十字轴式万向联轴器：结构解析、技术升级与行业应用前景展望

十字轴式万向联轴器：结构解析、技术升级与行业应用前景展望

1.本发明所属的技术领域是万向轴技术领域，更为具体来讲的话，涉及到一种十字包，还涉及一种十字轴式万向联轴器。

背景技术：

首先，高速轧钢处于发展阶段，紧接着，钢铁行业朝着以下方向转变，其方向是高质量，以及高效率，还有更加环保，这样一来，对于核心传动配件里边的十字轴式万向联轴器而言，其质量方面的要求被提高了，同时，其寿命方面的要求也呈现出越来越高的态势。

3.当下国内所运用的十字轴式万向联轴器的十字包，主要存在三种结构：其一为swc型，此用于整体式叉头，其二为swp型。这用于剖分式叉头！其三呢是swz，它针对轴承座式叉头，这三种十字包具备其共性。那便是于十字轴四个轴头的端面安置了一个调整垫。像图2所展示的那样，该垫片的这一面与轴头端面相贴合，并且其另一面与轴承外圈内端面是贴合着的。它的主要作用是避免十字轴轴头端面与轴承外圈内表面直接产生接触，进而加速磨损，以此来实现其功能！

比如，中国专利cn2.6公开了一种新型十字包密封结构，它包含十字轴，轴承外圈，滚子以及轴承座，滚子套在十字轴的轴头上，轴承外圈套在滚子之外，其外侧安装于轴承座的内孔里，它还含有固定环，调整垫，密封圈组件以及滚子压环，固定环设于十字轴与轴承外圈之间，其内侧和十字轴紧紧挨着，密封圈组件内侧套在轴承外圈上，其外侧与固定环密封接触，调整垫贴处于固定环与轴承外圈的期间，滚子由滚子压环压紧。

5. 举个例子，中国专利cn2.0公布了一种万向联轴器十字包的总成部分，那里面有十字轴，这个十字轴上面有四个轴头区域，在每个那种轴头的部位都会设置上储油性质的孔，并且呀，每个轴头的外面都会套装有轴承的外圈部分，值得一提的就是，轴承外圈的外端面位置所具有的内孔直径是比较大的，比对起来要大于储油孔的直径才行，再就是在轴承外圈的外端面内孔那里，是以螺纹的连接方式装上了调节螺母，然后还有哦，轴承外圈的外端面连接的是一个端盖，这个端盖起到对调节螺母的限位作用；当十字包总成运用在联轴器方向的时候，是要凭借调节螺母来对联轴器上面中间轴和两端叉头的同心程度进行调整的。

6用尼龙或合金铜以及其它非金属材料制作通常上述的调整垫。目前高速万向联轴器每分钟旋转3000多转，以这状况来说致使调整器上相应地每过1 分钟反复在磨擦面上下都共摩3000次，随即由于长期接触致使调整垫经受大量磨损，厚度减少。调整薄了厚度时这样去推算，而原本相装配的十字包与叉头两者的整体轴向间隙增添加长后影响，连接叉抖动出现偏差失稳这现象产生明显，进而降低了高速传动的万向联轴器转动中传转动能延长使用的寿命。

技术实现要素：

7.1.要解决的问题

有这样一种问题，存在于现有技术当中，说的是调整垫容易出现磨损的情况，这种磨损便会导致万向轴寿命降低，针对此问题，本发明给出了一种十字包，它将调整垫予以取消，目的是从一开始将调整垫耐磨问题给解决了 。

本发明的另一个目的是，提供一种十字轴式万向联轴器，这种联轴器拥有以上所说的十字包。

10.2.技术方案

11.为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

12.本发明的十字包，包括：

13.十字轴，它含有轴头，轴头的端面打造出了凹槽，十字轴头依据锥度来定位，由凹槽形成的间隙能够防止过定位的状况出现。

十四、那套装在所述轴头上的转动部件，它包含滚子和轴承外圈呢，所述滚子放置在所述轴承外圈的内锥孔里，沿着内锥孔的内壁按均匀的方式分布哟；所述轴承外圈有第一结合部、第二结合部以及第三结合部，这其中第三结合部的内侧朝着内的方向延伸出凸台，所述凸台跟凹槽之间形成迷宫一般的结构哒。

在本发明的一种存在可能性的实施方式当中，还具备套装于轴头上的密封部件，该密封部件涵盖密封圈，密封圈处于轴承外圈内台阶之上，密封圈骨架的外圆跟轴承外圈内圆周处在同一轴线上面，并且密封圈骨架的外端面与轴承外圈内台阶的那个端面相贴合 。

在本发明的一种能够成为实现形式中，还涵盖进油元件，该进油元件含有过渡螺塞以及油嘴，过渡螺塞处在轴承外圈端面的螺纹里面 ，油嘴放置在过渡螺塞之中。

在本发明的一种能够实施的方式当中，滚子的内母线，跟十字轴轴头外圆，处于相切的状态。

18.，在本发明的一种有可能推行的方式当中 ，被提及的密封圈的唇口 ，跟十字轴颈部的圆角形成接触关系 ，就此产生一种对应的特别的交互状况啦 。 。

19. 在本发明的一种有实现可能的实施状态情况下，所述过渡螺塞螺纹的尾部平面和带有外圈并且外侧的端面的轴承紧密贴合 。

20.,就本发明的某一能够实施的方式来讲, ,所述凹槽拥有第一圆弧侧壁， ,那个凸台具备第二圆弧侧壁 ,该第一圆弧侧壁以及第二圆弧侧壁共同构成了水滴结构 。

在本发明的一种能够实施的方式里面，所述的迷宫结构涵盖了平直段，过渡段以及弯曲段，当中那过渡段是从平直段朝向弯曲段呈水滴形状渐渐地把范围扩大，并且弯曲段的最小间隙是1.5mm。

在本发明的一种具备可能性的实施方式之中，还存在挡圈这一组成部分。此挡圈被设置于轴承的外圈上面 。

23.本发明另外还给出了一种，具备上述十字包的十字轴式的万向联轴器。

24.3.有益效果

25.相比于现有技术，本发明的有益效果为：

26. (1) 本发明存在十字包 ，其第三结合部 的内侧 ，朝着内部方向 有所延伸。从中形成了凸台。十字轴 跟轴承外圈 二者的内部 呈现为类锥度定位 ，这种方式让安装变得很方便 ，进而取消了调整垫 ；所述凸台 和凹槽 之间 构成了名为迷宫结构的形势 ，这有利于进行油脂的专门加注 以及达成储油的目的 ，它可以把润滑效果进行增强 通过提升十字包 的使用寿命 ，随之 降低维修保养 所需耗费的成本 ，凭借此保证生产能在正常的状态下得以运转 ，最终达到对生产效率的提高 ；。

这是编号27的第(2)条，则本发明当中所说的那个十字包，得以适当地朝着内部方向加厚轴承的外圈呀，其中一个方面呢就促使该轴承外圈整体情况下的强度得到提升了，而另一方面呢又让过渡螺塞的旋合长度得以增加起来咯，进而让稳定性方面有所增强啦，如此便不至于因为出现脱落的状况从而造成外部有 in 的那种情况咯"，;。

28.（3）本发明的十字包，不会因调整垫长时间磨损以后所产生的各种金属或者是非金属的细小粉末，而导致辊道的磨损速度在原有基础上加快；。

在本发明的十字包那里，十字轴的端面不存在接触情形，不必采用磨削加工方式，通常用车削就行，如此一来降低了机加工成本。

附图说明

下面来结合附图以及实施例，对本发明的技术方案给其作进一步的详细的完整完备的描述，然而应当清楚知道，这些附图仅仅只是针对解释目的而专门所设计的，所以是绝不能作为本发明范围的限定依据的。除此之外，除非格外特意专门特别指出，这些附图仅仅意图意在概念性地说明此处所描述的结构构造情况而已，并且并非理所应当必须要依比例来进行绘制的。

31.图1为现有技术的十字包使用状态图；

32.图2为现有技术的十字包结构意图；

33.图3为本发明的十字包结构示意图；

34.图4为图3的a部放大图；

35.图5为图3的b部放大图；

36.图6为本发明的十字包立体结构示意图；

37.图7为本发明的轴承外圈设计示意图；

38.图8为本发明的轴承外圈径向壁厚设计示意图；

39.图9为本发明的轴承外圈轴向壁厚设计示意图。

40.附图标记说明：

41.11，是密封圈；111 ，为外端面；12 ，称十字轴；121 ，是轴头；122 ，呈凹槽；123 ，乃第一圆弧侧壁；13 ，是滚子；14 ，为轴承外圈；141 ，是内锥孔；142 ，呈内台阶；144 ，为端面螺纹；145 ，乃第一结合部；146 ，为第二结合部；147 ，为第三结合部；而凸台是 148 ；再是 149 名为的第二圆弧侧壁；15 是挡圈；16 ，称过渡螺塞；17 是油嘴；还有 18 乃是带有如下结构的迷宫结构，其包括称为平直段的 181 ，名为过渡段的182 ，标号为弯曲段的183 。 。

具体实施方式

这部分详细阐述对应本发明的，有一系列示例性施例参考了特定附图，但对于那些附图在本发明构成之中是作为示例来展出的，这些施例参照且构成了本领域范围内技术使用人员能够有效运用说明来实施创造发明的一部分结构参考。然而值得明确的是，应当在深入理解领悟的基础上，充分明白并认可在不出现任何偏移本作品自身主题精神相关要领，不存在任何触犯超越当前范围界限的情况下，能够实现其他性质同类事例。并且，在这一整体期间能够伴随衍生出针对本发明进行各式各样变更的情况，与此同时要理解的是这些情况也不会背离基本发明精神要领所规划限定的范围界限。下文针对本发明实施例给出的更详尽描述，并非用来限定所要求的该发明之范围，而仅是用以举例，且不限制有关发明特点与特征的描述，目的是提出执行此发明的最佳形式，足够并可以令本领域技术人员实施该发明。所以，该发明的范围惟独由所附属权利要求予以限定。

在下文中，对于本发明的详细讲述所述，可以结合附图来更优地进行理解此情况，在此情形里，本发明的那些相关元件以及特征均是由附图标记实施标识的。

44. 现有技术当中的十字包结构，具体详见附图2。其中，十字轴轴颈为圆柱体，轴承外圈内壁同样是圆柱体，而滚子是标准的圆柱滚子。密封圈装在轴承外圈靠近外侧的内台阶处，调整垫则安放在轴承外圈靠近内侧的台阶上。带有滚子、密封圈以及调整垫的轴承外圈，套入到十字轴的轴径上边，其径向，由滚子群形成的内圈与十字轴轴径接触进行限制，其轴向，由调整垫靠近外侧的端面与十字轴端面贴合加以限制。

45、因为受十字包回转半径限制的缘故影响，所以轴承外圈的壁厚被外加厚给限制住了，故而造成轴承外圈端面承载处的壁厚呈现较薄状态，在遇到往复冲击的时候，就比较容易因产生疲劳损失从而碎裂；其一，十字轴端面的面积比较大，这不但导致机加工磨削的工时由此增加上来，而且成本因此提高了；其二，相较于合金钢材质的十字轴，用作调整垫的材料即尼龙或者合金铜以及其它非金属材料处于较软状态，此种情况易促使其出现磨损现象，而磨损后所产生的金属或者非金属各种粉末，还会凭借作为动力输送的油脂一起进入到底层的辊道里面去，进而加快辊道朝着磨损方向发展的速度。

46.实施例1

如图3所示至图6这个状况而言，隶属于本实施例里的十字包，包含着十字轴12，有转动部件，还有密封部件，另外有进油部件以及挡圈15 。

48. 在当前这个实施里面，所说的十字轴12是包含轴头121的，轴头121这一部分呢，其端面是沿着中心位置形成了凹槽122的，这个凹槽122它的深度是处于0.1乘以滚子长至0.3乘以滚子长毫米这个范围之内的，更青睐的是这个凹槽122的深度为0.2乘以滚子长 这个具体状况 哎 的情况。

mm；所说的凹槽122有着第一圆弧侧壁123，此第一圆弧侧壁123打造出一个环形的弧面。十字轴12的轴径被设计成圆锥体，它靠近端面那里的外径小，靠近颈部那里的外径大，类似圆柱销这样。

49. 进一步而言，所述转动部件是套装于所述轴头121之上的，它包含滚子13以及轴承外圈14，所述挡圈15是设置在轴承外圈14之上的，所述滚子13处在所述轴承外圈14的内锥孔141当中，沿着内锥孔141的内壁呈均匀分布状态；具体来讲，轴承外圈14与滚子13相接触的内孔设计成锥孔，它向外的孔口较大，而向内的孔口较小，类似碗口的形状；所述滚子13的内母线与十字轴12的轴头121外圆相切。

上述的锥孔141，锥度大小的建议范围是在1：30至1：50 ，进行换算，得出α等于0.572 。

～0.955

51.十字轴正在传递扭矩，轴向冲击合力作用到圆锥那儿，圆锥表面上的合力是f，因为有锥度设计，所以会产生两个分力，一个径向的，一个轴向的，径向分力是f1，轴向分力是f2，如图7所示。

52.f1＝f*cosα(公式1)；

53.f2＝f*sinα(公式2)；

在公式 1 那里，要是α越小的话，那所计算出来的 f1 就越大，不然的话情况是相反的呀；在公式 2 那儿，要是α越小，计算得出的 f2 却是越小，不然其情况就同上述相反了。

按照行业标准 jb/t5513 里所描述的情况，通常轴承外圈跟叉头轴承孔被设计成为过盈配合 ，如此便能理解成为轴承外圆跟叉头保持相对固定 ，进而形成一个整体 ，这样便能够承受比较大的径向力 ；从受力的角度上来作分析 ，当α选取了一个较小的数值之际 ，轴承外圆所承受的径向力 f1 较大 ，而轴向冲击力 f2 较小 。

56.十字轴于轴向冲击出现之际，所有作用皆处于轴承外圆端面处，由是存有调整垫安装的凹槽以及回转直径这类设计，通常端面壁厚均不会过于厚实，遭受轴向冲击反复施加的影响，金属容易产生疲劳，最终致使破坏。

57. 然而锥度是不可以设计得过小的，在锥度变得越小的情况之下，径向误差所产生的变化，对于轴向定位的影响将会是非常大的，好比在锥度为1：30这样的情形时，一旦直径出现每1mm的变化，那么长度也会相应地有30mm的变化了。

一般情况下，轴承内孔是经过磨削加工的，十字轴外圆也是经磨削加工获得，磨削精度可以达到it4级至it5级这种状态，举个例子来说，要是直径为φ200，it5时的公差带为0.02mm这种情况，当锥度是1：30的时候，在这一状态下长度会出现变化，其变化量为0.6mm的表现，当锥度为1：50时，对应长度的变化量就变为1mm的情况。

因此，要保障锥度能够实现极佳的定位，在长度方向层面，需要开展最小间隙达到1.5mm的设计工作。对于内外锥圆面，均采用磨削这种加工方式，并定制特定的锥度规。运用这个锥规来判定锥度在加工之后是不是处于合格状态，跟图7所呈现的状况一样，主要针对l1及接触率展开检测。

60. 当中，所说的轴承外圈14，其涵盖第一结合部145、第二结合部146和第三结合部147，第一结合部145、第二结合部146以及第三结合部147是一体成型的。其中，第三结合部147的内侧朝着内延伸，形成了凸台148，凸台148的高度是0.5倍的凹槽122深度。

‑‑

1，有凹槽122，其深度为mm，122这个深度数值。优选的情况是，凸台148的高度为，是0.75乘以凹槽122深度mm这个数值，存在这样一种设置。所述凸台148跟凹槽122之间形成了迷宫结构18，由此增加储油空间，能便于进行加注油脂以及储油这两个操作；所述凸台148具备第二圆弧侧壁149，该第二圆弧侧壁149营造出一个呈环形的弧面状态。

61.本发明在设计之际，十字轴12的轴头121的端面，与轴承外圈14的内端面，形成了间隙，因此呢，当把轴承外圈14这个部件套装进十字轴12一直到轴向停止的时候，十字轴12的端面，始终和轴承外圈14的内端面不接触，以此保证轴径与滚子13接触良好。

图4中所示的迷宫结构18，包括平直段181、还有过渡段182以及弯曲段183 ，鉴于十字轴12长时间高速转动，轴头121发生了一定程度的上下轻微振动，并且有可能在凹槽122与凸台148中间产生摩擦，在不干扰轴承外圈14实现轴向定位的情况中，此情形下过渡段182是由平直段181向弯曲段183呈水滴形状逐步扩展，而且弯曲段183的最小尺寸，是通过现场使用反馈以及关联理论分析后的内容 。

具体而言，存在间隙为1.5mm，所述第一圆弧侧壁123，与第二圆弧侧壁149，二者共同构成水滴结构。

可以看出，凹槽一百二十二和凸台一百四十八之间间隙比较大，能够有效避免摩擦，除此以外，可以充分凭借十字轴十二的高速转动，致使润滑油脂迅速穿过水滴形结构，防止因阻力得以增大致使润滑油脂输入出现不畅这样的问题 。

64. 因为本发明的十字包中十字轴12的端面没有接触的情况，所以能够适当地朝着内部方向设计凹槽122，与此同时，轴承外圈14的内壁也可以向着内部以适当的方式加厚，详细情况表述如下：

65.1)径向壁厚增加值，如图8所示：

66.δ＝bx-bo；bo为原设计径向壁厚；

67.bx＝lx*tanα；bx为距离端面lx长度壁厚值；

68.2)轴向壁厚增加值，如图9所示：

69.δ＝by-b1；b1为原设计轴向壁厚；

70.by等于b1加上通过将b2加上b3再减去b4得到的结果；b2的值有着调整垫壁厚值这个定义；b2的值有着调整垫壁厚值这个阐述；b3在数值意义上是凸台设计高度；b4所代表的是缝隙值 。

更进一步来说，如同图5显示的那样，轴承外圈14的壁厚朝着内部加厚，一方面这就提高了轴承外圈14整个的强度，另一方面这种加厚又增加了过渡螺塞16的旋合长度，进而增加了稳定性，不至于因为其脱落而导致外部水渍进入。

上述那种设计，更体现出便于进行油脂加注操作以及储油的特性，在开始注油这个行为发生的时候，鉴于十字轴 12 中部拥有较大空间，油脂会首先 (full-ing 这种表达并不规范，可以改为“充满”)整个十字轴 12 的中部，随后进一步地分散至各个轴头 121，经由迷宫结构 18流向滚子 13 的缝隙中，由于迷宫结构 18 所开展(这里词语搭配不当，应该为“设计”)的设计，油脂也就更加易于保留在于那一端面上，借助旋转带来的离心力这一个手段长久地为辊道去运输输送油脂，基于此进而提高了十字包其自身的使用寿命。

挡圈15是现有技术这一范畴的，公开号为有关卡环式限位十字包总成结构，这里就不再进行重复的介绍情况啦，它存在的目的在于，要去限定那十字包在叉头所占据的轴向方面位置呢，标点符号 。

在本实施当中，密封部件被套装到轴头 121 上边，存在包括在其中的密封圈 11 。那个密封圈 11 是取自市场能够买得到的已有物品。该密封圈 11 被放置于轴承外圈 14 的内台阶 142 区域。密封圈 11 的骨架外圆与上述轴承外圈 14 的内圆呈现共同轴线状态，且密封圈 11 的骨架外部那个端面 111 会和轴承外圈 14 内台阶 142 的端面达成贴合模样;所述密封圈 11 的唇口会和十字轴 12 颈部位置的圆角碰面(通常会配置大概 0.5 的压量，其任务是确保达到优越的密封效果)。

在本实施当中，进油的部件含有过渡螺塞16以及油嘴17 ，过渡螺塞16被安置在轴承外圈14端面螺纹144之内，油嘴17被设置于那个过渡螺塞16之中；过渡螺塞16螺纹的尾部平面跟轴承外圈14外侧的端面相贴合。

需要提及的是，本发明中的十字包把调整垫给取消掉是这样的，轴承的外圈14两端面并非触碰那样子，因而不会遭受就轴向冲击所带来的情况影响；另外呢，十字轴12的平面不用有接壤那回事，不必要进行磨削这种加工操作，通常情况下车削就行能够达成，这才使得机加工成本降低达到这种目的；同时鉴于不存在调整垫这种要件，主要的接触位置存于辊道这个地方，而滚子13这儿同十字轴12表面其二者的硬度呈现很高的状况（一般是在hrc61相近的程度），只要保证润滑处于良好状况，就不会冒出无数的金属粉末现象发生。