一种套圈上集成自冷却功能结构的向心轴承

本发明涉及轴承结构设计领域，具体的说是一种套圈上集成自冷却功能结构的向心轴承。

背景技术：

1、滚动轴承按其所能承受的载荷方向或公称接触角的不同，主要分为向心轴承和推力轴承。其中，向心轴承主要用于承受径向载荷的滚动轴承，被广泛应用于各种机械传动设备中，因此是重要的回转支撑基础件。向心轴承在高速转动时，其滚动体、保持架和套圈之间会产生相互摩擦，因此需要通过润滑油冷却措施或其它主动冷却措施将轴承摩擦所产生的热量带到周围的环境中。为了进一步提升轴承的冷却效果，发明了一种套圈上集成自冷却功能结构的向心轴承，使向心轴承具备一定的自冷却效果。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种套圈上集成自冷却功能结构的向心轴承，套圈上集成的自冷却功能结构能够加剧空气的径向流动和轴向流动，促进空气和向心轴承固体零部件的对流换热作用，同时自冷却功能结构增加了向心轴承的散热面积，从而使向心轴承具备一定的自冷却效果。

2、为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

3、一种套圈上集成自冷却功能结构的向心轴承，其组成包括内套圈、外套圈、若干滚动体、保持架、以及集成在内套圈和/或外套圈上的自冷却功能结构；滚动体位于内套圈和外套圈之间；保持架用于隔离和引导滚动体运动；自冷却功能结构由若干沿轴承周向方向均布的扇叶结构组成，所述扇叶结构通过对内套圈和/或外套圈的挡边结构减材加工成型。

4、进一步地，向心轴承包括深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承中的任意一种。

5、进一步地，自冷却功能结构由若干沿轴承周向方向均布的扇叶结构组成，所述扇叶结构的构型包括直线构型和弧线构型。

6、进一步地，直线构型的扇叶结构在轴承周向方向的工作表面是一个平面，其设计参数包括第一高度h、第二高度h、间隙w、倾斜角a、偏斜角b和间距角c。

7、进一步地，弧线构型的扇叶结构在轴承周向方向的工作表面是一个弧面，其设计参数包括第一高度h、第二高度h、间隙w、倾斜角a、间距角c和弧线线型l；

8、进一步地，直线构型和弧线构型的第一高度h指扇叶结构在轴承端面的高度；第二高度h指扇叶结构在沟道或滚道侧的高度；

9、对于深沟球轴承和角接触球轴承，第一高度h的设计值应不影响钢球和沟道在轴承轴向方向的接触宽度；第二高度h不小于第一高度h；

10、对于圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承，第一高度h的设计值应小于挡边结构在滚道侧的倒角高度，以避免扇叶结构卡滞圆柱滚子或圆锥滚子的运动；适当增大滚道侧的倒角高度能够扩大第一高度h的取值范围；第二高度h不小于第一高度h；

11、直线构型和弧线构型的倾斜角a的设计值大于-90°且小于+90°，其正负取决于内套圈和外套圈的旋转方向；间距角c指两个相邻的扇叶结构在轴承周向方向的夹度，其决定了扇叶结构的数量，所述扇叶结构的数量应大于滚动体的数量z，因此间距角c应小于360°/z；间隙w指两个相邻的扇叶结构在轴承周向方向的间隙，其设计值应小于滚动体的直径；

12、直线构型的偏斜角b的设计值大于-90°且小于+90°，其正负取决于内套圈和外套圈的旋转方向；

13、弧线构型的弧线线型l指扇叶结构的横截面在轴承周向方向的边的线型，其采用定曲率或变曲率的曲线。

14、进一步地，自冷却功能结构主要通过两个途径使向心轴承具备自冷却效果，一是加剧空气的径向流动和轴向流动，增强空气和向心轴承固体零部件的对流换热作用，二是增大向心轴承的散热表面积。相较于套圈上未集成自冷却功能结构的向心轴承，任意符合说明书[0009]所述的直线构型和弧线构型的设计值都能够增大向心轴承的散热表面积。

15、进一步地，自冷却功能结构集成在内套圈和/或外套圈上至少一侧的挡边结构上；内套圈和外套圈的挡边结构可集成直线构型和弧线构型中的至少一种构型。

16、进一步地，若内套圈和外套圈中的一个套圈固定、一个套圈旋转，则固定的套圈上不需要集成自冷却功能结构，仅在旋转套圈上集成自冷却功能结构；若内套圈和外套圈同时反向旋转，则两个套圈均集成自冷却功能结构。

17、有益效果：

18、本发明在不采用其它附属零部件的前提下，充分利用了向心轴承的挡边结构特征和套圈运动特征，通过在向心轴承的套圈上集成自冷却功能结构来使向心轴承具备一定的自冷却效果，在配合使用润滑油冷却措施或其它主动冷却措施时，能够进一步提升向心轴承的冷却效果。

技术特征：

1.一种套圈上集成自冷却功能结构的向心轴承，其特征在于，其组成包括内套圈、外套圈、若干滚动体、保持架、以及集成在内套圈和/或外套圈上的自冷却功能结构；滚动体位于内套圈和外套圈之间；保持架用于隔离和引导滚动体运动；自冷却功能结构由若干沿轴承周向方向均布的扇叶结构组成，所述扇叶结构通过对内套圈和/或外套圈的挡边结构减材加工成型。

2.根据权利要求1所述的一种套圈上集成自冷却功能结构的向心轴承，其特征在于，向心轴承包括深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承中的任意一种。

3.根据权利要求2所述的一种套圈上集成自冷却功能结构的向心轴承，其特征在于，自冷却功能结构由若干沿轴承周向方向均布的扇叶结构组成，所述扇叶结构的构型包括直线构型和弧线构型。

4.根据权利要求3所述的一种套圈上集成自冷却功能结构的向心轴承，其特征在于，直线构型的扇叶结构在轴承周向方向的工作表面是一个平面，其设计参数包括第一高度h、第二高度h、间隙w、倾斜角a、偏斜角b和间距角c。

5.根据权利要求3所述的一种套圈上集成自冷却功能结构的向心轴承，其特征在于，弧线构型的扇叶结构在轴承周向方向的工作表面是一个弧面，其设计参数包括第一高度h、第二高度h、间隙w、倾斜角a、间距角c和弧线线型l。

6.根据权利要求3所述的一种套圈上集成自冷却功能结构的向心轴承，其特征在于，直线构型和弧线构型的第一高度h指扇叶结构在轴承端面的高度；第二高度h指扇叶结构在沟道或滚道侧的高度；

7.根据权利要求6所述的一种套圈上集成自冷却功能结构的向心轴承，其特征在于，自冷却功能结构主要通过两个途径使向心轴承具备自冷却效果，一是加剧空气的径向流动和轴向流动，增强空气和向心轴承固体零部件的对流换热作用，二是增大向心轴承的散热表面积；相较于套圈上未集成自冷却功能结构的向心轴承，任意符合权利要求6所述的直线构型和弧线构型的设计值都能够增大向心轴承的散热表面积。

8.根据权利要求3所述的一种套圈上集成自冷却功能结构的向心轴承，其特征在于，自冷却功能结构集成在内套圈和/或外套圈上至少一侧的挡边结构上；内套圈和外套圈的挡边结构可集成直线构型和弧线构型中的至少一种构型。

9.根据权利要求1所述的一种套圈上集成自冷却功能结构的向心轴承，其特征在于，若内套圈和外套圈中的一个套圈固定、一个套圈旋转，则固定的套圈上不需要集成自冷却功能结构，仅在旋转套圈上集成自冷却功能结构；若内套圈和外套圈同时反向旋转，则两个套圈均集成自冷却功能结构。

技术总结本发明公开了一种套圈上集成自冷却功能结构的向心轴承，其包括内套圈、外套圈、若干滚动体、保持架，以及集成在内套圈和/或外套圈上的自冷却功能结构；滚动体位于内套圈和外套圈之间；保持架用于隔离和引导滚动体运动；自冷却功能结构由若干沿轴承周向方向均布的扇叶结构组成，所述扇叶结构通过对内套圈和/或外套圈的挡边结构减材加工成型。内套圈或外套圈的转动以及内套圈和外套圈的同时反向转动将自然带动自冷却功能结构旋转，使扇叶结构对空气形成推挤作用，由此加剧空气的径向流动和轴向流动、促进空气和向心轴承固体零部件的对流换热作用，从而使向心轴承具备一定的自冷却效果；此外，自冷却功能结构的扇叶结构增加了向心轴承的散热表面积，也能够使向心轴承具备一定的自冷却效果。技术研发人员：吴正海,王驰,李朝阳,杜圣洁,李港受保护的技术使用者：河南科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23