機車軸箱用整體式密封軸箱軸承的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種機車軸箱用整體式密封軸箱軸承，該軸承外圈有兩個對稱的滾道，可以承受徑向和雙向的軸向載荷；軸承外圈滾道、內圈滾道具有一定的凸度，滾動體母線采用新型對數曲線修型，與舊對數曲線修型相比，滾動體中間部分修型量小，兩端凸度變化大，在外圈兩端內徑表面各有一個環形牙口，便于外圈與密封組件的過盈配合；軸承內圈采用斜擋邊結構，改善滾動體和斜擋邊的潤滑和受力狀況；中隔圈放置于兩內圈組件之間，用于調整軸承的軸向游隙，提高軸承的合套率。本發明提供的軸箱軸承具有密封效果好，軸承承載能力強，軸向游隙調整方便等特點，降低了軸承失效風險，提高軸承的使用壽命。
【專利說明】
機車軸箱用整體式密封軸箱軸承
技術領域
[0001]本發明涉及和諧車軸箱軸承技術領域，尤其涉及一種和諧車軸箱用整體式密封軸箱軸承。
【背景技術】
[0002]軸箱軸承是鐵路機車關鍵部件之一，其性能的好壞直接影響鐵路的運行安全。了解軸箱軸承在鐵路和諧車上的運用狀況，設計出滿足實際工況的軸箱用軸承，不但有助于提高國內軸承技術，也保證鐵路機車車輛的運行安全。近年來通過研究軸箱軸承在機車車輛上的運用效果和失效模式，發現軸承失效主要是由滾動體、外圈或內圈的滾道疲勞、碎肩壓痕、拉傷或劃傷引起，引起上述現象的主要原因是軸承滾道受力不均，兩端受力過大，導致軸承滾道疲勞失效，以及在安裝或運轉過程中內部進入了雜質，導致雜質在軸承運轉中不斷的損壞滾道表面質量，最終造成軸承的失效。為改善滾道的受力狀況，提高軸承的密封性能，有必要改進軸承結構設計，提高軸承滾道兩端的承載能力和自身的密封效果，避免軸承早期失效。
【發明內容】
[0003]本發明所解決的技術問題是提供一種密封效果好，承載能力高，安裝拆卸方便的機車軸箱用整體式密封軸箱軸承。
[0004]本發明采用的技術方案是，機車軸箱用整體式密封軸箱軸承，軸承外圈具有兩個對稱滾道，在外圈兩端面內徑上各有一個環形牙口 ；滾動體放置在保持架兜孔內，滾動體分別與內圈滾道和外圈滾道接觸；中隔圈設置在兩個內圈小端面之間；所述軸承外圈兩個環形牙口，形狀尺寸相同，位置對稱;所述軸承內圈內徑上加工有鋸齒環槽;所述軸承外圈和內圈之間固定有密封組件;所述密封組件是有內油封和外油封構成的組件。
[0005]軸承外圈的兩個滾道具有微量的凸度，并對稱分布;所述軸承內圈的滾道具有微量的凸度;所述軸承內圈采用斜擋邊結構。
[0006]滾動體大端面采用球基面加工工藝，加工后滾動體大端面為球形，與內圈斜擋邊接觸。
[0007]密封組件的內油封的內徑面與軸承內圈大擋邊過盈配合，密封組件的外油封的外徑面與軸承外圈牙口過盈配合。
[0008]密封組件結構設計有迷宮區、防護膠層和雙向回流凸塊;所述外油封外徑面有凸臺；所述密封組件的外油封上均勻加工三個工藝孔。
[0009]本發明的有益效果是:機車軸箱用整體式密封軸箱軸承，軸承外圈具有兩個對稱滾道，可以承受徑向和雙向的軸向載荷，提高軸承的結構緊湊型和承載能力，在外圈兩端面內徑上各有一個環形牙口，便于與密封組件配合，提高密封性能;滾動體放置在保持架兜孔內，滾動體分別與內圈滾道和外圈滾道接觸，由滾動體和保持架組件構成的內圈組件，可非常便捷與外圈滾道接觸配合；中隔圈設置在兩個內圈小端面之間，用于調整軸承的軸向游隙；
[0010]軸承外圈的兩個滾道具有微量的凸度，并對稱分布，改善外圈滾道的受力狀況，避免應力集中；外圈兩個環形牙口，形狀尺寸相同，位置對稱；
[0011]內圈滾道具有微量的凸度，內圈大擋邊采用斜擋邊，改善內圈滾道和斜擋邊的受力和潤滑狀況，避免應力集中；軸承內圈內徑上加工有鋸齒環槽，可有效降低軸彎曲所引起的內圈與軸的微動磨損現象；
[0012]滾動體采用新型對數曲線修型，與舊對數曲線修型相比，滾動體中間部分凸度變化小，兩端凸度變化大，使滾動體受力更加均勻，適宜承受更大的傾斜力矩，承載能力更高；滾動體大端面采用球基面加工工藝，加工后滾動體大端面為球形，與內圈斜擋邊接觸，接觸形狀為橢圓形，有助于形成彈性流體動力潤滑油膜，減小接觸應力和較好的抗歪斜能力。
[0013]軸承外圈和內圈之間固定有密封組件；密封組件是有內油封和外油封構成的組件，密封組件內油封的內徑面與軸承內圈大擋邊過盈配合，密封組件外油封的外徑面與軸承外圈牙口過盈配合，將軸承外圈和內圈組件鎖緊成一個整體，并完全密封軸承;在外油封上均勻加工三個工藝孔，便于拆卸密封罩，進而拆解軸承。
[0014]密封組件設計的迷宮區和雙向回流凸塊結構，保證了密封組件密封的有效性;夕卜油封增加的防護膠層，更加有效防護外界異物的侵入;外油封上設計的凸臺，保證了密封組件壓裝入軸承后不脫落。
[0015]采用上述技術方案的機車軸箱用整體式密封軸箱軸承，不但能承受徑向承載能力，而且能夠承受雙向軸向載荷;外圈滾道和內圈滾道加工成微量的凸度，滾動體采用新型對數曲線修型，極大的改善滾道受力狀態，降低或減少了應力集中，使軸承能夠承受更大的沖擊載荷和偏載荷;選用的中隔圈可使軸箱軸承調整到合適的軸向游隙；通過密封組件完全密封軸承，防止外物進入軸承，極大的改善軸承的密封效果，提高軸承的運用可靠性，避免軸承的過早失效;在密封組件上的三個工藝孔方便軸承的拆解。內圈的鋸齒環槽設計降低了軸彎曲引起的內圈與軸的微動磨損現象。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的剖視圖。
[0017]圖2為本發明中密封組件的剖視圖。
圖3為滾動體母線采用的新型對數曲線。
[0018]圖中標記為:1-外圈，2-外圈滾道，3-外圈環形牙口，4-滾動體，5-保持架，6-內圈，7-內圈滾道，8-中隔圈，9-內圈鋸齒環槽，10-內油封，11-外油封，12-內圈大擋邊，13-內油封的內徑面，14-外油封的外徑面，15-迷宮區，16-防護膠層，17-雙向回流凸塊，18-凸臺。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0020]如圖1所示是機車軸箱用整體密封式軸箱軸承的半剖視圖，一種機車軸箱用整體式密封軸箱軸承，軸承外圈I具有兩個對稱滾道2，在外圈I兩端面內徑上各有一個環形牙口3，便于與密封組件配合，提高密封性能;滾動體4放置在保持架5兜孔上，并與軸承內圈6滾道7接觸，形成一個內圈組件，在保持架5兜孔全部裝入滾動體4，滾動體5不會掉出，滾動體4保持性能好;兩個內圈組件從軸承外圈I兩端放入外圈I內部，使滾動體5與軸承外圈滾道2接觸，中隔圈8固定在兩個內圈6小端面之間，便于調整軸承的軸向游隙；
[0021]軸承外圈I的兩個滾道2加工微量的凸度，改善外圈滾道2的受力狀況，避免應力集中；外圈兩個環形牙口 3，形狀尺寸相同，位置對稱；
[0022]內圈滾道7具有微量的凸度，內圈大擋邊12采用斜擋邊，改善內圈滾道7的受力狀況，避免應力集中；軸承內圈6內徑上加工有鋸齒環槽9，可有效降低軸彎曲所引起的內圈與軸的微動磨損現象；
[0023]滾動體4采用新型對數曲線修型，與舊對數曲線修型相比，滾動體4中間部分凸度變化小，兩端凸度變化大，使滾動體受力更加均勻，適宜承受更大的傾斜力矩，承載能力更尚;
[0024]滾動體4母線采用新型對數曲線修型，新對數曲線跌落值為y，ymax為修型邊界的最大值，見圖3，其計算公式如下；
[0025]y=AKiln{l/[l —(2x/K2Lwe)2]} (0^x<Lwe/2)，mm;
[0026]ymax = KoQmax(l.1932+Ι? ( Lwe/( 2b ) ) )/Lwe，IfflIl;
[0027]其中，系數Ko= 2.81 ΧΙΟ—6;
[0028]K1 為修型安全系數，1^ = 7^/^(1.1932+111(1(21^/(213)));
[0029]A為系數，A = 2 (1-V2) Qmax/ JiELwe ；
[0030]b 為系數，b = 2(KoQmax/RLwe)V2;
[0031]R為系數，R = 2Dpw/ ( Dpw-Dwe ) Dwe ；
[0032]K2為修型長度占滾子長度比，K2 = 2Xm/Lwe ；
[0033]Xm為修長度，Xm根據軸承受力狀況選擇，mm;
[0034]V 為泊松比，V = 0.3;
[0035]E為軸承鋼彈性模量，E = 2.07E+05，N/mm2;
[0036]QmaxS滾子承受最大負荷，N;
[0037]Lwe為滾動體實際工作長度，mm;
[0038]Dpw為圓錐軸承理論滾子組節圓直徑，mm;
[0039]Dw為滾動體大頭直徑，mm;
[0040]滾動體4大端面采用球基面加工工藝，加工后滾動體4大端面為球形，與內圈6斜擋邊接觸，接觸形狀為橢圓形，有助于形成彈性流體動力潤滑油膜，減小接觸應力和較好的抗歪斜能力。
[0041 ]軸承外圈I和內圈6之間固定有密封組件;密封組件是有內油封10和外油封11構成的組件，密封組件的內油封10與軸承內圈大擋邊12過盈配合，密封組件的外油封11與軸承外圈牙口 3過盈配合，將軸承外圈I和內圈組件鎖緊成一個整體，并完全密封軸承;在外油封11上均勻加工三個工藝孔，便于拆卸密封組件，進而拆解軸承。
[0042]如圖2所示是機車軸箱用整體密封式軸箱軸承的密封組件的剖視圖，密封組件設計的迷宮區15和雙向回流凸塊17結構，保證了密封組件密封的有效性;外油封11增加的防護膠層16，更加有效防護外界異物的侵入;外油封11上設計的凸臺17，保證了密封組件壓裝入軸承后不脫落。
[0043]采用上述技術方案的機車軸箱用整體式密封軸箱軸承，不但提高了軸承承受徑向承載能力，而且能夠承受雙向軸向載荷;外圈滾道2和內圈滾道7加工成微量的凸度，滾動體4采用新型對數修型，都極大的改善軸承受力狀態，降低或減少了應力集中，使軸承能夠承受更大的沖擊載荷和偏載荷;選用的中隔圈8可使軸承調整到合適的軸向游隙;通過密封組件與內圈大擋邊12端面和外圈牙口 3的過盈配合，鎖緊內組件和外圈I成一整體軸承，并且完全密封軸承，防止外物進入軸承，極大的改善軸承的密封效果，提高軸承的運用可靠性；避免軸承的過早失效;在密封組件上的三個工藝孔方便軸承的拆解；內圈端面靠近大擋邊側的內徑加工一定寬度的鋸齒環槽9，可以降低軸彎曲引起的內圈6與軸的微動磨損現象。
【主權項】
1.機車軸箱用整體式密封軸箱軸承，其特征在于:軸承外圈(I)具有兩個對稱滾道(2)，在外圈兩端面內徑上各有一個環形牙口(3);滾動體(4)放置在保持架(5)兜孔內，滾動體(4)分別與內圈(6)滾道(7)和外圈滾道(2)接觸；中隔圈(8)設置在兩個內圈小端面之間;所述軸承外圈兩個環形牙口(3)，形狀尺寸相同，位置對稱;所述軸承內圈(6)內徑上加工有鋸齒環槽(9);所述軸承外圈(I)和內圈(6)之間固定有密封組件;所述密封組件是有內油封(10)和外油封(11)構成的組件。2.根據權利要求1所述的機車軸箱用整體式密封軸箱軸承，其特征在于:所述軸承外圈(I)的兩個滾道(2)具有微量的凸度，并對稱分布;所述軸承內圈(6)的滾道(7)具有微量的凸度;所述軸承內圈(6)采用斜擋邊結構。3.根據權利要求1所述的機車軸箱用整體式密封軸箱軸承，其特征在于所述滾動體(4)大端面采用球基面加工工藝，加工后滾動體(4)大端面為球形，與內圈(6)斜擋邊接觸;新對數曲線跌落值為y，ymax為修型邊界的最大值，其計算公式如下； y=AKiln{ 1/[1 — (2x/K2Lwe)2]} (0^x<Lwe/2) ,mm； Ymax — KoQmax ( 1.1932+ lll ( Lwe/ ( 2b ))) /Lwe，ΓΠΓΠ ; 其中，系數Κο = 2.81Χ10—6; K1 為修型安全系數，KFymaxAd.1932+ln(K2Lwe/(2b)));A為系數，A = 2 (1-V2) Qmax/JiELwe ；b為系數，b = 2 ( KoQmax/RLwe )1/2;R為系數，R=2Dpw/ ( Dpw-Dwe ) Dwe ； K2為修型長度占滾子長度比，K2 = 2Xm/Lwe ； Xm為修型長度，Xm根據軸承受力狀況選擇，mm; V為泊松比，V = 0.3; E為軸承鋼彈性模量，E = 2.07E+05，N/mm2; Qmax為滾子承受最大負荷，N; Lto為滾動體實際工作長度，mm; Dpw為圓錐軸承理論滾子組節圓直徑，mm; Dw為滾動體大頭直徑，mm。4.根據權利要求1所述的機車軸箱用整體式密封軸箱軸承，其特征在于所述密封組件的內油封(10)的內徑面(13)與軸承內圈大擋邊(12)過盈配合，密封組件的外油封(I I)的外徑面(14)與軸承外圈牙口(3)過盈配合。5.根據權利要求1所述的機車軸箱用整體式密封軸箱軸承，其特征在于所述密封組件結構設計有迷宮區(15)、防護膠層(16)和雙向回流凸塊(17);所述外油封外徑面(14)有凸臺(18);所述密封組件的外油封(11)上均勻加工三個工藝孔。
【文檔編號】F16C33/80GK106050905SQ201610309049
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月11日
【發明人】高衛衛, 張宗峰, 章建良, 申強, 周晴
【申請人】中車大連機車研究所有限公司