CN111946736B - 一种圆锥滚子轴承 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种圆锥滚子轴承，包括：外圈、内圈、保持架和圆锥滚动体；保持架设置于外圈和内圈之间，多个圆锥滚动体设置于保持架上；保持架的外圆架、内圆架和相邻过梁形成容纳圆锥滚动体的兜孔，过梁的一端设置有卡爪，卡爪一端与过梁的上表面固定连接，卡爪另一端向过梁的下表面延伸；过梁的另一端设置有凸台；内圆架上设置有与凸台卡合的第一安装孔；外圆架上设置有与卡爪卡合的第二安装孔；过梁通过第一安装孔和第二安装孔与内圆架和外圆架连接；本发明通过将保持架中的过梁与外圆架、内圆架设置为可拆卸的形式，在不破坏保持架的前提下对轴承内部进行检修和维护，该方案结构简单，拆装方便，可大大降低轴承检修的劳动强度和检修成本。

Description

一种圆锥滚子轴承

技术领域

本发明涉及机车动车组用轴承领域，尤其涉及一种圆锥滚子轴承。

背景技术

机车车辆及动车组驱动装置，一般包括齿轮箱、抱轴箱等，通常采用单列圆锥滚子轴承配对使用，在实际工况中，要求轴承在高转速工况条件下同时承受径向与轴向载荷以及来自轨道的振动与冲击。

目前的圆锥滚子轴承，由于内圈小挡边的存在，圆锥滚子轴承装配前需对保持架进行扩张，将扩张后的保持架与滚动体通过小挡边安装到内圈中，然后采用专用收缩模具使扩张后的保持架收缩至设计要求的状态，使内圈、滚子和保持架形成不可分离的内组件；机车车辆轴承为寿命管理部件，需要定期检修更换，圆锥滚子轴承的结构使的轴承在进行检修时，内组件分解需要强行破坏保持架，劳动强度大且造成了保持架的报废，对于状态良好的轴承造成了不必要的损坏。

发明内容

本发明提供一种圆锥滚子轴承，以克服上述技术问题。

本发明提供一种圆锥滚子轴承，包括：外圈、内圈、保持架和圆锥滚动体；

所述保持架设置于所述外圈和所述内圈之间，多个所述圆锥滚动体设置于所述保持架上；所述保持架的外圆架、内圆架和相邻过梁形成容纳所述圆锥滚动体的兜孔，

所述过梁的一端设置有卡爪，所述卡爪一端与所述过梁的上表面固定连接，所述卡爪另一端向所述过梁的下表面延伸；所述过梁的另一端设置有凸台；

所述内圆架上设置有与所述凸台卡合的第一安装孔；所述外圆架上设置有与所述卡爪卡合的第二安装孔；所述过梁通过所述第一安装孔和所述第二安装孔与所述内圆架和所述外圆架可拆卸连接。

进一步地，所述内圈向圆锥滚动体的大端面的一侧设置有大挡边，所述大挡边向所述圆锥滚动体倾斜，倾斜角度λ的范围为89°30′～89°50′。

进一步地，圆锥滚动体的外圆周面母线的凸度δ的范围为0.010～0.016mm；所述圆锥滚动体的大端面的曲率半径SR范围为0.775ρ_P～0.955ρ_P，ρ_P为大挡边为圆弧型时的曲率半径。

进一步地，所述圆锥滚动体的外圆周面的母线为对数曲线形状。

进一步地，所述外圈和内圈朝向所述圆锥滚动体的内壁分别设置有外滚道面和内滚道面；所述外滚道面和内滚道面的素线为对数曲线形状。

进一步地，所述圆锥滚动体的大端面为球基面。

进一步地，所述保持架为低碳钢板冲压成型，所述钢板厚度为3mm～7mm。

本发明通过将保持架中的过梁与外圆架、内圆架设置为可拆卸的形式，在不破坏保持架的前提下对轴承内部进行检修和维护，该方案结构简单，拆装方便，可大大降低轴承检修的劳动强度和检修成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例整体结构示意图；

图2为本发明实施例圆锥滚动体结构示意图；

图3为本发明实施例圆锥滚动体和大挡边的侧视图和俯视图的对照图；

图4为本发明实施例保持架结构示意图；

图5为本发明实施例过梁结构示意图；

图6为本发明实施例兜孔与圆锥滚动体的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种圆锥滚子轴承，如图1所示，包括：外圈1、内圈2、保持架3和圆锥滚动体4；

所述保持架3设置于所述外圈1和所述内圈2之间，多个所述圆锥滚动体4设置于所述保持架3上；所述保持架3的外圆架3.1、内圆架3.2和相邻过梁3.3形成容纳所述圆锥滚动体4的兜孔3.4，

如图5所示，所述过梁3.3的一端设置有卡爪3.3.1，所述卡爪3.3.1一端与所述过梁3.3的上表面固定连接，所述卡爪3.3.1另一端向所述过梁3.3的下表面延伸；所述过梁3.3的另一端设置有凸台3.3.2；

如图4所示，所述内圆架3.2上设置有与所述凸台3.3.2卡合的第一安装孔3.1.1；所述外圆架3.1上设置有与所述卡爪3.3.1卡合的第二安装孔3.2.1；所述过梁3.3通过所述第一安装孔3.1.1和所述第二安装孔3.2.1与所述内圆架3.2和所述外圆架3.1可拆卸连接。

保持架3的过梁3.3为多个，其中一个或多个过梁3.3的两端分别设置有卡爪3.3.1和凸台3.3.2；过梁3.3的过梁端面3.3.3与内圆架1的内表面紧密贴合，配合过盈量在0.1～0.3mm间。在安装过梁3.3时，先将凸台3.3.2插入第一安装孔3.1.1内，然后借助工具将卡爪3.3.1装入第二安装孔3.2.1中；拆卸过梁3.3时按反向顺序操作。通过将保持架中的过梁与外圆架、内圆架设置为可拆卸的形式，拆卸过梁和圆锥滚动体4，通过兜孔3.4旋转观察轴承内圈滚道状态与其他圆锥滚动体4的工作状态，在不破坏保持架的前提下对轴承内部进行检修和维护，该方案结构简单，拆装方便，可大大降低轴承检修的劳动强度和检修成本。

进一步地，所述内圈2向圆锥滚动体4的大端面的一侧设置有大挡边2.2，所述大挡边2.2向所述圆锥滚动体4倾斜，倾斜角度λ的范围为89°30′～89°50′。进一步地，圆锥滚动体4的外圆周面4.1母线的凸度δ的范围为0.010～0.016mm；所述圆锥滚动体4的大端面4.2的曲率半径SR范围为0.775ρ_P～0.955ρ_P，ρ_P为大挡边2.2为圆弧型时的曲率半径；所述圆锥滚动体4的大端面为球基面。

具体而言，如图2所示，圆锥滚动体4的大端面4.2与内圈2的大挡边2.2相接触，在实际工作中为滑动摩擦，通过改变大端面4.2的曲率半径SR，可有效降低其与大挡边2.2的摩擦，一般情况下，SR与大挡边2.2的曲率半径ρ_p具有联系，本实施例中SR的取值范围为0.775ρ_P～0.955ρ_P，倾斜角度λ与内滚道面2.1最大直径d1和内圈挡边直径d2以及ρ_p存在的关系，

如图3所示，圆锥滚动体4和大挡边2.2的侧视图和俯视图的对照图，当λ范围为89°30′～89°50′，能够保证圆锥滚动体4的球基面与大挡边2.2中部偏下位置7接触，降低了球基面与大挡边的滑动摩擦力矩，减少圆锥滚动体4与大挡边2.2的滑动摩擦，有利于轴承润滑，可有效降低轴承的发热。

所述圆锥滚动体4的外圆周面4.1凸度δ的计算公式为：

δ＝K₀*Q_max(1.1932+ln(L_we/2b))/L_we (2)

其中，K₀为常数，取2.81*10^-6；Q_max为圆锥滚动体4的负荷，对于通用圆锥滚动体4，Q_max＝Cr/Z(轴承额定动负荷与圆锥滚动体4个数的比值)，L_we为圆锥滚动体4长度，b为系数，b＝2(K₀Q_max/RL_we)^1/2。凸度的大小与圆锥滚动体4的承载有关，并直接影响圆锥滚动体4的接触应力，根据本实施例中圆锥滚子轴承的应用场合，δ的值设定为0.010～0.016mm之间。经与全凸和局部修型的滚动体相比，本实施例更好的利用了圆锥滚动体的长度，使载荷均匀分布，避免了边缘效应导致的应力集中的发生，有效避免了轴承早期失效，提高了轴承寿命。

进一步地，所述圆锥滚动体4的外圆周面4.1的母线为对数曲线形状。

进一步地，所述外圈1和内圈2朝向所述圆锥滚动体4的内壁分别设置有外滚道面1.1和内滚道面2.1；所述外滚道面1.1和内滚道面2.1的素线为对数曲线形状。

具体而言，所述圆锥滚动体4的外圆周面4.1的母线为对数曲线形状,避免圆锥滚动体4与外滚道面1.1和内滚道面2.1接触的应力集中，使圆锥滚动体4与外滚道面1.1和内滚道面2.1接触应力尽可能的均匀分布，从而提高轴承承载能力，并具有一定的抗偏载能力。

进一步地，所述保持架3为低碳钢板冲压成型，所述钢板厚度为3mm～7mm，经校核计算，此厚度范围使得保持架强度可以满足运用工况下的载荷与振动冲击要求。能够延长保持架3的使用寿命，防止由于圆锥滚动体4反复的旋转造成保持架3的损坏。

如图6所示，兜孔3.4分为靠近圆锥滚动体4和远离圆锥滚动体4两部分，远离圆锥滚动体4的部分宽度为ΔC，靠近圆锥滚动体4的部分向远离圆锥滚动体4扩张，扩张部分的压坡深度S1、压坡角为θ、圆锥滚动体4的大端面4.2直径为Dw。在实际组装中，圆锥滚动体4与兜孔3.4之间存在间隙ε_Δ。其中ΔC、θ、S1、ε_Δ存在如下关系：ΔC＝(Dw+ε_Δ)*cosθ-S1*tanθ。θ、S1、ε_Δ等参数的取值，直接影响ΔC和保持架3径向移动量h。轴承实际工作中，ΔC过大容易造成散套，ΔC过小由容易造成圆锥滚动体4与保持架3卡死。而且保持架3径向移动量h也可以影响保持架运转稳定性与噪音。本实施例中，S1取值为0.4S～0.6S，S为保持架厚度，也即过梁厚度，ε_Δ范围为0.25～0.3mm，θ取值18°30′～22°30′。保证ΔC与保持架3径向移动量h处于理想的范围，有利于轴承的高速运转。将保持架兜孔宽ΔC与保持架径向游动量h限定于0.2～0.4mm范围内，通过试验机与常规产品的试验对比，轴承在高速运转条件下的噪音与温度均低于常规产品。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种圆锥滚子轴承，其特征在于，包括：外圈(1)、内圈(2)、保持架(3)和圆锥滚动体(4)；

所述保持架(3)设置于所述外圈(1)和所述内圈(2)之间，多个所述圆锥滚动体(4)设置于所述保持架(3)上；所述保持架(3)的外圆架(3.1)、内圆架(3.2)和相邻过梁(3.3)形成容纳所述圆锥滚动体(4)的兜孔(3.4)，

所述过梁(3.3)的一端设置有卡爪(3.3.1)，所述卡爪(3.3.1)一端与所述过梁(3.3)的上表面固定连接，所述卡爪(3.3.1)另一端向所述过梁(3.3)的下表面延伸；所述过梁(3.3)的另一端设置有凸台(3.3.2)；

所述内圆架(3.2)上设置有与所述凸台(3.3.2)卡合的第一安装孔(3.1.1)；所述外圆架(3.1)上设置有与所述卡爪(3.3.1)卡合的第二安装孔(3.2.1)；所述过梁(3.3)通过所述第一安装孔(3.1.1)和所述第二安装孔(3.2.1)与所述内圆架(3.2)和所述外圆架(3.1)可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述内圈(2)向圆锥滚动体(4)的大端面(4.2)的一侧设置有大挡边(2.2)，所述大挡边(2.2)向所述圆锥滚动体(4)倾斜，倾斜角度λ的范围为89°30′～89°50′。

3.根据权利要求2所述的轴承，其特征在于，圆锥滚动体(4)的外圆周面(4.1)母线的凸度δ的范围为0.010～0.016mm；所述圆锥滚动体(4)的大端面(4.2)的曲率半径SR范围为0.775ρ_P～0.955ρ_P，ρ_P为大挡边(2.2)为圆弧型时的曲率半径。

4.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述圆锥滚动体(4)的外圆周面(4.1)的母线为对数曲线形状。

5.根据权利要求4所述的轴承，其特征在于，所述外圈(1)和内圈(2)朝向所述圆锥滚动体(4)的内壁分别设置有外滚道面(1.1)和内滚道面(2.1)；所述外滚道面(1.1)和内滚道面(2.1)的素线为对数曲线形状。

6.根据权利要求5所述的轴承，其特征在于，所述圆锥滚动体(4)的大端面为球基面。

7.根据权利要求6所述的轴承，其特征在于，所述保持架(3)为低碳钢板冲压成型，所述钢板厚度为3mm～7mm。

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