技术领域
[0001] 本
发明属于轴承保持架，具体的讲是一种
合成树脂制浪形球轴承保持架。
背景技术
[0002] 轴承保持架是轴承中承受各种复杂应
力的动态摩擦磨损零件，
钢制保持架存在
质量大，钢和钢之间的
摩擦系数大，钢球和保持架摩擦大的缺点；摩擦小且
密度低、质量轻的合成树脂制保持架存在强度较低的缺点。一般的讲，浪形保持架比冠形保持架耐磨，更适于高转速的场合应用，冠形保持架多应用在承受力量较小、转速较低的工作环境，因此，合成树脂制保持架多是冠形保持架。使用合成树脂制作浪形保持架，充分发挥浪形保持架和合成树脂制保持架的优点是业内的工作方向。先前出现的合成树脂制浪形保持架，在
兜孔凹球面的周向两端部设置了
润滑脂积存处，在低速旋转运行时明显的表现出低噪音、
摩擦力小的优点，但是在高速状态下，
离心力使保持架的凹球面向外径侧移动，保持架的凹球面内径侧与球的间隙减小，磨损加快，由于离心力而扩径
变形时，保持架的凹球面沿周向被拉长，凹球面的轴向的宽度变窄，与球干涉而异常发热、磨损。中国发明
专利申请，申请公告号CN 103688069 A《球轴承用的合成树脂保持器以及球轴承》为了解决合成树脂制浪形保持架存在的上述两个技术问题，公开了一种两个合成树脂制的环状体凹部周向的两端分别是连接板部和结合爪，相邻凹部周向两端的结合爪交错，一个结合爪的钩部与相邻结合爪的阶梯部卡合连接，在收纳球凹部的周向两端部形成沿球的外周的凹球面，在凹部的轴向两端部形成靠近内径侧的部分沿着保持架径向延伸的圆筒面；靠近外径侧的凹球面连接沿保持架径向延伸的圆筒面；凹部的径向内端形成润滑脂积存处，环状体的内周设置有润滑脂引导斜面，润滑脂引导斜面上设置润滑脂引导槽的技术方案。两个环状体连接后具有良好的应对高速旋转的强度要求。该技术方案的凹部周向两端的凹球面与球是面
接触，利用在轴向两端部的径向延伸圆筒面和外径侧的凹球面连接的径向延伸圆筒面，解决了高速状态下，异常发热、磨损的技术问题，该技术方案的缺点是环状体凹部之间的连接结构复杂，凹部形状复杂，对于树脂材料而言，实现该凹部形状需要复杂的设计和模具结构，实施起来相当困难，复杂的结构容易出现加工、装配误差，进而影响到环状体凹部与球配合的
精度。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题是现有合成树脂保持器的环状体凹部之间的连接结构复杂，凹部形状复杂，实施困难，容易出现加工、装配误差，影响环状体凹部与球配合精度的技术问题，提供一种结构简单，适于高速状态工作的合成树脂制浪形球轴承保持架。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种轴承保持架，包括波浪状环形体A和波浪状环形体B，保持架是合成树脂制浪形球轴承保持架，波浪状环形体A和波浪状环形体B上的凹部和肩部相间排布；波浪状环形体A和波浪状环形体B通过一个肩部上的肩部锥形小孔与另一个肩部上的肩部锥形柱体配合连接在一起，两个波浪状环形体上的凹部相对形成兜孔；以分离兜孔的波浪状环形体A与波浪状环形体B的平面为轴向平面，以平分波浪状环形体并与保持架的周向平行的平面为径向平面，径向平面上连接兜孔最突出两点的直线方向为径向，径向平面与轴向平面的交线为轴向，凹部内表面是凹形球面,凹形球面的半径SR1与球的半径SR的比值为1.08～1.20，球的球心和凹形球面的球心在径向上，球的球心在径向与轴向的交点上，凹形球面的球心向远离凹形球面方向偏置，凹形球面的球心与球的球心的偏置距离为（0.02～0.07）SR1；凹部形球面和肩部结合面之间通过圆
角连接，圆角为R0.3～R2.0。
[0005] 肩部锥形柱体和肩部锥形小孔配合，将两个波浪状环形体相对连接，肩部锥形柱体插入到肩部锥形小孔内部，两者的锥面配合，因此能够将两者之间的间隙控制到最小，锥形柱体与锥形小孔结构简单，装配方便，
定位准确。轴向平面将保持架的波浪状环形体A的凹形球面与波浪状环形体B的凹形球面隔开，径向平面等分波浪状环形体并与保持架的周向平行，轴向平面与径向平面相互垂直，轴向与保持架的周向一致，径向与轴向垂直相交。凹形球面的半径SR1大于球的半径SR，凹形球面的球心与球的球心偏置一段距离为h，SR1-SR-h>0,凹形球面的球心偏置方向为离开肩部的方向，或者说凹形球面的球心从球的球心沿径向延伸到兜孔的另一个凹形球面的空间里。凹形球面的半径SR1,球的半径SR, SR1/SR小于1.08，容易卡球，球运动不灵活，摩擦大，磨损严重，SR1/SR大于1.20，球与凹形球面之间间隙过大，容易碰撞形成噪音，对保持架产生冲击
应力，使旋转中的保持架串动，增加摩擦力矩。偏置距离h使凹部内表面在径向方向缩小，轴向方向相比之下尺寸变化较小，从而形成橄榄球状的结构。偏置距离h是凹形球面形成橄榄球状结构的重要尺寸，决定了球与凹形球面在径向上的间隙，偏置距离h大于0.07SR1，球与凹形球面在径向上的间隙过小，润滑脂不容易储存，导致润滑能力下降，小于0.02SR1，球与凹形球面在径向上的间隙过大，转动中保持架容易在径向和轴向串动，加剧了保持架和球之间的碰撞，导致噪音增大，高速碰撞也容易加剧球和保持架的磨损。凹形球面与球在径向上的距离小，可以限制波浪状环形体与球在径向方向相互串动，波浪状环形体与球在轴向上的距离较大，增大润滑脂的储存量，降低摩擦，减少磨损和噪音。凹形球面的半径SR1与球的半径SR的比值和凹形球面的球心与球的球心的偏置距离h决定了橄榄球状结构的形状和
位置。本发明与对比文件的设计理念不同，对比文件是面接触，以圆筒面与球之间形成的空间避免异常发热、磨损的，而本发明以凹形球面不与球直接接触，即使接触也是点接触，所以在高速状态下，无论是由于离心力使凹形球面向外侧移动，还是扩径变形，对球与凹部内表面之间摩擦力的影响极小，不会发生异常发热、磨损。凹形球面与肩部结合面相交会产生锐边，锐边部位应力集中，对保持架的强度产生不利影响，锐边使球与凹形球面之间的间隙较小，润滑脂的储存量较少。凹形球面与肩部结合面之间圆角连接，减少结合部位的应力，增加润滑脂的储存量。圆角R小于0.3不能有效消除应力集中，润滑脂储存增量少，圆角R大于2.0减小了肩部结合面的面积，对波浪状环形体的组合不利，同时过多的增加球与凹形球面的间隙，使球和凹形球面之间产生碰撞和噪音。由于存在偏置距离，凹形球面的半径必需大于球的半径，形成的兜孔才能容纳球，偏置距离与圆角配合，凹部内表面会形成理想的半球形，两个波浪状环形体组合后相对的凹部内表面与圆角的组合形成一个完整的橄榄球状结构。本发明的合成树脂制浪形球轴承保持架结构简单，容易加工、装配误差小，适于高速状态工作。
[0006] 合成树脂制浪形球轴承保持架的树脂材料是聚酰胺尼龙PA66、尼龙PA46或聚苯硫醚PPS；或者是使用玻璃
纤维或
碳纤维进行加强后的聚酰胺尼龙PA66、尼龙PA46或聚苯硫醚PPS。
[0007] 肩部锥形柱体的高度大于肩部锥形小孔的深度，肩部锥形柱体与肩部锥形小孔配合后高出肩部的部分是使用熔接技术进行
熔化，将肩部锥形柱体与带有肩部锥形小孔的肩部熔合为一体。波浪状环形体A和波浪状环形体B采用熔接方式熔为一体，牢靠。
[0008] 肩部锥形小孔的面积是肩部结合面面积的1/8～1/3，肩部锥形柱体在肩部结合面上占据的面积是肩部结合面面积的1/8～1/3。控制肩部锥形小孔和肩部锥形柱体在肩部结合面上占据的面积，使肩部有良好的结合强度和工艺性。
[0009] 肩部锥形小孔的面积是肩部结合面面积的1/5～1/4，肩部锥形柱体在肩部结合面上占据的面积是肩部结合面面积的1/5～1/4。1/5～1/4是优选的数据。
[0010] 凹形球面的球心向远离凹形球面方向偏置，凹形球面的球心与球的球心的偏置距离为（0.04～0.06）SR1。偏置距离为（0.04～0.06）SR1是优选的数据。
[0011] 凹形球面的半径SR1与球的半径SR的比值为1.12～1.18。1.12～1.18是优选的数据。
[0012] 凹部形球面和肩部结合面之间通过圆角连接，圆角为R0.5～R1.2。R0.5～R1.2是优选的数据。
[0013] 波浪状环形体A和波浪状环形体B上的凹形球面对应的凸部外表面是凸形球面，凸形球面的半径SR2与凹形球面的半径SR1的比值为1.20～1.50；凸形球面的球心在径向上，向远离凹形球面方向偏置，凸形球面的球心与球的球心的偏置距离为（0.08～0.17）SR2。凸形球面的半径大，保持架的强度高，但是占据的空间大，对于球轴承而言，特别是密封的球轴承，内部空间有限，而树脂材料即使使用玻璃纤维或者
碳纤维进行加强，其强度与钢相差甚远，因此需要在有限的空间内提高保持架的强度。凸形球面的半径SR2，凹形球面的半径SR1，SR2>SR1，凸形球面的球心与球的球心偏置一段距离，凸形球面的球心偏置方向为离开肩部的方向，或者说凸形球面的球心从球的球心沿径向延伸到兜孔的另一个凹形球面的空间里。偏置距离j使凸部外表面较对应的凹形球面在径向方向增大较其它方向的增大小，从而使两个凸形球面形成的橄榄球状结构更加扁长，保持架在轴承端面突出的较小，但是强度增大的显著，（j-h）>0。凸形球面的半径SR2与凹形球面的半径SR1的比值小于1.20，兜孔的壁厚过薄，保持架强度低，容易变形，比值大于1.50，兜孔的壁厚过厚，轴承空间难以容纳，同时肩部的面积减小，影响波浪状环形体A与波浪状环形体B的定位组装。偏置距离j大于0.17SR2，兜孔的壁厚偏薄，特别是径向的底部，强度不够，小于0.08SR2，兜孔的壁厚过厚，特别是径向的底部，影响安装。凹形球面的深度k，凸形球面的高度m，径向两端的壁厚为m-k，即SR2-SR1-(j-h)，m-k >0。
[0014] 波浪状环形体A和波浪状环形体B上的凹形球面对应的凸部外表面是凸形球面，凸形球面的半径SR2与凹形球面的半径SR1的比值为1.30～1.40，凸形球面的球心在径向上，向远离凹形球面方向偏置，凸形球面的球心与球的球心的偏置距离为（0.10～0.14）SR2。凸形球面的半径SR2与凹形球面的半径SR1的比值为1.30～1.40和偏置距离为（0.10～0.14）SR2是优选的数据。
[0015] 使用本发明保持架的球轴承能够得到摩擦降低、高速性能提高的效果。本发明保持架即使在dmn值超过100 万的超高速旋转情况下使用也不易产生变形，因此，使用了本发明保持架的球轴承适合在高速状态下使用，例如应用在
发动机、交流发
电机、
惰轮和张紧轮中。
[0016] 本发明的优点是：合成树脂制的波浪状环形体A和波浪状环形体B通过肩部锥形小孔与肩部锥形柱体配合连接在一起，连接结构简单，装配方便，定位准确。凹形球面的半径大于球的半径，跟球的球心偏置一段距离，偏置距离使凹部内表面在径向方向缩小，轴向方向相比之下尺寸变化较小，从而两个凹形球面形成橄榄球状的结构，凹形球面不与球直接接触，即使接触也是点接触，在高速状态下，不会发生异常发热、磨损。圆角避免了应力集中，增加了润滑脂的储存量。本发明结构简单，容易加工、装配误差小，适于高速状态工作。
附图说明
[0017] 图1是本发明一个
实施例的局部剖面结构示意图。
具体实施方式
[0018] 结合附图说明。
[0019] 本实施例的保持架是碳纤维对聚酰胺尼龙PA66加强材料制成的浪形球轴承保持架，实际应用中，还经常采用玻璃纤维进行加强。波浪状环形体A1上带有肩部锥形小孔3，波浪状环形体B2上带有肩部锥形柱体4，波浪状环形体A1和波浪状环形体B2上的凹部和肩部5相间排布，两个波浪状环形体上的凹部相对形成兜孔。除了肩部锥形小孔3与肩部锥形柱体4不同外，波浪状环形体A1和波浪状环形体B2是相同的。两个波浪状环形体肩部5的肩部结合面10配合，肩部锥形柱体4与肩部锥形小孔3配合，图1中肩部锥形柱体4高出波浪状环形体A1的肩部5的上平面，高出部分要采用熔接技术进行熔化，与波浪状环形体A1的肩部5熔合为一体，将波浪状环形体A1和波浪状环形体B2连为一体组成保持架，图1中所示的肩部锥形柱体4还没有被熔化。肩部锥形小孔3的面积是肩部结合面10面积的1/4，肩部锥形柱体4在肩部结合面10上占据的面积是肩部结合面10面积的1/4。
[0020] 本实施例的球7是钢球。本发明中以分离组成兜孔的波浪状环形体A与波浪状环形体B的平面为轴向平面，以平分波浪状环形体并与保持架的周向平行的平面为径向平面，轴向平面与径向平面相互垂直，径向平面上连接兜孔最突出两点的直线方向为径向，径向平面与轴向平面的交线为轴向，径向与轴向垂直相交。本实施例中图1平面是径向平面，过
水平中心线与图1平面垂直的平面是轴向平面，连接图1中波浪状环形体A1最高点与波浪状环形体B2最低点的直线方向是径向，水平中心线是轴向。凹部内表面6是凹形球面，凹形球面的球心和球7的球心在径向上，球7的球心在径向与轴向的交点上，波浪状环形体A1的凹形球面的球心在轴向的下方，与球7的球心偏置距离为h，本实施例的偏置距离h为0.05SR1，图1中球7与波浪状环形体A1的凹形球面最高点的间隙为n，凹形球面的深度k，k>SR，k
[0021] 波浪状环形体A1和波浪状环形体B2的凹形球面与肩部结合面10通过R0.8圆角8连接。由于偏置距离h的作用，使凹形球面在径向方向缩小，而轴向方向尺寸变化很小，从而使兜孔形成橄榄球形状的结构。波浪状环形体A1和波浪状环形体B2兜孔的外壁是凸部外表面9，凸部外表面9是凸形球面，凸形球面与凹形球面一样，球心也在径向上，波浪状环形体的凸形球面的半径为SR2，波浪状环形体A1的凸形球面的球心在轴向的下方，凸形球面的球心与球7的球心偏置距离为j，本实施例的偏置距离j为0.12SR2，SR2/SR1为1.30，凸形球面的高度m，m
