滚动轴承及转动装置的制作方法

1.本技术涉及轴承机构技术领域，例如涉及一种滚动轴承及转动装置。


背景技术：

2.在机械结构的转动关节中，转动关节的内层圆筒在外层圆筒内无限旋转时，为保证转动装置具有良好的运动精度，通常使用轴承作为支承导向结构，现有的轴承结构一般分为带有滚珠或滚柱的滚动轴承和径向滑动轴承。
3.其中，带有滚珠或滚柱的滚动轴承，其滚珠或滚柱与内圈和外圈之间是滚动摩擦，旋转时阻力和磨损较小，精度较高，自身能够承受较大的径向、轴向及弯矩等各方向的负载；径向滑动轴承一般是轴套或轴瓦的结构，采用耐磨性较好，摩擦系数较小的金属或非金属材料制造而成，与需要支承的轴或孔之间为滑动摩擦，旋转时阻力较大，在工作中对润滑条件要求较高，无润滑的干摩擦条件下易磨损。
4.在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：
5.在上述的轴承中，受限于大直径薄壁圆筒的加工精度，现有的滚动轴承很难成对安装，以形成两端支承的结构；只安装一个滚动轴承、形成一端支承的悬臂结构，则无法保证支承刚度并且筒体易变形；采用径向滑动轴承时，无润滑条件下滑动摩擦阻力较大，轴承与筒体表面磨损严重，导致轴和孔之间的配合间隙变大，影响使用。


技术实现要素：

6.为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
7.本公开实施例提供一种滚动轴承及转动装置，能有效调节滚轮组的包络面与筒壁的径向间隙，提高转动关节的运动精度，有效减少对筒壁的磨损，进而延长了轴承的使用寿命。
8.在一些实施例中，滚动轴承，内筒；外筒，套设于内筒；两个或多个法兰，设置于内筒和/或外筒，且法兰的内壁或外壁设置有第一调节面；滚轮组，设置于法兰的内壁或外壁，设置有第二调节面，第二调节面与第一调节面相抵接；第二调节面沿内筒的中心轴线方向相对第一调节面移动，增大或减小滚轮组的包络面直径，以调节滚轮组的包络面与内筒或外筒的间隙；滚轮组包括多个滚轮，且多个滚轮的水平中心面位于同一平面内，且该平面垂直于内筒的轴线；法兰的外壁设置有第一调节面时，滚轮组中的多个滚轮的轮面与外筒的内壁抵接，并沿内壁周向滚动；法兰的内壁设置有第一调节面时，滚轮组中的多个滚轮的轮面与内筒的外壁抵接，并沿外壁周向滚动。
9.在一些实施例中，一种转动装置，包括前述实施例的滚动轴承。
10.本公开实施例提供的滚动轴承及转动装置，可以实现以下技术效果：
11.通过设置第一调节面和第二调节面，能有效调节滚轮组与筒壁之间的径向间隙，
使滚轮组与筒壁均匀接触，形成有效支承；设置的一个或多个滚轮组可以减少对内筒的外壁和/或外筒的内壁表面的磨损，当内筒和外筒相对转动时，滚轮组与筒壁之间为滚动摩擦，无需对轴承进行润滑，并且运动顺畅不卡滞，增加了滚动轴承的可靠性和使用寿命。
12.以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。
附图说明
13.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：
14.图1是本公开实施例提供的一个滚动轴承的结构示意图；
15.图2是本公开实施例提供的一个滚轮组的结构示意图；
16.图3是图2中a-a的剖面示意图；
17.图4是本公开实施例提供的一个法兰的结构示意图；
18.图5是本公开实施例提供的滚轮支柱与法兰安装的局部放大示意图；
19.图6是本公开实施例提供的滚轮与外筒内壁接触的局部放大示意图；
20.图7是本公开实施例提供的另一个滚轮组的结构示意图。
21.附图标记：
22.10：内筒；20：外筒；
23.30：滚轮组；31：滚轮；32：保持架；321：定位孔；33：滚轮支柱；331：第二调节面；332：限位平台；34：滚轮轴；
24.40：法兰；41：第一调节面；42：限位轴肩。
具体实施方式
25.为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
26.本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
27.本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”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。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。
28.另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。
29.除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
30.本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。
31.术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，表示：a或b，或，a和b这三种关系。
32.需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.转动装置的转筒在相对转动时，为使转筒转动顺畅，其支承结构的摩擦阻力必须小。一般采用滚动轴承或径向滑动轴承，因其对安装支承结构的精度要求较高，受限于大直径薄壁圆筒的加工精度，现有的滚动轴承很难成对安装形成两端支承的结构；如果仅一端支承就很难保证支承刚度而且筒体易变形，同时，为保证支承刚度，转筒与内圈和外圈常采用过盈配合，拆装困难。
34.径向滑动轴承虽然能够实现长轴的多点支承，但无润滑条件下滑动摩擦阻力较大，磨损后轴承与轴和孔之间的配合间隙变大。径向滑动轴承的轴套或轴瓦的壁厚都是固定值，若轴承的两个轴套之间的间隙过大时，无法人工进行调整，会导致轴承晃动，对轴套内侧无法形成有效支承。
35.并且现有技术中的滚动轴承和径向滑动轴承，型号需从国家标准推荐的直径尺寸序列中选择，当所需直径不在标准序列内时，没有可供直接选用的成品，依照原来的结构进行非标订制的成本很高。
36.综上所述，可以改变滚动轴承的结构，以调节两个转筒之间的支承刚度。结合图1至5所示，本实施例提供一种滚动轴承，包括：内筒10、外筒20、两个或多个法兰40和滚轮组30，其中，外筒20，套设于内筒10；两个或多个法兰40，设置于内筒10和/或外筒20，且法兰40的内壁或外壁设置有第一调节面41；滚轮组30，设置于法兰40的内壁或外壁，设置有第二调节面331，第二调节面331与第一调节面41相抵接；第二调节面331沿所述内筒的中心轴线方向相对所述第一调节面41移动，增大或减小滚轮组30的包络面直径，以调节滚轮组30的包络面与内筒10或外筒20的间隙；滚轮组30包括多个滚轮31，且多个滚轮31的水平中心面位于同一平面内，且该平面垂直于内筒10的轴线；法兰40的外壁设置有第一调节面41时，滚轮组30中的多个滚轮31的轮面与外筒20的内壁抵接，并沿内壁周向滚动；法兰40的内壁设置有第一调节面41时，滚轮组30中的多个滚轮31的轮面与内筒10的外壁抵接，并沿外壁周向滚动。
37.采用本公开实施例的滚动轴承，通过设置第一调节面41和第二调节面331，能有效调节滚轮组30与筒壁之间的径向间隙，对内筒10和外筒20的加工尺寸误差进行补偿，使滚轮组30与筒壁均匀接触，形成有效支承；设置的滚轮组30，可以减少对内筒10的外壁和/或外筒20的内壁表面的磨损，当内筒10和外筒20相对转动时，滚轮组30与筒壁之间为滚动摩擦，无需对轴承进行润滑，并且运动顺畅不卡滞，增加了滚动轴承的可靠性和使用寿命。
38.在本实施例中，法兰40通过螺钉连接在外筒20上。此时，法兰40设置在外筒20。这
样，保证滚轮31能与内筒10的外壁抵接。
39.结合图2和图3所示，在内筒10和外筒20之间设置有两个法兰40，法兰40通过螺钉连接在外筒20的端部，多个滚轮31的轮面与内筒10的外壁抵接。此时，在外筒20相对于内筒10运动时，多个滚轮31在内筒10的外壁上沿周向滚动，与内筒10的外壁形成多点接触，提高了支承强度，同时也减少了内筒10外壁表面的磨损。
40.可选地，法兰40通过螺钉连接在内筒10上。此时，法兰40的轴向端面与内筒10的端部连接。这样，保证滚轮31能与外筒20的内壁抵接。
41.在本实施例中，结合图7所示，在内筒10和外筒20之间设置有两个法兰40，法兰40的轴向端面与内筒10的端部连接。此时，滚轮组30中的多个滚轮31的轮面与外筒20的内壁抵接。在外筒20相对于内筒10运动时，多个滚轮31在外筒20的内壁上沿周向滚动，与外筒20的内壁形成多点接触，提高了支承强度，同时也减少了外筒20内壁表面的磨损。
42.在本实施例中，法兰40的外壁设置有第一调节面41。滚轮组30设置有第二调节面331，第二调节面331与第一调节面41相抵接；通过螺钉调整法兰40与保持架32的距离，进而使第一调节面41在第二调节面331上进行移动。其中，第一调节面41是沿法兰40周向均匀分布，与滚轮31位置一一对应的斜面。
43.这里，以法兰40通过螺钉连接在外筒20上为例，此时，滚轮组30是设置在法兰40的内壁上，当向上调整滚轮组30使第一调节面41挤压第二调节面331，滚轮31向内侧径向移动，进而减小滚轮组30的内包络面直径；当向下调整滚轮组30使第一调节面41减小对第二调节面331的挤压，使滚轮31向外侧径向移动，进而增大滚轮组30的内包络面直径。
44.在本实施例中，结合图4和图5所示，法兰40的内壁设置有第一调节面41，滚轮组30设置有第二调节面331，第二调节面331与第一调节面41相抵接；第二调节面331沿内筒10的中心轴线方向相对第一调节面41移动，可以增大或减小滚轮组30的包络面直径，以调节滚轮组30的包络面与筒壁的径向间隙。其中，第一调节面41和第二调节面331均为设置有低位部和高位部的斜面结构。以第二调节面331在第一调节面41的中间位置为例，法兰40的内壁对应滚轮组30的位置设有多个第一调节面41，在滚轮组30上设置有第二调节面331，第一调节面41能与第二调节面331贴合。
45.当需要减小滚轮组30的包络面与筒壁的径向间隙时，通过调节第二调节面331沿着第一调节面41移动的相对位置，如第二调节面331沿着第一调节面41从第一位置移动到第二位置，此时，第二调节面331与第一调节面41的高位部重合，相当于减小滚轮组30的内包络面直径。
46.当需要增大滚轮组30的内包络面与筒壁的径向间隙时，通过调节第二调节面331沿着第一调节面41移动的相对位置，第二调节面331沿着第一调节面41从第一位置移动到第三位置，此时，第二调节面331与第一调节面41的低位部重合，相当于增大滚轮组30的内包络面直径。进而通过调整法兰40可以调节包络面与筒壁的径向间隙。
47.在本实施例中，法兰40的内壁设置有第一调节面41，滚轮组30上的第二调节面331与法兰40的第一调节面41配合使用，是通过调整滚轮组30，使第二调节面沿内筒10的中心轴线方向在第一调节面41上移动。
48.在本实施例中，在内筒10和外筒20之间设置有两个或多个滚轮组30，滚轮组30是由多个滚轮31组成，多个滚轮31的水平中心面位于同一平面内，且该平面垂直于内筒10的
轴线。这样，多个滚轮31一直是沿内筒10和外筒20的筒壁周向滚动的，防止多个滚轮31与内筒10和外筒20发生错位，导致滚轮31滚动受阻。进而保证内筒10和外筒20相对转动时顺畅不卡滞。
49.进一步的，在本实施例中，为使得内筒10和外筒20运动更为顺畅，可以在内筒10和外筒20之间设置有多个法兰40，在法兰40上的滚轮组30形成滚动副，如设置有两个、三个或四个等，可以根据实际需求选用。
50.在上述的实施例中，滚轮31的直径大小和滚轮31的个数，可根据内筒10和外筒20的直径以及内筒10和外筒20的弯矩载荷灵活设计；其中，内筒10和外筒20的直径和载荷越大，滚轮组30为提供良好的支承，可以随之增大滚轮31的直径，增加滚轮31的个数。在实际应用中，滚轮31并无极限尺寸和尺寸序列的限制，滚轮31的轮面与内筒10外壁或外筒20内壁的接触，就可以减少内筒10和外筒20的磨损。
51.在一些实施例中，滚轮组30包括：保持架32，设置于法兰40的内壁或外壁；多个滚轮31周向均布设置于保持架32上。保持架32将多个滚轮31固定，形成滚轮组30。
52.在本实施例中，滚轮组30是由保持架32和固定在保持架32上的多个滚轮31组成。其中，保持架32为两个圆环形的板状结构，两个板状结构之间形成滚轮31的安装空间，滚轮31安装在保持架32的安装空间内。滚轮31安装后，保持架32上的多个滚轮31的水平中心平面一直位于同一平面内。
53.在本实施例中，通过设置的保持架32，滚轮31是位于内筒10和外筒20之间。可选地，保持架32套设安装在法兰40的外壁，滚轮31的轮面与外筒20的内壁抵接；可选地，保持架32固定安装在法兰40的内壁，滚轮31的轮面与内筒10的外壁抵接。
54.在上述实施例中，为保证滚轮31可以稳定的在保持架32上，在保持架32为一体成型结构，在保持架32的侧面设置有通孔，方便调节滚轮31，以调节滚轮组30的包络面与筒壁之间的径向间隙。
55.在一些实施例中，保持架32周向设置有多个定位孔321，滚轮组30还包括：滚轮支柱33，设置于保持架32的定位孔321内，且在定位孔321内可径向移动；滚轮31活动连接于滚轮支柱33上。其中，定位孔321保证滚轮支柱33移动的精度。
56.在本实施例中，保持架32周向均匀设置有多个定位孔321，滚轮支柱33插入到定位孔321中，就可以将滚轮支柱33固定。使滚轮支柱33的一端与法兰40的外壁抵接，滚轮支柱33的另一端与外筒20的内壁抵接。
57.在本实施例中，由于滚轮31是活动连接于滚轮支柱33上，因此，在滚轮支柱33上还设置有滚轮轴34，滚轮31的中部为通孔，滚轮轴34穿过通孔，使得滚轮31能绕滚轮轴34自由转动。
58.进一步的，在上述实施例中，当滚轮31与内筒10的外壁抵接时，通过调节滚轮支柱33在定位孔321内径向移动，进而增大或减小滚轮组30的包络面直径，调节滚轮31与筒壁的径向间隙，使滚轮31能够与内筒10的外壁充分接触，提高接触刚度。
59.在一些实施例中，法兰40设置于内筒10，法兰40的外壁设置有第一调节面41，保持架32设置于法兰40的外壁；法兰40设置于外筒20，法兰40的内壁设置有第一调节面41，保持架32设置于法兰40内壁。
60.在本实施例中，法兰40设置于内筒10和/或外筒20；多个滚轮31的轮面与外筒20的
内壁抵接，此时，法兰40设置于内筒10，滚轮组30中的保持架32设置于法兰40的外壁；多个滚轮31的轮面与内筒10的外壁抵接，此时，法兰40设置于外筒20，滚轮组30中的保持架32设置于法兰40的内壁。通过使用保持架32，可以进一步的提高直线轴承的支承强度，进而增加了直线轴承的可靠性和使用寿命。法兰40也可以保证保持架32与滚轮支柱33和滚轮31连接的稳定性。
61.进一步的，为了便于调节滚轮组30的包络面直径。结合图5所示，在一些实施例中，滚轮组30中的滚轮支柱33背离滚轮31的一侧设置有第二调节面331。滚轮支柱33上的第二调节面331与法兰40的第一调节面41相配合。便于直接调节滚轮31与内筒10外壁或外筒20内壁的接触应力。
62.在一些实施例中，法兰40的第一调节面41一侧设置有限位轴肩42，滚轮支柱33在第二调节面331一侧设置有限位平台332；限位平台332能与限位轴肩42抵接，以限定滚轮支柱33在定位孔321内转动，进而防止多个滚轮31与内筒10和外筒20发生错位。
63.在本实施例中，结合图4所示，法兰40的内壁设置有第一调节面41，法兰40的第一调节面41一侧设置有限位轴肩42，限位轴肩42是位于第一调节面41的斜面低位部下方；滚轮支柱33的第二调节面331一侧设置有限位平台332，限位平台332是位于第二调节面331的斜面高位部下方。限位平台332能与法兰40上的限位轴肩42配合，可以进一步限定滚轮支柱33。
64.可选地，当滚轮支柱33设置有第二调节面331。此时，限位平台332是设置在滚轮支柱33上，限位平台332能与法兰40上的限位轴肩42配合使用，如定位孔321为圆形孔，能防止滚轮支柱33在圆形孔内旋转，保证滚轮31的水平中心面始终与内筒10的轴线垂直，保证滚轮31能始终沿着内筒10的外壁或外筒20的内壁周向滚动。
65.在本实施例中，当法兰40的外壁设置有第一调节面41时，与法兰40的内壁设置有第一调节面41的设计方式相同，在此不再赘述。
66.在一些实施例中，结合图6所示，滚轮31与外筒20的内壁抵接时，滚轮31的轮面半径小于外筒20的内壁半径。滚轮31沿沿外筒20内壁滚动时，为保证滚轮31轮面与外筒20内壁相切，滚轮31的轮面半径小于外筒20内壁的半径。使滚轮31与筒壁之间形成滚动摩擦，减少筒壁表面的磨损。
67.为保证直线轴承具有良好的抗弯承载能力，在一些实施例中，设置两个法兰40时，在轴向上的两个法兰40之间具有设定距离。
68.在本实施例中，法兰40上安装有滚轮组30，当在内筒10或外筒20的末端施加垂直于轴线的外力时，滚动轴承会受到很大的弯矩。工作过程中两个滚轮组30的径向支承力会形成力偶矩，来抵抗内筒10或外筒20末端径向负载的倾覆弯矩。其中，两个滚轮组30之间的设定距离越长，其承载能力越大。
69.在本实施例中，将对应的滚轮组30和法兰40组成组装件。其中，第一个组装件安装位于外筒20的顶部，第二个组装件位于外筒20的底部，两个组装件成对使用，共同支承着内筒10在外筒20中顺畅转动。
70.可选地，结合图7所示，第一个组装件和第二个组装件均固定设置在内筒10的两端，滚轮组30的滚轮与外筒20的内壁抵接。
71.在本实施例中，还可以设置有多个法兰40，增加支撑强度，在轴向上相隔最远的两
个法兰40的径向支承力会形成力偶矩，来抵抗受到的负载弯矩。
72.本公开实施例提供一种转动装置，包括如前述实施例中的滚动轴承。还包括套设的两个转筒，滚动轴承与转筒连接安装后，法兰40和滚轮组30设置在两个套筒之间，两个转筒可以相互转动。
73.在本实施例中，为了保证两个转筒的支承刚度和运动精度，需调节相邻转筒之间的间隙时，通过螺钉挤压滚轮组30，并施加一定预紧力，使滚轮31与转筒之间的径向间隙压缩成负值；首先第二调节面331沿轴向移动，然后第一调节面41会沿径向推动滚轮31顶紧筒壁，使滚轮31与筒壁之间成过盈配合，进而提高承载能力和耐冲击性，同时依然能顺畅旋转。
74.在上述实施例中，转动装置采用该结构的滚动轴承后，其转筒的直径为500mm，弯矩承载能力达4000nm。
75.在上述实施例中，由于调过盈量的工序是在结构装配完成之后进行的，所以并不会造成拆装困难，只需要松紧调节螺钉即可。
76.综上所述，通过上述结构，通过调节滚轮组的包络面直径大小，可以调整包络面与筒壁之间的径向间隙，若旋转装置的转筒加工尺寸存在误差，可以对其进行一定补偿，使滚轮31与筒壁均匀接触，形成有效支撑，进而旋转装置的其中一个转筒在旋转的工况下，仍能保持较高的支承刚度，并且能顺畅旋转不卡滞不晃动。
77.以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选地，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。