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CN108223566B - 一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承 - Google Patents

一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承 Download PDF

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CN108223566B CN201810113311.7A CN201810113311A CN108223566B CN 108223566 B CN108223566 B CN 108223566B CN 201810113311 A CN201810113311 A CN 201810113311A CN 108223566 B CN108223566 B CN 108223566B
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Abstract

本发明公开了一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承，包括无软带外圈、尺寸大小相等的无软带第一内圈和无软带第二内圈，无软带第一内圈与无软带第二内圈对称设置且通过螺栓进行连接，无软带第一内圈与无软带第二内圈组合形成内圈结构，无软带外圈的周向内侧有两个对称且倾斜设置的无软带第一滚动工作面，内圈结构的周向外侧设置有与无软带外圈的滚动工作面对应的、并且无软带第二滚动工作面，本发明对滚道表面的加热和冷却同时进行，不会产生无软带区域，因此不会因为二次加热导致的滚道表面产生裂纹，也没有经过淬火形成的低硬度区域，同时也简化了回转支承热处理的步骤，提高工作效率，有利于回转支承使用寿命的延长。

Description

一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承
技术领域
本发明属于回转支承技术领域，具体涉及一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承。
背景技术
大锥角双列圆锥滚子回转支承轴承是由内外圈和滚动体等构成的能够承受综合载荷的大型轴承，可以同时承受较大的轴向、径向负荷和倾覆力矩。回转支承应用于各种工程机械及旋转工作台，是工程机械回转机构的重要组成部分，对其滚道淬火质量有着很高的要求，一般要求其表面有较高的硬度和耐磨性，而滚道内部的材料仍保持原来的韧性组织。对于大直径的回转支承通常采用中频感应淬火的方法，由于中频感应淬火具有加热速度快，效率高，无污染而被广泛应用于回转支承的表面感应淬火中。传统的滚道表面中频感应淬火机构虽然种类繁多，优点也各不相同，但始终无法解决感应淬火软带的问题。
淬火软带是淬火设备感应器开始淬火的起始位置与结束位置之间存在的一个盲区，为了防止二次加热导致的滚道表面产生裂纹而没有经过淬火形成的低硬度区域。由于现有的工艺无法避免淬火软带的产生，在回转支承安装时必须考虑载荷的方向，因此需要将软带位置尽量放在非主要的承载区域，防止软带与滚子接触区域在运动承载过程中过渡磨损而导致回转支承的整体报废，但是这样的操作方式限制了回转支承的使用范围，也降低了回转支承的使用寿命，增加设备的后期维护成本，成为制约我国回转支承企业发展的重要因素。
现有技术中为了避免出现淬火软带，将工件夹紧固定好之后，利用中频感应淬火装置沿着特定的导轨对回转支承外表面进行加热淬火，这种工作方式需要花费大量的准备工作时间，工作效率低下，不能够解决大锥角双列圆锥滚子回转支承热处理过程中存在的软带问题，造成回转支承轴承的使用寿命短暂，增大了企业维护成本。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供一种无软带三排圆柱滚子回转支承轴承，利用本发明对大锥角双列圆锥滚子轴承的内外圈的工作表面进行淬火，解决了传统大直径回转支承存在软带的问题，提高回转支承热处理的效率和质量，有利于回转支承轴承使用寿命的延长。
本发明所采用的技术方案是：一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承，包括无软带外圈、尺寸大小相等的无软带第一内圈和无软带第二内圈，无软带第一内圈与无软带第二内圈对称设置且通过螺栓进行连接，无软带第一内圈与无软带第二内圈组合形成内圈结构，无软带外圈的周向内侧有两个对称且倾斜设置的无软带第一滚动工作面，内圈结构的周向外侧设置有与无软带外圈的滚动工作面对应的无软带第二滚动工作面，无软带第一滚动工作面与无软带第二滚动工作面之间安装有滚动单元。
所述滚动单元包括第一保持架垫圈、滚子、支柱和第二保持架垫圈，滚子的外径分别与无软带第一滚动工作面和无软带第二滚动工作面相接触，第一保持架垫圈和第二保持架垫圈分别位于滚子的两个端面位置，第一保持架垫圈和第二保持架垫圈通过贯穿于滚子中心的支柱相连接。
所述无软带外圈的厚度方向上贯穿设置有绕无软带外圈轴心均匀分布的安装孔。
所述无软带第一内圈与无软带第二内圈组合后的总高度大于无软带外圈的厚度。
所述无软带外圈、无软带第一内圈和无软带第二内圈均为42GrMo材质，该材质属于超高强度钢，具有高强度和韧性，淬透性较好，无明显的回火脆性，在经过表面淬火之后能够提高回转支承的使用性能，使轴承运转稳定可靠，延长其使用寿命，降低维修和维护成本。
本发明还提供一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承的外圈、第一内圈以及第二内圈的淬火方法，包括以下步骤：
步骤一、工件的定位：分别将回转支承的外圈、第一内圈、第二内圈水平安装在机床的工作平台上，并将其进行固定；
步骤二、确定工件的圆心位置：机床主轴上安装有测距传感器，利用测距传感器对工件的外圆周表面或内圆周表面的不同位置进行距离测量，确定工件的圆心坐标，将坐标值记录并存储在机床控制系统内，根据该坐标值确定出感应加热器的起点位置、终点位置以及感应加热器的运动半径；
步骤三、工件的加热与冷却：在初始位置，安装在机床移动装置上的两个感应加热器同时位于起始零点，且两个感应加热器之间的距离为2mm，感应加热器靠近滚道表面，淬火时，两个感应加热器同时通电，两个感应加热器自零点位置分别向相反的方向以相同的速度移动至终点，移动过程中，两个感应加热器移动圆弧的中点与工件的圆心保持同心，在到达终点时，两个感应加热器停止移动且两个感应加热器相距2mm；在感应加热器对滚道表面进行加热的过程中，安装在机床上的两个冷却装置以与两个感应加热器同样的运动轨迹同时对已经加热的滚道表面进行冷却，滚道表面上每一点的加热与冷却的时间间隔均相等；两组感应加热器对终点位置进行加热并撤离滚道表面后，感应加热器断电，停止加热，两个冷却装置在终点位置对滚道表面进行冷却后，撤离滚道表面，完成回转支承的整个淬火过程，即得到无软带外圈、无软带第一内圈、无软带第二内圈。
所述步骤二中的测距传感器为超声波测距传感器、激光测距传感器或红外测距传感器，控制系统为PLC编程系统。
所述步骤三中的滚道表面为第一滚动工作面或第二滚动工作面。
所述步骤三中的感应加热器为中频感应器，加热电流频率为2500-8000Hz，感应加热器与工件滚道表面的距离为2-3mm。
所述步骤三中，冷却装置的冷却介质为水、水溶液或矿物油。
其中步骤一中，将工件进行水平放置的目的是为了使工件的中心轴线与工作台保持垂直，从而使感应加热器在工作的过程中，始终在同一水平线上进行移动，减少工作人员在编程过程中所花费的时间，既保证了工作效率也降低工作人员的工作难度，并且可以使工件在后续的加热和冷却工艺，受热和冷却均匀，从而达到在最终产品的优异性能。
其中步骤二中，设置测距传感器的目的是为了快速的找出工件的圆心，确定圆心的实际坐标值，结合工件的待淬火滚道半径从而得出感应加热器的位置，在控制系统上快速的编入两个感应加热器运动轨迹的程序，达到在淬火过程中，感应加热器与待淬火表面之间的间距始终不变的目的，有利于提高淬火的效率和淬火的质量, 也是为了使工件在后续的加热和冷却工艺，受热和冷却均匀，从而达到在最终产品的优异性能。
其中步骤三是将两个感应加热器在起始零点位置同时感应淬火，在终点相遇位置同时感应淬火，代替了传统单个感应加热器从起点开始，绕工作表面一圈后，终点与起点之间存在时间差而存在的软带问题，由于本发明加热和冷却同时进行，不会产生无软带区域，因此不会因为二次加热导致的滚道表面产生裂纹，也没有经过淬火形成的低硬度区域。
其中步骤三中，淬火时，两个感应加热器同时通电，两个感应加热器自零点位置分别向相反的方向以相同的速度移动至终点，移动过程中，两个感应加热器移动圆弧的中点与工件的圆心保持同心；这样设置的目的是：可以使感应加热器在移动过程中距离滚道表面之间的距离始终保持相等，感应加热器通电后，可以对滚道表面的淬火，在淬火过程中，由于感应加热器的移动速度相同，距离滚道表面的距离相等，能够保证两个感应加热器的移动角度和距离相等，使滚道表面每一点所加热的时间相等，使滚道淬火表面受热均匀，从而保证淬火之后每一点位置上的硬度相同，提高淬火的质量。
其中步骤三中，在感应加热器对回转支承的滚道进行加热的过程中，安装在机床上的两个冷却装置以与两个感应加热器同样的运动轨迹同时对已经加热的滚道表面进行冷却，滚道上每一点的加热与冷却的时间间隔均相等；这样设置的目的是：能够以相同的时间间隔对已经加热的滚道表面进行冷却，提高冷却的效果，使滚道受热与冷却同步且均匀，从而有利于整个淬火质量的提高。
其中步骤三中，安装在机床移动装置上的两个感应加热器同时位于起始零点，且两个感应加热器之间的距离为2mm；在到达终点时，两个感应加热器停止移动且两个感应加热器相距2mm；这样设置的目的是为了防止两个感应加热器距离过近而造成设备发生结构上的碰撞，降低作业的难度，另外一方面是由于距离大于2mm后，由于两个感应加热器之间的距离相距太远，会使加热的盲区加大，尤其是遇到大型轴承时，热量无法传到加热的盲区，那么轴承此处的温度不够的话，就达不到淬火的要求，淬火的质量难以保证，从而影响最终产品的质量。
本发明的有益效果：
本发明操作工艺简单、方便，可在淬火之前对回转支承的中心进行定位，保证感应加热器和冷却装置运动的精确性，通过两个感应加热器同时向相反方向运动而实现回转支承滚道的无软带热处理过程，本发明对滚道表面的加热和冷却同时进行，不会产生无软带区域，因此不会因为二次加热导致的滚道表面产生裂纹，也没有经过淬火形成的低硬度区域，同时也简化了回转支承热处理的步骤，提高工作效率，有利于回转支承使用寿命的延长。
附图说明
图1为本发明回转支承轴承的结构示意图；
图2为本发明回转支承轴承无软带外圈的截面示意图；
图3为本发明回转支承轴承内圈结构的截面示意图；
图4为本发明的回转支承轴承第一内圈淬火的原理图；
图5为本发明的回转支撑轴承第一内圈淬火之前的截面图；
图6为本发明的回转支承轴承外圈淬火的原理图；
图7为本发明的回转支撑轴承外圈淬火之前的截面图。
图中标记：1、无软带外圈；1-1、外圈；2、无软带第一内圈；2-1、第一内圈；3、无软带第二内圈；3-1、第二内圈；4、滚子；5、第一保持架垫圈；6、第二保持架垫圈；7、支柱；8、安装孔；9、无软带第一滚动工作面；9-1、第一滚动工作面；10、无软带第二滚动工作面；10-1、第二滚动工作面；11、感应加热器；12、冷却装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
实施例一、
如图1-3所示，一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承，包括无软带外圈1、尺寸大小相等的无软带第一内圈2和无软带第二内圈3，无软带外圈1、无软带第一内圈2和无软带第二内圈3均为42GrMo材质，无软带第一内圈2与无软带第二内圈3对称设置且通过螺栓进行连接，无软带第一内圈2与无软带第二内圈3组合形成内圈结构，内圈结构的厚度大于无软带外圈1的厚度，无软带外圈1的周向内侧有两个对称且倾斜设置的无软带第一滚动工作面9，内圈结构的周向外侧设置有与无软带外圈1的滚动工作面对应的无软带第二滚动工作面10，无软带第一滚动工作面9与无软带第二滚动工作面10之间对称安装有滚动单元，滚动单元包括第一保持架垫圈5、滚子4、支柱7和第二保持架垫圈6，滚子4的外径分别与无软带第一滚动工作面9和无软带第二滚动工作面10相接触，第一保持架垫圈5和第二保持架垫圈6分别位于滚子4的两个端面位置，第一保持架垫圈5和第二保持架垫圈6通过贯穿于滚子4中心的支柱7相连接。
所述无软带外圈1的厚度方向上贯穿设置有绕无软带外圈1轴心均匀分布的安装孔8。
如图4-5所示，一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承的第一内圈2-1的淬火方法，包括以下步骤：
步骤一、工件的定位：将回转支承的第一内圈2-1水平安装在机床的工作平台上，并将其进行固定；
步骤二、确定工件的圆心位置：机床主轴上安装有测距传感器，测距传感器为超声波测距传感器，利用测距传感器对工件的外圆周表面或内圆周表面的不同位置进行距离测量，确定工件的圆心坐标，将坐标值记录并存储在机床控制系统内，控制系统为PLC编程控制系统，根据该坐标值确定出感应加热器11的起点位置、终点位置以及感应加热器11的运动半径；
步骤三、工件的加热与冷却：在初始位置，安装在机床移动装置上的两个感应加热器11同时位于起始零点a位置，且两个感应加热器11之间的距离为2mm，感应加热器11靠近滚道表面，该滚道表面为第二滚动工作面10-1，且与滚道表面之间间距为2mm，淬火时，两个感应加热器11同时通电，加热电流频率为2500Hz，属于中频感应器，两个感应加热器11自零点a位置分别向相反的方向以相同的速度移动至终点b，移动过程中，两个感应加热器11移动圆弧的中点与工件的圆心保持同心，在到达终点b位置时，两个感应加热器11停止移动且两个感应加热器11相距2mm；在感应加热器11对滚道表面进行加热的过程中，安装在机床上的两个冷却装置12以与两个感应加热器11同样的运动轨迹同时对已经加热的滚道表面进行冷却，冷却装置12的介质为水，滚道表面上每一点的加热与冷却的时间间隔均相等；两组感应加热器11对终点b位置进行加热并撤离滚道表面后，感应加热器11断电，停止加热，两个冷却装置12在终点b位置对滚道表面进行冷却后，撤离滚道表面，完成回转支承的整个淬火过程，即得到无软带第一内圈2。
实施例二、
如图1-3所示，一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承，包括无软带外圈1、尺寸大小相等的无软带第一内圈2和无软带第二内圈3，无软带外圈1、无软带第一内圈2和无软带第二内圈3均为42GrMo材质，无软带第一内圈2与无软带第二内圈3对称设置且通过螺栓进行连接，无软带第一内圈2与无软带第二内圈3组合形成内圈结构，内圈结构的厚度大于无软带外圈1的厚度，无软带外圈1的周向内侧有两个对称且倾斜设置的无软带第一滚动工作面9，内圈结构的周向外侧设置有与无软带外圈1的滚动工作面对应的无软带第二滚动工作面10，无软带第一滚动工作面9与无软带第二滚动工作面10之间对称安装有滚动单元，滚动单元包括第一保持架垫圈5、滚子4、支柱7和第二保持架垫圈6，滚子4的外径分别与无软带第一滚动工作面9和无软带第二滚动工作面10相接触，第一保持架垫圈5和第二保持架垫圈6分别位于滚子4的两个端面位置，第一保持架垫圈5和第二保持架垫圈6通过贯穿于滚子4中心的支柱7相连接。
所述无软带外圈1的厚度方向上贯穿设置有绕无软带外圈1轴心均匀分布的安装孔8。
如图6-7所示，一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承的外圈1-1淬火方法，包括以下步骤：
步骤一、工件的定位：将回转支承的外圈1-1水平安装在机床的工作平台上，并将其进行固定；
步骤二、确定工件的圆心位置：机床主轴上安装有测距传感器，测距传感器为红外测距传感器，利用测距传感器对工件的外圆周表面或内圆周表面的不同位置进行距离测量，确定工件的圆心坐标，将坐标值记录并存储在机床控制系统内，控制系统为PLC编程控制系统，根据该坐标值确定出感应加热器11的起点位置、终点位置以及感应加热器11的运动半径；
步骤三、工件的加热与冷却：在初始位置，安装在机床移动装置上的两个感应加热器11同时位于起始零点a位置，且两个感应加热器11之间的距离为2mm，感应加热器11靠近滚道表面，该滚道表面为第一滚动工作面9-1，且与滚道表面之间间距为3mm，淬火时，两个感应加热器11同时通电，加热电流频率为5000Hz，属于中频感应器；两个感应加热器11自零点位置分别向相反的方向以相同的速度移动至终点b，移动过程中，两个感应加热器11移动圆弧的中点与工件的圆心保持同心，在到达终点b位置时，两个感应加热器11停止移动且两个感应加热器11相距2mm；在感应加热器11对滚道表面进行加热的过程中，安装在机床上的两个冷却装置12以与两个感应加热器11同样的运动轨迹同时对已经加热的滚道表面进行冷却，冷却装置12的介质为矿物油，滚道表面上每一点的加热与冷却的时间间隔均相等；两组感应加热器11对终点b位置进行加热并撤离滚道表面后，感应加热器11断电，停止加热，两个冷却装置12在终点b位置对滚道表面进行冷却后，撤离滚道表面，完成回转支承的整个淬火过程，即得到无软带外圈1。

Claims (9)

1.一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承，其特征在于：包括无软带外圈、尺寸大小相等的无软带第一内圈和无软带第二内圈，无软带第一内圈与无软带第二内圈对称设置且通过螺栓进行连接，无软带第一内圈与无软带第二内圈组合形成内圈结构，无软带外圈的周向内侧有两个对称且倾斜设置的无软带第一滚动工作面，内圈结构的周向外侧设置有与无软带外圈的滚动工作面对应的无软带第二滚动工作面，无软带第一滚动工作面与无软带第二滚动工作面之间安装有滚动单元，滚动单元包括第一保持架垫圈、滚子、支柱和第二保持架垫圈，滚子的外径分别与无软带第一滚动工作面和无软带第二滚动工作面相接触，第一保持架垫圈和第二保持架垫圈分别位于滚子的两个端面位置，第一保持架垫圈和第二保持架垫圈通过贯穿于滚子中心的支柱相连接，无软带外圈的厚度方向上贯穿设置有绕无软带外圈轴心均匀分布的安装孔；
所述无软带外圈、无软带第一内圈和无软带第二内圈的淬火方法，包括以下步骤：
步骤一、工件的定位：分别将回转支承的外圈、第一内圈、第二内圈水平安装在机床的工作平台上，并将其进行固定；
步骤二、确定工件的圆心位置：机床主轴上安装有测距传感器，利用测距传感器对工件的外圆周表面或内圆周表面的不同位置进行距离测量，确定工件的圆心坐标，将坐标值记录并存储在机床控制系统内，根据该坐标值确定出感应加热器的起点位置、终点位置以及感应加热器的运动半径；
步骤三、工件的加热与冷却：在初始位置，安装在机床移动装置上的两个感应加热器同时位于起始零点位置，感应加热器靠近滚道表面，淬火时，两个感应加热器同时通电，两个感应加热器自零点位置分别向相反的方向以相同的速度移动至终点，移动过程中，两个感应加热器移动圆弧的中点与工件的圆心保持同心，在到达终点时，两个感应加热器停止移动；在感应加热器对滚道表面进行加热的过程中，安装在机床上的两个冷却装置以与两个感应加热器同样的运动轨迹同时对已经加热的滚道表面进行冷却，滚道表面上每一点的加热与冷却的时间间隔均相等；两组感应加热器对终点位置进行加热并撤离滚道表面后，感应加热器断电，停止加热，两个冷却装置在终点位置对滚道表面进行冷却后，撤离滚道表面，完成回转支承的整个淬火过程，即得到无软带外圈、无软带第一内圈、无软带第二内圈。
2.根据权利要求1所述的一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承，其特征在于：无软带第一内圈与无软带第二内圈组合后的总高度大于无软带外圈的厚度。
3.根据权利要求1所述的一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承，其特征在于：无软带外圈、无软带第一内圈和无软带第二内圈均为42GrMo材质。
4.根据权利要求1所述的一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承，其特征在于：步骤二中的测距传感器为超声波测距传感器、激光测距传感器或红外测距传感器，控制系统为PLC编程系统。
5.根据权利要求1所述的一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承，其特征在于：步骤三中的滚道表面为第一滚动工作面或第二滚动工作面。
6.根据权利要求1所述的一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承，其特征在于：步骤三中的感应加热器为中频感应器，加热电流频率为2500-8000Hz，感应加热器与工件滚道表面的距离为2-3mm。
7.根据权利要求1所述的一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承，其特征在于：步骤三中，冷却装置的冷却介质为水、水溶液或矿物油。
8.根据权利要求1所述的一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承，其特征在于：步骤三中，两个感应加热器位于起始零点位置的间距为2mm。
9.根据权利要求1所述的一种无软带大锥角双列圆锥滚子回转支承，其特征在于：步骤三中，两个感应加热器到达终点位置的间距为2mm。
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