【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于轴承，具体涉及一种超高速角接触球轴承轻质保持架。
技术介绍
1、作为关键支承部件的角接触球轴承，在高速高精密机床领域有着十分广泛的应用。随着高速切削技术的发展,要求机床电主轴的转速越来越高，作为电主轴支承的角接触球轴承往往处于高速甚至超高速运行的状态，轴承的dmn值常常达到2.5×106mm·r/min，甚至3.0×106mm·r/min以上，超高转速对轴承内部元件尤其是保持架的结构和质量提出了更高要求。
2、现有用于高速高精密机床轴承的保持架主要为酚醛胶木保持架及工程塑料保持架，工程塑料较酚醛胶木材料有强度高、耐高温、自润滑等优点，且工程塑料保持架多采用注塑成型工艺，结构设计更为灵活，其应用趋势在进一步扩大。
3、但常规的工程塑料保持架在超高速角接触球轴承的应用并不十分理想，主要有如下问题：1)轴承转速提高，离心力增大，保持架与滚动体碰撞加剧，运行不平稳；2)超高速工况下轴承温升明显提高，保持架散热作用有待加强；3)超高速工况下，润滑方式通常为油气润滑，常规的保持架结构会影响油气两相流进入接触区域，润滑条件变差，且易产生噪音。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种超高速角接触球轴承轻质保持架，在减轻保持架重量的同时保证关键位置强度，且散热效果明显提升，润滑油更容易到达接触区域，减小了气帘效应对油气两相流的影响，润滑条件改善。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种超高速角接触球轴承轻质保持
4、所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，开放式半保持架外环内表面与开放式半保持架内环外表面的倾斜角度优选范围为3°～15°，该角度由保持架材料强度及工况决定，可随保持架材料强度提升而增加，随载荷减小而增加。
5、所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，开放式半保持架内环的内环过梁靠近开放端的截面为倾斜面，且长度上内环过梁起点位于保持架体径向中心平面，内环过梁终点位于兜孔轴向长度3/4至兜孔底部之间；优选的，该倾斜面设计成流线型曲面，自内环内表面与内环外表面的连接处由内环侧梁凸面向内环侧梁凹面过渡。
6、所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，开放式半保持架外环的外环过梁靠近开放端的截面为倾斜面，且长度上外环过梁起点位于保持架体径向中心平面，外环过梁终点位于兜孔轴向长度3/4至兜孔底部之间；优选的，该倾斜面设计成流线型曲面，自外环外表面与外环内表面的连接处由外环侧梁凸面向内环侧梁凹面过渡。
7、所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，开放式半保持架内环厚度较开放式半保持架外环厚度小，即l2与l的距离大于l1与l的距离；其中，l为内环与外环连接的倾斜面直线，l1为过内环内表面外端顶点与l平行的直线，l2为过外环外表面外端顶点与l平行的直线。
8、所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，开放式半保持架内环及开放式半保持架外环的壁厚呈边缘薄中心厚的趋势，开放式半保持架内环的外表面与开放式半保持架外环的内表面倾斜角度，沿内环与外环连接倾斜线l方向。
9、所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，轴向兜孔底部侧壁采用曲面设计，l1与兜孔底部侧壁的交点内环上兜孔底部凸点位置设计为凸面处，l2与兜孔底部侧壁的交点外环上兜孔底部凸点位置设计为凸面处，凸面位置由开放式半保持架内环及开放式半保持架外环倾斜角度决定，固定滚动体与保持架的接触区域为内环上兜孔底部凸点位置及外环上兜孔底部凸点位置。
10、所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，开放式半保持架内环及开放式半保持架外环所形成的兜孔形状为直边圆角型兜孔，兜孔底部为直边，兜孔周向侧壁为直边，两直边交汇处由圆弧过渡，兜孔轴向的兜孔底部直边长度大于周向的兜孔周向侧壁直边长度，平行的直边距离大于滚动体直径。
11、所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，外环外表面兜孔底部为直边，外环外表面兜孔周向侧壁为直边，兜孔径向上部为外环外表面兜孔底部直边、外环外表面兜孔周向侧壁直边及圆弧组成右半直边圆角型兜孔，平行的直边距离小于滚动体直径，形成径向锁口结构；内环内表面兜孔底部为直边，内环内表面兜孔周向侧壁为直边，兜孔径向下部为内环内表面兜孔底部、内环内表面兜孔周向侧壁及圆弧组成左半直边圆角型兜孔，平行的直边距离小于滚动体直径，形成径向锁口结构。
12、本专利技术的设计思想是：
13、保持架轻量化可降低其在高速旋转时的离心力，减小启动力矩，使轴承旋转更加平稳灵活。轴承转速越高，对保持架轻量化的需求越大。工程塑料强度的逐渐提升，为保持架壁厚及梁厚的减薄提供了保障，通过合理的结构改进，可获得适用于超高速轴承的轻质保持架。
14、1)轴承运行过程中，球与保持架的接触区主要集中在周向兜孔壁，即内外环过梁连接处，改进的结构要保证该处的强度，所以接触区过梁的厚度不能减薄，而轴向兜孔壁受力较小，可适当减小壁厚。内外环连接面倾斜设计可实现该要点，同时带来有益效果④⑧；
15、2)过梁长度缩短可降低保持架重量，但需保证内外过梁连接面面积。内外过梁端面倾斜设计可实现该要点，尤其端面为本专利技术所述的曲面时，保持架重量可进一步降低，同时带来有益效果②③⑦。
16、3)兜孔的形状由圆形改为方形同样可降低保持架重量，但是直角结构易产生应力集中，所以本专利技术采用了直边圆角型兜孔，并对兜孔壁做了细节优化，并带来有益效果③⑤⑥⑦。
17、本专利技术的优点及有益效果是：
18、①本专利技术保持架质量减轻，可降低其在高速旋转时的离心力，启动力矩小，使轴承旋转更平稳灵活；且质量的减轻可节约用料，降低成本；
19、②本专利技术可减小高速气流扰动，降低噪音；
20、③本专利技术可使润滑油和空气与保持架、滚动体及内外滚道充分接触，加快散热；
21、④本专利技术轴向方向，内环与外环质心均向中轴靠拢，保持架运行更平稳；
22、⑤本专利技术滚动体和保持架碰撞位置确定，避免滚动体对保持架相对薄弱位置撞击，减小应力集中，同时保证保持架运转稳定性；
23、⑥本专利技术可减小滚动体轴向窜动及径向窜动，提高对滚动体轨道引导修正能力；
24、⑦本专利技术兜孔壁及过梁结构为存储润滑油提供更多空间，改善润滑条件；
25、⑧本专利技术可提高注塑精度。曲面过梁设计减少了不易填充的尖角部位，内外环倾斜面设计可降低模具本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超高速角接触球轴承轻质保持架，其特征在于，该保持架由工程塑料一体注塑成型，包括开放式半保持架内环及开放式半保持架外环对应连接而成的保持架体，开放式半保持架内环上沿圆周均匀分布内环过梁，开放式半保持架外环上沿圆周均匀分布外环过梁，由内环过梁、外环过梁一一对应连接所形成的圆周方向上均匀分布兜孔，用于放置滚动体，开放式半保持架内环的内表面平行于轴线方向，开放式半保持架内环的外表面倾斜于轴线方向，开放式半保持架外环的外表面平行于轴线方向，开放式半保持架外环的内表面倾斜于轴线方向，且开放式半保持架内环的外表面与开放式半保持架外环的内表面倾斜角度相同。
2.按照权利要求1所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，其特征在于，开放式半保持架外环内表面与开放式半保持架内环外表面的倾斜角度范围为3°～15°，该角度由保持架材料强度及工况决定，可随保持架材料强度提升而增加，随载荷减小而增加。
3.按照权利要求1所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，其特征在于，开放式半保持架内环的内环过梁靠近开放端的截面为倾斜面，且长度上内环过梁起点位于保持架体径向中心平面，内环过梁终点位于兜
4.按照权利要求1所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，其特征在于，开放式半保持架外环的外环过梁靠近开放端的截面为倾斜面，且长度上外环过梁起点位于保持架体径向中心平面，外环过梁终点位于兜孔轴向长度3/4至兜孔底部之间；该倾斜面设计成流线型曲面，自外环外表面与外环内表面的连接处由外环侧梁凸面向内环侧梁凹面过渡。
5.按照权利要求1所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，其特征在于，开放式半保持架内环厚度较开放式半保持架外环厚度小，即L2与L的距离大于L1与L的距离；其中，L为内环与外环连接的倾斜面直线，L1为过内环内表面外端顶点与L平行的直线，L2为过外环外表面外端顶点与L平行的直线。
6.按照权利要求5所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，其特征在于，开放式半保持架内环及开放式半保持架外环的壁厚呈边缘薄中心厚的趋势，开放式半保持架内环的外表面与开放式半保持架外环的内表面倾斜角度，沿内环与外环连接倾斜线L方向。
7.按照权利要求5所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，其特征在于，轴向兜孔底部侧壁采用曲面设计，L1与兜孔底部侧壁的交点内环上兜孔底部凸点位置设计为凸面处，L2与兜孔底部侧壁的交点外环上兜孔底部凸点位置设计为凸面处，凸面位置由开放式半保持架内环及开放式半保持架外环倾斜角度决定，固定滚动体与保持架的接触区域为内环上兜孔底部凸点位置及外环上兜孔底部凸点位置。
8.按照权利要求1所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，其特征在于，开放式半保持架内环及开放式半保持架外环所形成的兜孔形状为直边圆角型兜孔，兜孔底部为直边，兜孔周向侧壁为直边，两直边交汇处由圆弧过渡，兜孔轴向的兜孔底部直边长度大于周向的兜孔周向侧壁直边长度，平行的直边距离大于滚动体直径。
9.按照权利要求8所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，其特征在于，外环外表面兜孔底部为直边，外环外表面兜孔周向侧壁为直边，兜孔径向上部为外环外表面兜孔底部直边、外环外表面兜孔周向侧壁直边及圆弧组成右半直边圆角型兜孔，平行的直边距离小于滚动体直径，形成径向锁口结构；内环内表面兜孔底部为直边，内环内表面兜孔周向侧壁为直边，兜孔径向下部为内环内表面兜孔底部、内环内表面兜孔周向侧壁及圆弧组成左半直边圆角型兜孔，平行的直边距离小于滚动体直径，形成径向锁口结构。
...【技术特征摘要】
1.一种超高速角接触球轴承轻质保持架，其特征在于，该保持架由工程塑料一体注塑成型，包括开放式半保持架内环及开放式半保持架外环对应连接而成的保持架体，开放式半保持架内环上沿圆周均匀分布内环过梁，开放式半保持架外环上沿圆周均匀分布外环过梁，由内环过梁、外环过梁一一对应连接所形成的圆周方向上均匀分布兜孔，用于放置滚动体，开放式半保持架内环的内表面平行于轴线方向，开放式半保持架内环的外表面倾斜于轴线方向，开放式半保持架外环的外表面平行于轴线方向，开放式半保持架外环的内表面倾斜于轴线方向，且开放式半保持架内环的外表面与开放式半保持架外环的内表面倾斜角度相同。
2.按照权利要求1所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，其特征在于，开放式半保持架外环内表面与开放式半保持架内环外表面的倾斜角度范围为3°～15°，该角度由保持架材料强度及工况决定，可随保持架材料强度提升而增加，随载荷减小而增加。
3.按照权利要求1所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，其特征在于，开放式半保持架内环的内环过梁靠近开放端的截面为倾斜面，且长度上内环过梁起点位于保持架体径向中心平面，内环过梁终点位于兜孔轴向长度3/4至兜孔底部之间；该倾斜面设计成流线型曲面，自内环内表面与内环外表面的连接处由内环侧梁凸面向内环侧梁凹面过渡。
4.按照权利要求1所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，其特征在于，开放式半保持架外环的外环过梁靠近开放端的截面为倾斜面，且长度上外环过梁起点位于保持架体径向中心平面，外环过梁终点位于兜孔轴向长度3/4至兜孔底部之间；该倾斜面设计成流线型曲面，自外环外表面与外环内表面的连接处由外环侧梁凸面向内环侧梁凹面过渡。
5.按照权利要求1所述的超高速角接触球轴承轻质保持架，其特征在于，开放式半保持架内环厚度较开放式半保...
【专利技术属性】
技术研发人员：高晨，陈星秋，陈云，马会，刘洋，刘昊，王雪东，时永鹏，李殿中，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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