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CN107461409B - 具有感测探头的回转滚子轴承 - Google Patents

具有感测探头的回转滚子轴承 Download PDF

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CN107461409B CN201710379424.7A CN201710379424A CN107461409B CN 107461409 B CN107461409 B CN 107461409B CN 201710379424 A CN201710379424 A CN 201710379424A CN 107461409 B CN107461409 B CN 107461409B
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radial
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Abstract

本发明涉及一种回转轴承(1)，包括：内圈(2)、外圈(3)、布置在所述圈(2、3)之间以形成能够传递轴向力的轴向止推件的滚动体的至少一个列以及布置在所述圈(2、3)之间以形成能够传递径向力的径向止推件的滚动体的至少一个列。回转轴承(1)还包括用于检测内圈(2)与外圈(3)之间的相对位移和/或裂纹的感测探头(27)，所述内圈(2)包括贯通孔(26)，感测探头(27)布置在贯通孔(26)内。贯通孔(26)包括探头定位元件(31)和支撑部分(35)，探头定位元件(31)设置有定位部分(34)，感测探头(27)以面向外圈(3)的方式支撑在支撑部分(35)上。

Description

具有感测探头的回转滚子轴承
技术领域
本发明涉及滚子轴承的领域，特别是用于提升机械(例如起重机)、或任何其它大尺寸转动应用的大直径滚子轴承的领域。
背景技术
滚子轴承通常包括内圈、外圈和布置在所述圈之间的滚动体(例如滚子)的至少两个列。大直径滚子轴承通常在径向和轴向上加载有相对大的负荷。在这种情况下，参照定向(orientation)滚子轴承或回转滚子轴承(slewing roller bearing)。
专利申请FR-A1-2 694 610描述了一种回转滚子轴承，其包括布置在内圈与外圈之间的滚子的三个列，并且其中的两个列使得能够承受轴向力。滚子的第三个列使得能够承受径向力，并且被布置在内圈的圆柱形外表面与在外圈中的孔内形成的槽之间。
由于重载的原因，轴承的部件(更特别的是滚子的滚道)磨损。这种磨损导致圈相对于彼此的位移，因此导致与所述圈连接的元件的相对运动。这种不想要的运动会影响轴承和应用的正常运行，同时承受轴承圈接触和碰撞的风险。安装到所述轴承圈的其它元件也可能碰撞。还可能由重载引起轴承部件的裂纹。
通常在轴承磨损坏(wear out)时更换轴承。特别是由于机器或设施的停机需求，因此这种维护介入是昂贵的。
因此，期望在轴承圈之间的任何接触之前及时执行这种维护介入，但也不要过早执行。期望的是，仅在需要时才进行这种维护介入。
发明内容
本发明的目的是解决上述困难。提出了一种具有预测轴承磨损的有效手段(means)的回转滚子轴承，其安装、使用和维护的成本低，并具有较长的使用寿命和改善的组装过程。
为此，本发明涉及一种回转轴承，包括：内圈、外圈、布置在所述圈之间以形成能够传递轴向力的轴向止推件的滚动体的至少一个列、以及布置在所述圈之间以形成能够传递径向力的径向止推件的滚动体的至少一个列。
根据本发明，回转轴承还包括特别是用于检测内圈与外圈之间的相对位移和/或裂纹的感测探头。所述内圈包括贯通孔，所述贯通孔具有容腔，所述感测探头布置在该容腔内，所述容腔在面向外圈的外开口与位于所述外圈的反向侧的内开口之间纵向地延伸，所述内开口与所述外开口偏移(offset)。贯通孔还包括探头定位元件和支撑部分，探头定位元件布置在所述容腔内并在所述贯通孔的内开口与外开口之间设置有定位部分，支撑部分布置在外开口处并且感测探头支撑在支撑部分上，使得通过所述外开口面向外圈。
由于本发明，感测探头被设置于回转轴承，以用于监测所述轴承在其使用寿命期间的状态。可以在轴承使用寿命期间预见到损坏和裂纹的风险。可以根据感测探头测量值并仅在将要发生磨损时计划维护操作。
内开口与外开口偏移，并且这两者可以布置在内圈上的合适位置。更特别的是，当在所述轴承的贯通孔内组装时专用于容纳感测探头的内开口可以位于对操作员来说容易接近的给定位置。所述位置可以取决于回转轴承的尺寸、应用布置和固定于所述内圈的外部部件。外开口的位置将被相对于外圈精确地设定，以使得准确地检测内圈与外圈之间的相对位移。
由于设置在贯通孔内的探头定位元件，因此内开口与外开口无需相对于彼此定位。感测探头通过内开口插入，并通过所述探头定位元件的定位部分而布置在外开口处的最终位置。
本发明的另一个优点是，标准化的内圈可以容纳多种类型和尺寸的感测探头，所述定位通过特定的探头定位元件来适配。
根据本发明的有利的但非强制的其它方面，这种回转轴承可以包括以下特征中的一个或多个：
-容腔包括向内开口开口的第一部分和向外开口开口的第二部分，容腔的所述第二部分具有比第一部分大的尺寸。
-内开口被插头密封。
-外开口的尺寸大于内开口的尺寸。
-外开口被布置在所述容腔内的探头定位元件部分地封闭。
-所述探头定位元件的定位部分包括专用于供感测探头在组装时滑动的斜坡表面。
-所述贯通孔的容腔在所述内圈的前表面上纵向开口，所述贯通孔专用于通过底座在所述前表面上封闭。
-探头定位元件包括专用于固定于内圈或固定于底座的固定部分。
-感测探头是超声波探头。
-感测探头与外圈直接接触。
-插头与感测探头之间布置有预压装置，以保持感测探头与外圈之间接触。
-感测探头连接到布置在所述回转轴承外部的控制单元。
-探头定位元件包括密封装置，该密封装置包括与外圈滑动接触的至少一个密封唇。
-内圈包括内孔，内孔设置有齿轮齿，贯通通道被设置成朝向贯通孔的内开口贯通所述齿轮齿。
-布置在内圈与外圈之间并形成轴向止推件的滚动体是滚子。
-布置在内圈与外圈之间并形成径向止推件的滚动体是滚子。
附图说明
现将联系附图解释本发明，附图作为说明性示例，而不是限制本发明的目的。在附图中：
-图1是根据本发明的第一实施例的回转轴承的立体截面图；
-图2是所述回转轴承的放大截面图；
-图3是所述回转轴承的内圈的立体仰视图；
-图4是所述回转轴承的探头定位元件的立体俯视图；
-图5是所述回转轴承的插头的立体俯视图；以及
-图6是根据本发明的第二实施例的回转轴承的放大截面图。
具体实施方式
图1和图2示出了具有大直径的回转滚子轴承(slewing roller bearing)1，其特别可以用于提升机械(例如起重机)、或任何其它大尺寸的转动应用。
具有中心轴线X1的回转滚子轴承1包括：内圈2、外圈3、布置在所述圈2、3之间以形成能够传递轴向力的轴向止推件(thrust)的滚子(未示出)的两个列、和布置在所述圈2、3之间以形成能够传递径向力的径向止推件的滚子(未示出)的一个列。
在下文中，形容词“轴向”和“径向”是相对于回转滚子轴承1的中心轴线X1定义的。
内圈2与外圈3是同心的(concentric)，并沿着轴承1的转动轴线X1轴向延伸。
作为一个实施例，外圈3由两个主要部件(parts)4、5制成，这两个主要部件4、5通过任何合适的手段(means)而彼此组装，例如通过螺接而彼此组装。
外圈3包括圆柱形外表面6和阶梯孔7，阶梯孔7上分别形成有第一滚道8、第二滚道9和第三滚道10。外圈3为具有圆柱形部分3a、环形的下径向部分3b和环形的上径向部分3c的C形形状，所述阶梯孔7分别限定了第一孔部分7a、第二孔部分7b和第三孔部分7c。
第一滚道8设置于上径向部分3c。滚道8为与滚子直线接触的环形径向表面的形式。径向滚道8在具有大直径的边缘的水平(level)上延伸到(extended by)阶梯孔7的局部限定了第三滚道10的圆柱形轴向孔部分7a。
所述第三滚道10设置于圆柱形部分3a。滚道10布置在形成于孔部分7a的槽11内并朝向轴承1的外部沿径向延伸。所述槽11的基部相对于孔部分7a来说朝向外部沿径向偏移，并形成第三滚道10。轴向滚道10为与滚子直线接触的环形轴向表面的形式。
孔部分7a在第一滚道8的反向侧沿轴向延伸到下径向部分3b。第二滚道9设置于所述径向部分3b并且为与滚子直线接触的环形径向表面的形式。
内圈2包括在径向上由圆柱形孔14和外圆柱形表面15限定、在轴向上由两个相反向的侧向径向表面(lateral radial surface)16、17限定的圆柱形环形体13。圆柱形孔14设置有齿轮齿18，齿轮齿18被设计用于与相应的结构或机器或框架(未示出)配合。
圆柱形环形体13包括向外突出部分19。所述部分19从外圆柱形表面15朝向外圈3径向地突出。部分19在轴向上布置在所述外圈3的径向部分3b与3c之间。所述部分19在径向上由外圆柱形表面20限定，该外圆柱形表面20与外圈3的第三滚道10径向相对并形成了在径向上布置在所述滚道10与20之间的滚子的列用的轴向滚道。所述部分19在轴向上由作为所述圆柱形环形体13的上侧向径向表面17的延伸部的上侧向径向表面限定。所述上侧向径向表面17与外圈3的第一滚道8轴向相对并形成了在轴向上布置在所述滚道8与17之间的滚子的列用的径向滚道。所述部分19在轴向上还由下径向表面21限定，该下径向表面21与外圈3的第二滚道9轴向相对并形成了在轴向上布置在所述滚道9与21之间的滚子的列用的径向滚道。
内圈2还设置有密封圈22。所述密封圈22设置于上侧向径向表面17并朝向外圈3的上径向部分3c轴向延伸。所述密封圈22包括与所述部分3c的孔部分7c滑动接触的密封唇23。密封圈22限定了外圆柱形表面24。密封圈22通过任何合适的手段固定于内圈2。作为一个可选择的实施例，密封圈与内圈2形成一体。
向外突出部分19的滚道21与圆柱形环形体13的下侧向径向表面16在轴向上偏移。向外突出部分19的滚道20与圆柱形环形体13的外圆柱形表面15在径向上偏移。密封圈22的外圆柱形表面24与向外突出部分19的滚道20在径向上偏移。
外圈3的阶梯孔7的孔部分7a与内圈2的外圆柱形表面15形成了布置在滚道9与21之间的滚子用的径向抵接部(abutment)。外圈3的阶梯孔7的孔部分7a与密封圈22的外圆柱形表面24形成了布置在滚道8与17之间的滚子用的径向抵接部。
外圈3的下径向部分3b的孔部分7b在径向上面对内圈2的圆柱形环形体13的外圆柱形表面15。所述孔部分7b与外圆柱形表面15在径向上间隔开间隙25。
根据本发明，回转滚子轴承1的内圈2还包括径向贯通孔26，径向贯通孔26内布置有用于检测内圈2与外圈3之间的相对位移和/或所述圈2、3的裂纹(crack)的感测探头27。
如图3所示，径向贯通孔26贯穿内圈2的径向厚度地设置。贯通孔26包括朝向轴承1的中心轴线X1开口的第一内开口28。贯通孔26包括朝向外圈3开口的第二外开口29。所述外开口29在径向上面对外圈3的下径向部分3b的孔部分7b。外开口29具有比内开口28大的径向尺寸。容腔30在径向上被限定在所述内开口28与外开口29之间。容腔30包括沿内开口28径向延伸的第一部分30a和沿外开口29径向延伸的第二部分30b。由于所述开口28、29具有不同的径向尺寸，因此在容腔30内的位于容腔的第一部分30a与第二部分30b之间的结合部处限定有肩部30c。
径向贯通孔26设置于内圈2的下侧向径向表面16，所述贯通孔26开口到(openedto)所述表面16。所述贯通孔26专用于通过固定于内圈2的未示出的底座(chassis)而被在所述下径向表面16上轴向关闭。
径向贯通孔26包括布置在容腔30内的探头定位元件31。探头定位元件31从内开口28朝向外圈3径向偏移。探头定位元件31部分地封闭贯通孔26的外开口29。如图4所示，探头定位元件31包括基部部分32，基部部分32设置有专用于固定到支撑内圈2的底座支撑表面的固定装置。所述固定装置可以包括螺丝、销或任何其它合适的装置。元件31的基部部分32是径向板的形式。探头定位元件31包括从所述基部32轴向延伸并朝向内圈2的定位部分33。所述定位部分33包括径向延伸到支撑径向表面35的外斜坡表面34。斜坡表面34自贯通孔26的内开口28的底部的水平开始，更确切地说，斜坡表面34自底座支撑表面开始。斜坡表面34与中心轴线X1形成朝向内圈2的角度。斜坡表面34从内开口28的底部的水平向贯通孔26的外开口29中的上部位置倾斜。斜坡部分34通过径向表面35径向延伸直到外开口29。所述外开口29在轴向上被探头定位元件31部分地封闭以使得限定自由外开口29a。
感测探头27被内圈2中的贯通孔26容纳。感测探头27在轴向上被探头定位元件31的径向表面35支撑。感测探头27以在径向上面对外圈3的方式布置在自由外开口29a处。在所示的实施例中，感测探头27是通过外开口29与外圈3的孔部分7b径向接触的超声波探头。作为一种选择，感测探头27不接触所述外圈3，而是存在有将所述探头27与圈3分离开的轴向间隙25。所述感测探头的轴向位置(特别是径向表面35的径向位置)被精确地设定，以通过所述探头定位元件31来精确检测。
内开口28和自由外开口29a在轴向上偏移。所述自由外开口29a必须被精确地限定以使感测探头检测准确。内开口28被限定在内圈2的下径向表面16处，以用于优化定位(optimized position)。必须限定通过齿轮18的径向通道36以进入所述内开口28。在该位置，所述径向通道36易于制造并具有允许感测探头插入的最小的径向尺寸。
感测探头27可以被容易地插入到径向贯通孔26内并放置在其最终位置。更确切地说，操作者将感测探头27穿过通过所述齿轮18提供的径向通道36而朝向径向贯通孔26的内开口28沿径向插入。感测探头27被沿径向插入到容腔30内，直到探头定位元件31的斜坡表面34。感测探头在所述斜坡表面34上从所述内开口28的底部水平朝向外开口29的自由外开口29a的水平滑动。感测探头27从所述斜坡表面34滑动到径向表面35直到与外圈3的下径向部分3b的孔部分7b径向抵接为止。于是感测探头27处于其最终位置。
在图示的实施例中，内开口28被插头37密封。所述插头37通过任何合适的手段(例如通过压力配合)固定在内圈2与底座的支撑表面之间。如图5所示，所述插头37包括朝向感测探头27向径向外侧延伸的销38。所述销38形成了在径向上布置在所述插头37与感测探头27之间的弹簧39用的径向支撑件。弹簧39在感测探头27上施加径向预压负荷，以使得在圈2、3之间有相对位移的情况下确保所述探头27与外圈3之间的恒定接触。所述插头37还包括能够供电缆41穿过的贯通开口40。所述电缆41使感测探头27连接到未示出的控制单元，以使得传输感测的测量值。
图6中示出了本发明的第二实施例，在图6中相同的元件具有相同的附图标记，与图1和图2的第一实施例的区别在于，感测探头27用的支撑表面42相对于中心轴线X1倾斜。
探针定位元件31的斜坡表面34从内开口28的位于底座的支撑表面处的底部水平开始，并且通过斜坡支撑表面42进一步延伸到外开口29的自由外开口29a。于是感测探头27相对于外圈3倾斜。
所述外圈3包括设置于孔部分7c的接触表面43，所述接触表面43相对于中心轴线X1倾斜并与感测探头27垂直。
有利的是，超声波感测探头27能够更准确地测量外圈3与内圈2的相对位移，并能够更精确地测量滚道9的边缘的位移。

Claims (9)

1.一种回转轴承(1)，包括：
-内圈(2)，
-外圈(3)，
-布置在所述圈(2、3)之间以形成能够传递轴向力的轴向止推件的滚动体的至少一个列，以及
-布置在所述圈(2、3)之间以形成能够传递径向力的径向止推件的滚动体的至少一个列，
其特征在于，所述回转轴承(1)还包括用于检测所述内圈(2)与所述外圈(3)之间的相对位移和/或裂纹的感测探头(27)，所述内圈(2)包括贯通孔(26)，所述贯通孔(26)具有容腔(30)，所述感测探头(27)布置在所述容腔(30)内，所述容腔(30)在面向所述外圈(3)的外开口(29a)与位于所述外圈(3)的反向侧的内开口(28)之间纵向地延伸，所述内开口(28)与外开口(29a)偏移，所述贯通孔(26)还包括探头定位元件(31)和支撑部分(35、42)，所述探头定位元件(31)布置在所述容腔(30)内并在所述内开口(28)与所述外开口(29a)之间设置有定位部分(33)，所述支撑部分(35、42)布置在所述外开口(29a)处并且所述感测探头(27)支撑在所述支撑部分(35、42)上，使得通过所述外开口(29a)面向所述外圈(3)。
2.根据权利要求1所述的回转轴承，其特征在于，所述内开口(28)被插头(37)密封。
3.根据权利要求1或2所述的回转轴承，其特征在于，所述外开口(29)的尺寸大于所述内开口(28)的尺寸，所述外开口(29)被布置在所述容腔(30)内的探头定位元件(31)部分地封闭。
4.根据权利要求1或2所述的回转轴承，其特征在于，所述探头定位元件(31)的定位部分包括专用于供所述感测探头(27)在组装时滑动的斜坡表面(34)。
5.根据权利要求1或2所述的回转轴承，其特征在于，所述贯通孔(26)的容腔(30)在所述内圈(2)的前表面(16)上纵向开口，所述贯通孔(26)专用于通过底座在所述前表面(16)上封闭。
6.根据权利要求1或2所述的回转轴承，其特征在于，所述探头定位元件(31)包括专用于固定于内圈(2)或固定于底座的固定部分(32)。
7.根据权利要求1或2所述的回转轴承，其特征在于，所述感测探头(27)是超声波探头。
8.根据权利要求2所述的回转轴承，其特征在于，所述感测探头(27)与所述外圈(3)直接接触。
9.根据权利要求8所述的回转轴承，其特征在于，所述插头(37)与所述感测探头(27)之间布置有预压装置(39)，以保持所述感测探头(27)与所述外圈(3)之间接触。
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