圆柱滚子直线运动轴承保持架结构形式及设计要点_蔡亚新

长轴 2a =2a′+2K , a =a′+K , K =1 ～ 2。 则 R =(a′+K )2 /b
=2[ 22(Dw e +S /sin45°) +K ] 2 D/ we (8)两兜孔间距离
由于保持架板厚较薄 , 为了提高保持架的 强 度和刚性 , 两兜孔间过梁宽度尺寸应尽量大一些 。
Cb
=Δb
图 2 塑料注塑保持架
1. 3 钢板冲压骨架与塑料兜孔组合保持架 如图 3所示 , 保持架体由钢板冲压而成 , 保持
架兜孔由塑料注塑 而成 , 这种组合保持架结合 了 以上两种保持架的优点 , 具有整体刚性好 , 加工工 艺性好 , 装配容易 , 滚子引导性好 , 噪声低等优点 。 但塑料兜孔易脱落 , 在设计时应选择较厚的钢板
图 1 弯爪式保持架
1. 2 塑料注塑保持架 塑料注塑保持架 (图 2)一般采用滚 子引导 ,
由于保持架质量小 , 精度高 , 导轨速 度较低 , 故设 计时可选用较小的引导间隙 , 滚子与保持架兜孔 间间隙一般取 0. 1 ～ 0. 3 mm 。塑料保持架成形简
收稿日期 :2006 - 10 - 31
ISSN 1000 - 3762 轴承 CN 41 - 1148 /TH Bea ring
22000077年, N4o期. 4
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-
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圆柱滚子直线运动轴承保持架结构形式及设计要点
蔡亚新
(西安海红轴承总厂 , 西安 710016)
宽 ×厚 =290 mm ×9 mm ×9 mm 。
由于生产批量小 (10件 ), 设计采用钳工凿口
锁针的方法 , 为保证装配凿口后滚针回转灵活 、不
掉针 , 选用
2 mm 的铜板 , 最终加工到
1.
6 0 - 0. 1
mm 。
兜孔采用线切割 加工以保 证兜孔 尺寸及 位置 精
度。
加工工艺路线为 :剪板机下料 →钻工艺孔 、去
(7)支柱铆头直径 dm dm =0. 6 D z
2 交叉圆柱滚子保持架
交叉圆柱滚子保持架组件用于 V 形导轨上 , V 导轨的上下导轨面 均为凹形 , 分别由两个相互 垂 直的平面组成 , 且分别与竖直面成 45°角 , 在上下 导轨间交叉安置着互成 90°的偶数个圆柱滚子 , 滚 子直径略大于滚子长度 (图 5), Lw e =Dwe - (0. 1 ～ 0. 2)。
摘要 :机械设备滚动导轨常用的直线轴承为平板式圆柱滚子保持架组件 、交叉圆柱滚子保持架组件和 V 形滚针 保持架组件 。 着重介绍了几种保 持架的结构形式及其设计要点 , 并给出了相应的计算 公式 。 关键词 :直线轴承 ;滚动导轨 ;保持架 ;设计 中图分类号 :TH 133. 3 文献标志码 :B 文章编号 :1000 - 3762(2007)04 - 0009 - 03
机械设备滚动导轨通常有平导轨和 V 形导轨 两种 , 分别采用平板式圆柱滚子保持架组件 、交叉 圆柱滚子保持架组件和 V形滚针保持架组件作为 滚动部件 。 工作时 , 滚子在导轨上做正反方向循 环滚动运动 , 保持架做往复直 线运动 。 圆柱滚子 直线运动轴承保持架结构形式较 多 , 这里介绍几 种常用的保持架结构 。
如图 4 所示, 该保持架组件由两半保持架和 一组支柱组成 , 装配 时把支柱一头插入半保持架 钉孔内 , 滚子放入半持架兜孔内 , 再把支柱另一头 插入另一个半保持架钉孔内 , 铆合支柱组成滚子 保持架组件 , 其适用 于滚子直径较大的圆柱滚子 导轨 。 保持架及支柱设计要点 :
《轴承 》2007. №. 4
椭圆长轴 2a′= 2 (Dw e +S /sin45°), 椭圆 C 点的 曲率半径 R ′=(Dw e +S /sin45°)2 D/ we 。 因为兜孔 曲率半径 R 应大于 R ′, 即 R >R ′, 所以一般取椭圆
图 8 铜板保持架
保持架采用黄铜板 , 选用 2 mm ×5 mm 的 滚 针两排共 114粒 。 V 形保 持架坏料尺寸 :板长 ×
图 7 滚子保持架组配的局部截面图
保持架铜板中层面与滚子截面上的椭圆方程 为
x2 /a2 +y2 /b2 =1 y =b a2 - x2 /a 式中 :a 为椭圆长半轴 ;b为椭圆短半轴 , b =Dw e /2。
对函数 y 分别求一阶 、二阶导数得
y′= - bx /(a a2 - x2 )
y″= - ab /[ (a2 - x2 ) a2 - x2 ] 滚子与保持架中层面接触点坐标为 C(0, b), 则有 y′|x =0 =0 y″|x =0 =- b /a2 所以 , 保持架中层面与滚子 截面椭圆接触点 C 的曲率半径为 R ′=(1 +y′2 )32 / |y ″|=a2 /b 考虑保持架板厚的影响 , 滚 子与保持架兜孔 最易在铜板边缘 A、B 两点处干涉 , 所以 , 计算时应 加大滚子的直径 。 假想滚子直径 D′ we =Dwe +S /sin45°, 此时截面
图 3 钢板冲压骨架 与塑料兜孔组合保持架
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并选择好塑料兜孔件与保持架体 配合 , 保证塑料 兜孔件通过 弹性变 形能较容 易地装 入保持 架体 内 , 且装配牢靠 , 不易脱落 。 在设计时通常以 5 ～ 10个塑料兜孔为一组进行加工 , 这样可提高加工 及装配效率 , 兜孔也不易从保持架体上脱落 , 保持 架组件可靠性更高 。 这种保持架适用于滚子直径 较小的长圆柱滚子导轨 , 圆柱滚子直径 Dw e一般应 小于 5倍保持架板厚 S , 即 Dwe ≤5S 。 1. 4 组合式钢板冲压保持架
蔡亚新 :圆柱滚子直线运动轴承保持架结构形式及设计要点
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Lh =Lb /2 - 2Dwe /2 +2. 5r 兜孔锁爪短 , 不易锁住滚子 , 滚子易从兜孔中 掉出 ;锁爪太长 , 装配变形大 , 装配困难 , 也易与导 轨干涉 。 (7)兜孔曲率半径 滚子 、保持架组配后 , 保持架铜板中层面与滚 子的截面为一椭圆 (图 7), 兜孔的曲率半径应大 于保持架与滚子接触点处椭圆的 曲率半径 , 否则 滚子与保持架兜孔将产生干涉 。
图 6 保 持架结构图
(2)兜孔最大宽度 Δb =Dwe +(0. 3 ～ 0. 4) (3)兜孔长度
Lb = 2Dw e +2S +(0. 4 ～ 0. 6) (4)保持架宽度 在保持架不超出 V 形导轨两端面的情况下 , 应尽量取大 , 有利于提高保持架整体刚性 , 也利于 装配时弯爪 。 B b ≥Lb +4S (5)兜孔锁爪宽 Lc =(1 /4 ～ 1 /5)Dw e (6)兜孔锁爪长
图 5 交叉 圆柱滚子导轨保持架局部示意图
交叉圆柱滚子导轨刚性好 , 可承受较大的 径 向载荷和双向轴向 载荷 , 一般采用钢板或铜板 冲 压保持架 , 保持架由滚子引导 。保持架结构如图 6 所示 。保持架设计要点如下 :
(1)保持架板厚 S =0. 08Dw e
图 4 组合式钢板冲压保持架
(1)半保持架板厚 由于这种保持架铆合后整体刚性好 , 且导轨 速度较低 , 因此钢板厚度 S 一般选小一点 , 以利于 加工成形 。 S =(0. 06 ～ 0. 08)Dw e (2)半保持架翻边后高度 H =0. 5Dw e +2S (3)半保持架宽度 B =Lwe /3 (4)半保持架兜孔宽度
1.
7 0 - 0.
1
→去兜孔毛刺
、清洗
→
凿锁针口 →压装滚针 →清洗 、涂油 。
用以上工艺加工 V 形滚针保持架组件 , 经使
用验证 , 完全满足顾客使用要求 。
(编辑 :赵金库 )
+2 3
Δb
=5 3
Δb
保持架生产批量较小时 , 推荐采用线切割 加
工方法一次加工多 件保持架兜孔的工艺 , 以保 证 兜孔精度和高生产效率 。
3 V 形滚针保持架
V 形 滚针 保持 架有 塑 料 注 塑和 铜 板 冲 压 等 结 构 , 铜板结构保持架 (图 8)采用滚子引导 , 保持架 刚性好 , 但加工 、装配工艺性差 。 以下介绍某医疗 设备用 V形滚针保持架 、滚针组件 。
毛刺 →10件重叠在工艺孔中穿螺栓紧固 →铣削总
宽度至尺寸 →铣总 长度方向定位面 、做工艺基 准
标志 →划 线 、预 钻 兜 孔 1. 5 →线 切 割 兜 孔
2. 08 +00. 05
×5.
Байду номын сангаас
1+0. 0
1
→长
度方向割
掉
工艺
孔
部
分
至
尺寸 →刨中间翻边工艺槽 0. 5 ×90°→90°折边 →
磨两折弯面厚度至
单 , 工作时噪声低 , 目前应用越来越广泛 。 对于较 长导轨 , 由于保持架太长 , 造成注塑模具过大 , 不 易加工 。 因此可设计为 分段组合式保持架 , 每 段 保持架两头设计 为双尾槽结构 (图 2), 分段加 工 后组装在一起 。 塑料保 持架刚性较差 , 适用于 滚 子直径较小的圆柱滚子导轨或滚针导轨 。
b =2 (Dwe +e)2 - (H /2 - S) 2 式中 :e为间隙 , e =0. 2 ～ 0. 4 mm 。
(5)支柱中部直径 D z D z =(0. 25 ～ 0. 35)Dw e (6)支柱中部长度 L z L z =Lwe +e1 e1 =0. 4 ～ 0. 6 mm 式中 :e1 为滚子在保持架中的轴向窜动量 。
1 平板式圆柱滚子保持架
1. 1 弯爪式钢板冲压保持架 弯爪式保持架 (图 1)采用滚子引导 , 保持架
刚性好 , 但加 工 、装配工艺性差 , 压装后滚子与保 持架弯爪间间隙的均匀性不好 , 易夹滚子 。 该保 持架适于低速运转的导轨 , 工作时 , 只有少数滚子 引导保持架 , 保持架易磨损且噪声大 。