，每个内滚子16的球形滚子端部位于该锥形面20f上。如图2中所示，外肋21具有锥形肋面21f，每个外滚子17的球形滚子端部位于该锥形肋面21f上。内滚子16和外滚子17两者均具有中心孔（分别地16h和17h，见图3）用于分别接纳从相应的内保持架和外保持架18、19延伸的圆柱状销23和25。如图4中所示，内保持架18具有座圈22，其带有从座圈的外表面22o径向向外延伸的多个销轴23。每个销轴23与内滚子16在滚子的小的内端部处相匹配。如图5中所示，外保持架19具有座圈24，其带有从座圈的内表面24i径向向内延伸的多个销轴25。每个销轴5与外滚子17在滚子的大端部处相匹配。如图6中所示的，当轴承10完全组装好时，内滚子16和外滚子17的顶点大致指向轴承的轴线X上的同一点A。参照图6的右半边，为了最大化轴承10的载荷承载能力，推荐下列关系：(1)其中是内滚子16的大端部处的滚子直径，是外滚子17的大端部处的滚子直径，是对于外滚子的半锥角，以及是对于内滚子的半锥角（见图6）。如本领域技术人员将领会到的，对于内滚子16的滚子直径不小于对于外滚子17的滚子直径。接下来，滚子的长径比能够定义为滚子的有效长度除以其较大端部的直径。因此，内滚子和外滚子的长径比被表述为：其中、是对于相应内滚子和外滚子的有效滚子长度。出于几何和载荷能力考虑，对于外滚子17的滚子长径比的选择是根据下列关系：(2)对于外滚子的长径比还相对于内滚子的长径比、对于内滚子16的滚子数量和对于外滚子17的滚子数量进行选择；使得满足下列不等式：(3)其中对于内滚子的滚子数量小于对于外滚子的数量。为了最大化双排锥形滚子推力轴承10的载荷承载能力，需要最大化下列函数F：(4)出于实践考虑，推荐下列几何关系：(5)(6)(7)其中、、和都是自变量，其值能够从具有相似的空间封装的相对应的单排推力锥形滚子轴承（未示出）得到；、、和是从变量，其值被确定使得方程（4）中的F被最大化且满足方程（5）-（7）中所阐述的关系。在实践中，F的最大化能够通过最大化方程（4）中的第一项且与此同时最小化此方程中的第二项来迭代地实施。前者产生，以及后者与方程（6）一起产生。然后使用方程（5）-（7）获得其它参数（、、）。本领域技术人员将理解到使用与产生双排轴承10所使用的相同设计形式和下列类似设计和分析技术能够构造多排（三或四排）锥形滚子推力轴承。本领域技术人员将理解到轴承10能够是完全互补的轴承，在此情况下，不需要保持架。此外，滚子可具有涂层来最小化可能的滚子至滚子接触期间的摩擦。本领域中技术人员将理解到能够通过各个制造方法来产生多排锥形滚子推力轴承10。一种制造方法包括锻造、热处理，且然后硬态切削。滚道12、13和15以及肋20、21将通过在热处理之后的切削操作被制造来具有合适的表面硬度。大的型材以及小的型材能够被放在滚道12、13和15上以减小接触应力。为了更大的准确度和一致性，切削操本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双排推力轴承组件，其包括：底板，其具有内锥形滚道和外锥形滚道；顶板，其具有平滚道；各组内滚子和外滚子，其中所述内滚子的最大直径不小于所述外滚子的最大直径；以及当轴承完全组装好时，所述内滚子和外滚子的顶点指向在所述轴承组件的轴线上的同一点，由此当所述轴承组件装配在如单排推力轴承组件所占据的同样的空间封装中时，相比于所述单排推力轴承组件所能承载的载荷，所述轴承组件能够支撑更大的载荷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.26 US 61/8394511.一种双排推力轴承组件，其包括：底板，其具有内锥形滚道和外锥形滚道；顶板，其具有平滚道；各组内滚子和外滚子，其中所述内滚子的最大直径不小于所述外滚子的最大直径，以及其中所述内滚子和外滚子是锥形滚子，其中每个滚子的外端部的直径大于其内端部的直径；以及当轴承完全组装好时，所述内滚子和外滚子的顶点指向在所述轴承组件的轴线上的同一点；其中所述轴承组件的载荷承载能力根据下列方程被最大化：其限定所述内滚子和外滚子之间的直径的关系，以及其中是所述内滚子的大端部处的滚子直径，是所述外滚子的大端部处的滚子直径，是对于所述外滚子的半锥角，以及是对于所述内滚子的半锥角。2.根据权利要求1所述的双排推力轴承组件，其进一步包括内保持架和外保持架，在所述内保持架中安装有包括一组内滚子的滚子，以及在所述外保持架中安装有包括一组外滚子的滚子。3.根据权利要求1所述的双排推力轴承组件，其中，对于所述内滚子和外滚子的长径比表述如下：其中和是对于相应内滚子和外滚子的有效滚子长度，以及对于所述外滚子的长径比的选择是根据下列关系：。4.根据权利要求3所述的双排推力轴承组件，其中，对于所述外滚子的长径比进一步相对于所述内滚子的长径比、包括内滚子组的滚子数量、包括外滚子组的滚子数量进行选择；使得满足下列不等式：其中。5.根据权利要求4所述的双排推力轴承组件，其中，包括内滚子组的滚子数量小于包括外滚子组的滚子数量。6.根据权利要求5所述的双排推力轴承组件，其中，最大化双排锥形滚子推力轴承的载荷承载能力需要最大化下列函数F：。7.根据权利要求6所述的双排推力轴承组件，其进一步包括下列几何关系：；；以及，其中、、和是自变量，其值是相对于具有相似的空间封装的相对应的单排推力锥形滚子轴承得到的。8.根据权利要求7所述的双排推力轴承组件，其中通过迭代地最大化对于F的方程中的第一项，且与此同时最小化对于F的方程中的第二项使F的值最大化；对于F的方程中的所述第一项产生对于的值，以及对于F的方程中的后一项与权利要求7中对于的方程一起产生对于的值，对于参数、和的值的获得是通过使用权利要求7中所阐述的对于这些参数的各个方程。9.一种最大化与单排推力轴承组件占据相似空间封装的双排推力轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：X艾，TL贝克，JR约尔蒂，SP约翰逊，
申请(专利权)人：铁姆肯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US