一种免维护轴承

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，特别是涉及一种免维护轴承。

背景技术

轴承是当代机械设备中一种重要零部件，它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。

现场运行实践证明旋转机械系统及其设备的运行状态与轴承性能直接相关，轴承的良好润滑是保证系统可靠运行的关键；现有的滚动轴承润滑形式一般为油润滑或脂润滑；如对于开式轴承，多采用油润滑，此润滑形式需要不定期清洗过滤器、油箱等，以确保油液干净，且针对每一类设备，均需设计一种润滑系统以确保轴承始终处于良好的润滑状态；对于闭式轴承，相较于系统复杂的油润滑，采用的脂润滑方案可以使系统小型化、轻量化，且供油次数少；但系统运行过程的换脂或加脂较困难，润滑脂在高温下也易出现氧化现象，不利于轴承的长期维护和使用；综上，对于要求精密支撑的滚动轴承使用场合，无论采用油润滑或者脂润滑均会带来外部的复杂供油系统或供油不足，因此为便于实现对滚动轴承高效稳定的流体介质润滑与散热功能，自润滑轴承逐渐被提出并得以发展。

在自润滑轴承的技术中，如公告号为CN210978205U的中国实用新型专利公开了一种带有油槽方便润滑的轴承，该带有油槽方便润滑的轴承通过设置油槽、出油口、出油通道和滚珠滚道即可实现将多余的润滑油储存在油槽的内部，当空腔内部的润滑油消耗时，储存在油槽内部的润滑油会在压力差的作用下通过出油通道进入空腔，对空腔内消耗的润滑油进行补充，可以及时地给轴承进行补油。

实际使用过程中发现，当储存在油槽内部的润滑油在压力差的作用下通过出油通道进入空腔时，由于该部分润滑油与滚珠存在一定的速度差，因此使得慢速流动的润滑油经过滚珠表面时会对滚珠表面油膜造成冲击，导致滚珠表面的油膜在运动前后不一致，影响其润滑性能；且在轴承高速运转时，润滑油会在离心力的作用下甩向轴承外圈，从而使得轴承内圈的润滑油量减少甚至不足，导致轴承内圈的温升过高，进而容易产生磨损，影响轴承的使用寿命。

发明内容

基于此，有必要针对目前的自润滑轴承所存在的润滑性能较差、使用寿命较低问题，提供一种免维护轴承。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种免维护轴承，所述免维护轴承包括：

轴承外圈，所述轴承外圈的内周壁的中部开设有第一滚道；

轴承内圈，所述轴承内圈的外周壁的中部开设有第二滚道，所述轴承内圈上开设有多个连通槽；

滚珠，所述滚珠活动连接在所述第一滚道和所述第二滚道之间，所述滚珠的数量为多个，多个所述滚珠沿圆周方向均匀排布，且和所述连通槽一一对应设置；

所述轴承内圈的外周壁和所述轴承外圈的内周壁之间形成有封闭腔室，所述封闭腔室在使用时填充有润滑介质；

引流机构，所述引流机构用以将所述润滑介质从所述封闭腔室引流入所述连通槽内，进而在所述免维护轴承运转的过程中，使得所述润滑介质能够沿所述封闭腔室、所述连通槽、所述滚珠、所述封闭腔室的路径循环流动。

进一步地，所述引流机构包括引流部和调节部，所述引流部用以按预设速度将所述润滑介质从所述封闭腔室引流入所述连通槽内；所述调节部用以根据所述轴承内圈的转速调节所述预设速度的大小，进而使得所述润滑介质的流动速度和所述滚珠的移动速度相适配。

进一步地，所述引流部包括伸缩板，所述伸缩板设置在所述轴承内圈上，并位于所述封闭腔室内；所述伸缩板的长度方向和所述轴承内圈的轴线方向垂直设置，所述伸缩板的伸缩方向和所述轴承内圈的轴线方向平行，所述伸缩板能够绕第一轴线转动，所述第一轴线和所述轴承内圈的轴线平行，所述第一轴线将所述伸缩板沿自身长度方向分割为长度不等的两段，其中较长的一段更靠近所述轴承内圈的轴线设置，进而在所述免维护轴承运转的过程中，所述伸缩板能够绕所述第一轴线转动预设角度，然后带动所述润滑介质从所述封闭腔室流入所述连通槽内。

进一步地，所述调节部包括离心滑块，所述离心滑块插装在所述轴承内圈内部，且能够沿径向方向弹性滑动；所述轴承内圈转动时，在离心力作用下所述离心滑块沿径向方向向远离所述轴承内圈的轴线方向移动，并同步带动所述伸缩板伸长，以改变所述伸缩板和所述润滑介质之间的接触面积，改变所述伸缩板引流所述润滑介质进入所述连通槽时的流速。

进一步地，所述离心滑块通过液压油带动所述伸缩板伸长。

进一步地，所述调节部还包括弹性件，所述弹性件用以提供所述离心滑块弹性滑动的驱动力。

进一步地，所述弹性件为拉簧。

进一步地，所述连通槽与所述封闭腔室连通的一端的开口形状为喇叭形。

进一步地，所述轴承外圈的内周壁和所述轴承内圈的外周壁之间设置有旋转动密封圈。

进一步地，所述轴承外圈上设置有和所述封闭腔室连通的进油孔。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种免维护轴承在运转过程中，通过在轴承内圈上开设多个连通槽，且通过引流机构将润滑介质从封闭腔室引流入连通槽内的方式，一方面使得润滑介质能够加速流向滚珠，在减小润滑介质和滚珠之间的速度差的同时减少润滑介质对滚珠表面油膜的冲击，保证其润滑性能；另一方面使得润滑介质能够沿封闭腔室、连通槽、滚珠、封闭腔室的路径循环流动，在实现更好的润滑的同时带走更多的热量，减少轴承的温升，提高轴承和整个传动系统的可靠性和耐久性。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的免维护轴承的立体结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的免维护轴承的正视结构示意图；

图3为图2所示的免维护轴承的A-A向剖面视图；

图4为图3所示的免维护轴承的B处局部放大结构示意图；

图5为图2所示的免维护轴承的C-C向剖面视图；

图6为图5所示的免维护轴承的D处局部放大结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的免维护轴承的零件爆炸结构示意图；

图8为本发明一实施例提供的免维护轴承的轴承内圈和引流机构装配时的立体结构示意图；

图9为图8所示的免维护轴承的轴承内圈和引流机构装配时的E处局部放大结构示意图；

图10为本发明一实施例提供的免维护轴承的引流机构的引流部的立体结构示意图；

图11为本发明一实施例提供的免维护轴承的引流机构的调节部的立体结构示意图。

其中：

100、轴承外圈；

200、轴承内圈；201、连通槽；202、安装盲孔；203、转换腔；

300、滚珠；

400、保持架；

500、旋转动密封圈；

600、引流机构；610、引流部；611、转轴；612、限位板；613、伸缩板；620、调节部；621、离心滑块；622、拉簧。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1至图11所示，本发明一实施例提供的免维护轴承用以辅助传动；在本实施例中，免维护轴承设置为包括轴承外圈100、轴承内圈200、滚珠300和引流机构600，轴承外圈100设置为圆环形结构，在轴承外圈100的内周壁的中部设置有一周环形的凸起，该环形凸起的圆周壁的中部开设有一周环形的第一滚道，第一滚道沿过轴承外圈100轴线的截面形状设置为弧形；轴承内圈200设置为圆环形结构，在轴承内圈200的外周壁的中部设置有一周环形的凹槽，该环形凹槽的圆周壁的中部开设有一周环形的第二滚道，第二滚道沿过轴承内圈200轴线的截面形状设置为弧形，轴承内圈200上开设有多个连通槽201，多个连通槽201沿圆周方向均匀排布在轴承内圈200上，且连通槽201的延伸方向和轴承内圈200的轴线方向平行，连通槽201的两端均设置在环形凹槽的圆周壁上；轴承外圈100在使用时套接在轴承内圈200的外部，且环形凸起插装在环形凹槽内。

轴承内圈200的外周壁和轴承外圈100的内周壁之间形成有封闭腔室，封闭腔室在使用时填充有润滑介质；具体的，封闭腔室由环形凸起的圆周壁、环形凹槽的圆周壁和环形凹槽的两个内侧壁组成；具体的，连通槽201的一端和封闭腔室连通，另一端和第二滚道连通；滚珠300活动连接在第一滚道和第二滚道之间，具体的，活动连接指的是滚珠300既能够自由滚动，又能够同时沿第一滚道和第二滚道滑动，滚珠300的数量设置为多个，多个滚珠300沿圆周方向均匀排布，且和连通槽201一一对应设置；引流机构600用以将润滑介质从封闭腔室引流入连通槽201内，使得润滑介质能够加速流向滚珠300，在减小润滑介质和滚珠300之间的速度差的同时减少润滑介质对滚珠300表面油膜的冲击，保证其润滑性能；且在免维护轴承运转的过程中，使得润滑介质能够沿封闭腔室、连通槽201、滚珠300、封闭腔室的路径循环流动，使得润滑介质能够实现对滚珠300的自循环润滑，在润滑介质循环的过程中，润滑介质也可带走滚珠300和轴承外圈100、滚珠300和轴承内圈200之间产生的部分摩擦热量，达到对轴承降温的目的，提高轴承和整个传动系统的可靠性和耐久性。

可以理解的是，润滑介质可以设置为润滑油，也可以设置为润滑脂。

具体的，如图7所示，为保证多个滚珠300能够沿圆周方向均匀排布在第一滚道和第二滚道之间，免维护轴承设置为还包括保持架400，保持架400设置为圆环形结构，保持架400的圆周壁处设置有多个均匀排布的放置槽，放置槽设置为圆环形结构，放置槽的轴线和保持架400的轴线垂直，且放置槽和滚珠300一一对应设置，使用时，保持架400活动插装在第一滚道和第二滚道之间，滚珠300活动插装在放置槽内。

在一些实施例中，引流机构600设置为包括引流部610和调节部620，引流部610用以按预设速度将润滑介质从封闭腔室引流入连通槽201内；调节部620用以根据轴承内圈200的转速调节预设速度的大小，进而在轴承内圈200的转速越低时，轴承内圈200带动滚珠300移动的速度越慢，调节引流部610带动润滑介质流动的速度越慢，在轴承内圈200的转速越高时，轴承内圈200带动滚珠300移动的速度越快，调节引流部610带动润滑介质流动的速度越快，使得润滑介质的流动速度和滚珠300的移动速度相适配，从而在免维护轴承运转过程中，使得润滑介质能够加速流向滚珠300，在减小润滑介质和滚珠300之间的速度差的同时减少润滑介质对滚珠300表面油膜的冲击，保证其润滑性能。

在本实施例中，如图4所示，在环形凹槽的侧壁面内设置有安装盲孔202，安装盲孔202设置为L形结构，安装盲孔202具有垂直连接的水平段和竖直段，其中水平段和轴承内圈200的轴线方向平行设置，且和封闭腔室连通，竖直段沿轴承内圈200的径向方向延伸设置；安装盲孔202的数量设置为多个，且和连通槽201一一对应设置；如图6所示，在每个安装盲孔202的水平段处均设置有转换腔203，转环腔设置为由两个扇形槽和一个圆槽组成，圆槽和安装盲孔202的水平段同心设置，两个扇形槽关于圆槽的轴线对称设置，且两个扇形槽均和圆槽连通。

引流部610的数量设置为多个，且和安装盲孔202一一对应设置，以一个引流部610为例，引流部610设置为包括伸缩板613，伸缩板613设置在轴承内圈200上，并位于封闭腔室内，伸缩板613的长度方向和轴承内圈200的轴线方向垂直设置，伸缩板613的伸缩方向和轴承内圈200的轴线方向平行，伸缩板613能够绕第一轴线转动，第一轴线和轴承内圈200的轴线平行，第一轴线将伸缩板613沿自身长度方向分割为长度不等的两段，其中较长的一段更靠近轴承内圈200的轴线设置，进而在免维护轴承运转的过程中，伸缩板613能够绕第一轴线转动预设角度，然后带动润滑介质从封闭腔室流入连通槽201内；初始时，伸缩板613处于原长状态，且在弹簧或弹性绳的作用下伸缩板613能够自动恢复到初始状态；具体的，如图10所示，在伸缩板613伸缩端的背面上垂直连接有转轴611，第一轴线和转轴611的轴线重合，转轴611将伸缩板613分割为不等长的两段，其中长度较长的一段较长度较短的一端更靠近轴承内圈200的轴线设置，在转轴611的圆周壁面上对称设置有两个限位板612，且两个限位板612的对称平面平行于伸缩板613的伸缩方向；如图4所示，转轴611在使用时能够转动地插装在圆槽内，两个限位板612分别插装在两个扇形槽内，并随同转轴611同步转动，第一轴线和圆槽的轴线重合。

在免维护轴承运转的过程中，如图6所示，当轴承内圈200沿顺时针方向转动时，轴承内圈200同步带动伸缩板613沿顺时针方向转动，此时伸缩板613的速度大于封闭腔室内润滑介质的流动速度，润滑介质具有阻止伸缩板613沿顺时针方向转动的趋势，由于转轴611将伸缩板613分割为不等长的两段，而伸缩板613长度较长的一段和润滑介质的接触面积大于伸缩板613长度较短的一段和润滑介质的接触面积，因此润滑介质对伸缩板613长度较长的一段的推力大于对伸缩板613长度较短的一段的推力，且由于伸缩板613长度较长的一段较长度较短的一端更靠近轴承内圈200的轴线设置，因此在润滑介质对伸缩板613长度较长的一段的推力作用下伸缩板613具有沿顺时针方向转动的趋势，在润滑介质对伸缩板613长度较短的一段的推力作用下伸缩板613具有沿逆时针方向转动的趋势，由于润滑介质对伸缩板613长度较长的一段的推力大于对伸缩板613长度较短的一段的推力，因此伸缩板613沿顺时针方向转动至与扇形槽的斜面抵接，使得伸缩板613发生倾斜；随着轴承内圈200带动伸缩板613沿顺时针方向转动，润滑介质在倾斜的伸缩板613的带动下向靠近轴承内圈200的轴线方向移动，并以预设速度从封闭腔室进入连通槽201内，然后从第二滚道处流出对滚珠300进行润滑和降温，最后回到封闭腔室中。

同理，如图6所示，当轴承内圈200沿逆时针方向转动时，轴承内圈200同步带动伸缩板613沿逆时针方向转动，此时伸缩板613的速度大于封闭腔室内润滑介质的流动速度，润滑介质具有阻止伸缩板613沿逆时针方向转动的趋势，由于转轴611将伸缩板613分割为不等长的两段，而伸缩板613长度较长的一段和润滑介质的接触面积大于伸缩板613长度较短的一段和润滑介质的接触面积，因此润滑介质对伸缩板613长度较长的一段的推力大于对伸缩板613长度较短的一段的推力，且由于伸缩板613长度较长的一段较长度较短的一端更靠近轴承内圈200的轴线设置，因此在润滑介质对伸缩板613长度较长的一段的推力作用下伸缩板613具有沿逆时针方向转动的趋势，在润滑介质对伸缩板613长度较短的一段的推力作用下伸缩板613具有沿顺时针方向转动的趋势，由于润滑介质对伸缩板613长度较长的一段的推力大于对伸缩板613长度较短的一段的推力，因此伸缩板613沿逆时针方向转动至与扇形槽的斜面抵接，使得伸缩板613发生倾斜；随着轴承内圈200带动伸缩板613沿逆时针方向转动，润滑介质在倾斜的伸缩板613的带动下向靠近轴承内圈200的轴线方向移动，并以预设速度从封闭腔室进入连通槽201内，然后从第二滚道处流出对滚珠300进行润滑和降温，最后回到封闭腔室中。

在本实施例中，调节部620的数量设置为多个，且和安装盲孔202一一对应设置；以一个调节部620为例，如图4所示，调节部620设置为包括离心滑块621，离心滑块621设置为圆杆状结构，离心滑块621插装在轴承内圈200内部，且能够沿径向方向弹性滑动；具体的，离心滑块621插装在安装盲孔202的竖直段内，且能够沿安装盲孔202滑动；轴承内圈200转动时，在离心力作用下离心滑块621沿径向方向向远离轴承内圈200的轴线方向移动，并同步带动伸缩板613伸长，以改变伸缩板613和润滑介质之间的接触面积，改变伸缩板613引流润滑介质进入连通槽201时的流速。

当轴承内圈200转动时，在离心力作用下离心滑块621沿径向方向向远离轴承内圈200的轴线方向移动，并同步带动伸缩板613伸长，且当轴承内圈200的转速越快时，轴承内圈200带动滚珠300移动的速度越快，离心滑块621沿径向方向向远离轴承内圈200的轴线方向移动的距离越长，使得伸缩板613伸长的越长，使得伸缩板613和润滑介质之间具有越大的接触面积，进而使得润滑介质在倾斜的伸缩板613的带动下能够以更快的速度从封闭腔室进入到连通槽201中，使得润滑介质的流动速度和滚珠300的移动速度相适配，减少润滑介质对滚珠300表面油膜的冲击，保证其润滑性能；当轴承内圈200的转速越慢时，轴承内圈200带动滚珠300移动的速度越慢，离心滑块621沿径向方向向远离轴承内圈200的轴线方向移动的距离越短，使得伸缩板613伸长的越短，使得伸缩板613和润滑介质之间具有越小的接触面积，进而使得润滑介质在倾斜的伸缩板613的带动下能够以更慢的速度从封闭腔室进入到连通槽201中，使得润滑介质的流动速度和滚珠300的移动速度相适配，减少润滑介质对滚珠300表面油膜的冲击，保证其润滑性能。

在本实施例中，离心滑块621可以设置为通过液压油带动伸缩板613伸长；具体的，在转轴611的内部设置有同轴的通孔，液压油填充在通孔和安装盲孔202内部，当轴承内圈200转动时，在离心力作用下离心滑块621沿径向方向向远离轴承内圈200的轴线方向移动，离心滑块621同步挤压液压油并通过液压油带动伸缩板613向靠近轴承内圈200轴线的一端伸长。

在其他实施例中，离心滑块621还可以设置为通过弹性杆带动伸缩板613伸长。

在一些实施例中，调节部620设置为还包括弹性件，弹性件用以提供离心滑块621弹性滑动的驱动力；在本实施例中，弹性件设置为拉簧622，如图4所示，拉簧622插装在安装盲孔202的竖直段内，且一端固定连接在安装盲孔202的端面上，另一端固定连接在离心滑块621的底部端面上；初始时，拉簧622处于原长状态。

当轴承内圈200转动时，由于离心滑块621受到的离心力大于拉簧622对离心滑块621的拉力，因此在离心力作用下离心滑块621沿径向方向向远离轴承内圈200的轴线方向移动，随着离心滑块621的移动，拉簧622逐渐被拉长，使得拉簧622对离心滑块621的拉力逐渐增大，当拉簧622对离心滑块621的拉力增大至与离心滑块621受到的离心力相等时，离心滑块621在安装盲孔202的竖直段内的位置保持不变；当轴承内圈200停止转动时，在拉簧622的拉力作用下离心滑块621沿径向方向向靠近轴承内圈200的轴线方向移动至初始位置。

可以理解的是，由于轴承内圈200的尺寸、滚珠300的尺寸、第一滚道和第二滚道的尺寸都是已知量，进而可以求出滚珠300的移动速度和轴承内圈200转速之间的比例系数，又因为润滑介质的材质和性质已知，伸缩板613的引导角度和接触面积已知，也可以求出润滑介质流速与轴承内圈200转速的比例系数，进而可以得到两个系数的差值或比值，根据此差值或比值可以设定拉簧622的劲度系数，使得受轴承内圈200转速的影响，离心滑块621的移动量可以确定，此移动量对润滑介质流速的影响与上述比例系数的差值相匹配。

在其他实施例中，弹性件也可以设置为弹性绳，具体的，弹性绳插装在安装盲孔202的竖直段内，且一端固定连接在安装盲孔202的端面上，另一端固定连接在离心滑块621的底部端面上；初始时，弹性绳处于原长状态。

在一些实施例中，如图4所示，连通槽201与封闭腔室连通的一端的开口形状设置为喇叭形，且喇叭形的大口端朝向封闭腔室设置，进而在伸缩板613带动润滑介质向连通槽201流动的过程中，喇叭形的开口能够接收到更多的润滑介质，使得润滑介质能够更好的流动起来，提高润滑介质对滚珠300的润滑性能和降温性能。

在一些实施例中，在轴承外圈100的内周壁和轴承内圈200的外周壁之间设置有旋转动密封圈500，进而在轴承内圈200相对于轴承外圈100转动时，旋转动密封圈500能够提高轴承内圈200和轴承外圈100之间的密封性，避免漏润滑介质；具体的，如图3所示，旋转动密封圈500的数量可以设置为两个，两个旋转密封圈均插装在轴承外圈100的内周壁（非环形凸起）和轴承内圈200的外周壁（非环形凹槽）之间，且两个旋转密封圈关于第一滚道对称设置。

在一些实施例中，在轴承外圈100上设置有和封闭腔室连通的进油孔，从而便于向封闭腔室内部加入润滑介质。

具体的，可通过在进油孔处插装密封塞的方式以避免润滑介质从进油孔处漏出。

在一些实施例中，如图3所示，设置为在每一个滚珠300底部均设置有两个连通槽201，且在每一个滚珠300的两侧均设置有引流机构600，进而在免维护轴承运转的过程中，同一个滚珠300两侧的引流机构600能够同时带动润滑介质沿封闭腔室、连通槽201、滚珠300、封闭腔室的路径循环流动，以增强润滑介质的润滑效果和降温效果，减少轴承的温升，提高轴承和整个传动系统的可靠性和耐久性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。