专利名称：大型滚柱非独立轴承以及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种大型轴承，具体涉及一种大型滚柱非独立轴承，以及这 种大型滚柱非独立轴承的制造方法。
背景技术：
钢滚柱轴承，也称为圓柱滚子轴承，或滚柱轴承，是一种使用广泛的运 动高副。其滚动体是圓柱形的刚性体。其结构是，在固定侧和转动侧(也称 为固定部件和旋转部件，或称为内座圈与外座圏)之间，设有若干个圓柱形
的滚子；各圓柱形的滚子利用保持器安装在滚道内。
钢圓柱轴承的圆柱形滚子与滚道为线接触，负荷能力大，主要承受径向 负荷。滚动体与内座圏、外座圈的摩擦小，适于高速旋转。
对于用来支撑具有2m以上内径的大口径的外周传动型掘进机的掘削机 头的大型钢滚柱轴承、以及用于造船厂等处的大型起重机的旋转台上的大型 钢滚柱轴承而言，其结构是轴承的固定侧是由特殊钢的调质材料构成的环 状且内圈设有矩形沟槽的固定部件；转动侧的外周设有凸形圈；该凸形圈与 固定侧内圏的矩形沟槽配合；在固定侧和转动侧的凸形圈之间设有承担轴向 负载的多个钢滚柱，利用保持器等间隔地排列在圆周上；同时还设有承担径 向负载的多个钢滚柱，也利用保持器等间隔地排列在圆周上。转动侧的内侧 设有内齿轮。
现有技术中大口径滚柱轴承的具体结构请参照图1,在圆周方向切成直角的部分剖面图。其中，1、2是由特殊钢的调质材料构成的环状的固定部件，
利用通过螺钉孔13的多个螺钉(未图示)固定在主体构造的基座(未图示) 上。3是由特殊钢的调质材料构成的环状的旋转部件，其利用通过螺钉孔14 的多个螺钉(未图示)连接至主体构造的旋转部分(未图示)。
4、 5是承担轴向负载的多个钢滚柱，利用保持器7、 8等间隔地排列在 圓周方向上。与钢柱4、 5连接的固定部件1、 2以及4t转部件3的面10、 17、 11、 18经过了高频淬火。
6是承担径向负载的多个钢滚柱，利用保持器9等间隔地排列在圆周方 向上。与钢制滚柱6连接的固定部件1以及旋转部件3的面12、 16经过了 高频淬火。
图1中的19表示钢滚柱轴承的中心侧。
环状的旋转部件3的材质在多数情况下与齿轮的材质相同，所以在旋转 部件3的内侧一体加工着内齿轮15。虽然当内齿轮与旋转部件3成为一体时 虽较为方便，但是当内齿轮的轮齿发生磨损时则必须更换整个轴承，所以有 不便之处。
现有技术中大口径滚柱轴承的轨道的制作方法是先通过旋转锻造将作 为原料的特殊钢制作成内外侧面均大于最终尺寸数cm的环状材料，再将该 环状材料粗加工成比最终完成时大数mm的尺寸，接着进行热处理调质，然 后对轨道面进行高频淬火之后精加工成最终的尺寸。
这种过去的制造方法需要复杂的工序，首先要使用大量昂贵的特殊钢材 (多数情况是SCM440)，然后在完成被称为旋转锻造的高价工序后，要先 利用粗加工研磨掉大约40%的原料，再进行调质、高频淬火等高价的热处理，之后最终再精加工完成，所以完成的产品不仅价格高而且交货期也会相当 长。
限度，采用了高频淬火的工序。高频淬火时轨道面的硬化深度仅有2mm左 右。越接近表面硬度越高，而越接近内部则硬度会急剧下降，所以会存在当 钢滚柱重复进行重负载的作业时，在坚硬的表面会产生滚动剥离的缺点。
再有，先前的钢滚柱轴承的轨道是通过将高价的特殊钢进行旋转锻造而 制成的，所以其剖面为最小限度。因为组合了该轨道、钢滚柱、以及保持器 等的钢滚柱轴承装置自身的硬度低，所以必须充分地用螺钉接合为具有足以 承担负载的硬度和刚性的主体构造。虽然如果利用专业制作公司制造的钢滚 柱轴承装置来制造大型起重机或外周传动型掘进机的话虽然比较方便，但是 这样的话，对整个制造而言则具有制造成本昂贵的缺点。
另外，这种传统大型轴承中的多个钢滚柱中若有一个直径稍大即使为数 p(微米)的话，则负载会集中到该钢滚柱上。因此，轴承的承载力会降低。 例如，多个钢滚柱1直径的公差皆为4 n以内。仅钢滚柱2的直径公差为8 li。当将容许轴方向负载施加给轴方向钢滚柱轴承时，钢滚柱l在固定侧的 轨道面和旋转侧的轨道面施加最大容许负载时，会分别凹陷3ju。而且，轨 道面不会产生弹性疲劳的最大凹陷为6p。
最大公差为4ja的钢滚柱1时，半径的最大公差为,所以各轨道面 最大凹陷为5u。在最大5)a的凹陷(变形)时，轨道面不会产生弹性疲劳。 但是，当混有最大公差为8 ju的钢滚柱2时，钢滚柱2必须在两轨道面上分 别产生因不同公差造成的最大4 n的凹陷。因为施加最大容许负载时各轨道
6面的凹陷量为3 |u ,所以轨道面会产生合计7 ju的凹陷(变形)，超过弹性疲 劳的变形极限6)i,所以即使以容许负载运行，仍会产生弹性疲劳，引起表
面剥离。
发明内容
为了克服现有技术中大型钢滚柱轴承的上述不足，本发明的目的是提供 一种本发明涉及一种大型滚柱非独立轴承，以及这种大型滚柱非独立轴承的 制造方法。本发明的大型滚柱非独立轴承及其制造方法，能够克服传统技术 的大型钢滚柱轴承的环状的固定构部件以及旋转构部件(固定侧和转动侧)
必需全部采用高价的特殊钢进行旋转锻造，并且有40%的原料浪费，以及价 格高、交货周期长等等不足；本发明的大型滚柱非独立轴承将省略必需采用 高价特殊钢来制造整个的轴承固定部件及旋转部件，而采用市场上易采购到 的普通钢材即可制造主体部件，简化其复杂的生产工艺，大幅度降低其制造 成本和制造周期。
完成上述发明任务的方案是， 一种大型滚柱非独立轴承，其结构是，固 定侧(外圏侧)是环状且内圏设有矩形沟槽的固定部件；转动侧的外周设有 凸形圈；该凸形圈与固定侧内圈的矩形沟槽配合；在固定侧和转动侧之间设 有承担轴向负载的多个滚动体，多个滚动体利用保持器等间隔地排列在圓周 上；同时还设有承担径向负载的多个滚动体，也利用保持器等间隔地排列在 圆周上；转动侧的内侧设有内齿轮，其特征在于，所述大型圓柱轴承的固定 侧(外圏侧)与转动侧(内圏侧)均由钢带构成；所述钢带宽度方向的两侧 边与安装该大型轴承的机械部件固定联结。
所述的环状钢带宽度方向的两侧边与安装该大型轴承的机械部件固定联结的方式，是固定熔接；但是不排除采用粘接、焊接或铆接等其他的方式固 定联结。
换言之，本发明所述大型圓柱轴承装置的固定侧(外圈侧)与转动侧(内
圈侧)均由硬钢板制成的钢带构成；由于所述钢带的强度不足以支撑轴承的
结(熔接)在一起，以安装该轴承的机械部件本身作为轴承固定侧(外圈侧) 与轴承转动侧(内圈侧)的组成部分。
换一个角度说，本发明的上述方案可以描述为由安装该大型滚柱轴承 的机械部件的本体(轮状物)，构成(或称为"兼做")所述大型滚柱轴承 的固定侧(外圈侧)与转动侧(内圈侧)，同时在该机械部件本体与轴承的 钢圆柱滚动体之间，贴附有环状(或称为轮状)的钢带。
本发明的上述方案还可以描述为由安装该大型滚柱轴承的机械部件的 本体(轮状物)，与该机械部件本体与轴承的钢圓柱滚动体之间贴附的环状
(或称为轮状)的钢带共同构成所述大型滚柱轴承的固定侧(外圈侧)与转 动侧(内圈侧)。
换言之，本发明的大型钢滚柱轴承的整个主体构造在装配到使用该轴承 的机械设备内以前，该大型钢滚柱轴承并不是独立的装置，而仅在主体机械 构造中需要安装轴承的部分配置着若千个作为钢圆柱轴承零件(滚动体)的 钢滚柱，在这些钢滚柱滚动体与主体机械构造接触的部分贴附着环状硬钢板 的钢带。装配到使用该轴承的机械设备内以后，该轴承与使用该轴承的机械 设备共同构成完整的轴承装置。而内齿轮是用特殊钢制造独立部件。
所述钢带的宽度，是钢滚柱的长度再加上用来固定宽度方向的两端所必需的宽度之和。
一般"用来固定宽度方向的两端所必需的宽度"在
10mm 30mm之间。
钢带的厚度能够分散钢滚柱对轨道面施加的高应力的线载荷，并用低应 力传达至贴附着钢带的主体结构材料。所述的制造该钢带的"硬钢板"多数 情况是SCM440;但是不排除采用其他能够满足轴承工作所需硬度要求的其 他型号的钢材。钢带的厚度一般在10mm 25mm之间。
本发明有以下优化方案
1、 所述的环状的钢带可以有多处接头。但是，当钢滚柱转动到钢带的 接头时，会产生不均等的转动阻力，对钢滚柱产生扭力，对保持器造成异常 负担，必须避免这种情况。因此，钢带的接头如第5图所示，形成沿钢带的 宽度方向的中心线对称的V字型或者以此为标准的形状(或者近似V字型 的形状)。
2、 虽然将上述钢带固定在轮状体上时有多种方法，但是其中最好的是 利用铜合金电熔接部分熔接钢带的宽度方向的两侧边。这是因为，利用电熔 接时钢带和轮状主体的变形少，而且在运行初期，当因被钢滚柱筒施加大负 载而将钢带压向轮状主体时，能够很好的吸收钢带相对于轮状物的细微变位。
3、所述的由硬钢板制成的钢带大型滚柱轴承的固定侧(外圈侧)与转动 侧(内圏侧)的外侧，设有钢带的支撑结构；所述钢带的支撑结构为普通钢 材制成的轴承固定侧(外圏侧)与转动侧(内圏侧)；所述钢带宽度方向的 两侧边与所述的该支撑结构固定联结(熔接)。
换言之，作为本发明基本方案的一种特例，优化方案3的具体结构与现
9有技术的大型圓柱轴承不同的是所述大型圆柱轴承的固定侧(外圈侧)与
转动侧(内圈侧)均由普通钢材来制造，但是在其与钢滚柱接触的部分另外
贴附有环状的硬钢板制成的钢带；所述钢带宽度方向的两侧边与该普通钢材 制造的固定侧(外圈侧)与转动侧(内圈侧)固定联结(焊接)。
这种优化方案所限定的结构，可以不是"非独立，，装置，而成为独立的 轴承产品，但是仍然属于本发明的技术方案所保护范围中的一个特例。
本发明的大型钢滚柱轴承的整个主体部件可以使用市售的材料制作，加 工也很容易，所以可以廉价地制作。
完成本申请第2个发明任务的方案是 一种上述大型滚柱非独立轴承的 制造方法，其特征在于，步骤如下，
(1) .按照需要安装该大型轴承的机械部位的尺度，计算出钢圆柱滚动体 的长度、直径和数量；
(2) .按照步骤(l)的计算结果制造出若干个钢圆柱滚动体；
(3) .按照需要安装该大型轴承的机械部位的尺度，分别制造出固定侧和 转动侧硬钢板的钢带；
(4) .在需要安装该大型轴承的机械的固定侧和转动侧，在固定侧和转动 侧分别安装环状的硬钢板制的钢带，并将该钢带与需要安装该大型轴承的机 械的固定侧和转动侧分别熔接固定；
(5) .将步骤(2)制造出的若干个钢圆柱滚动体安装到已经固定贴附有硬钢 板的钢带的固定侧和转动侧之间。即完成该轴承的设置。
以上方法中的步骤(4)与步骤(5),甚至包括可以步骤(3)，也可以看做是非 制造步骤，而是使用现场的安装步骤。
10本发明具有以下积极效果
(1) .本发明的大型滚柱非独立轴承省略了高i"介特殊钢来制造的整个轴承 固定部件及旋转部件，简化了其复杂的生产工艺，由于采用市场上易采购到 的普通钢材，又可简单的加工制造，所以大幅度的降低了其制造成本和制造
周期。可降低成本的50%以及缩短制造周期的一半，优化方案还克服了传统 轴承精度要求过高的不足。
(2) .由于轨道的表面和内部的是同样的硬度，所以不会产生表面剥离的 现象，大大增强了滚柱轴承的耐荷力。
图1为现有技术大型滚柱轴承结构示意图2为本发明结构示意图(与轴方向承受负载的钢圓筒轴承的轴方向成 直角的部分截面图)；
图3为本发明钢带接头形状示意图。
具体实施例方式
实施例1,大型滚柱非独立轴承装置，参照图2:图中，作为本发明大 型滚柱非独立轴承装置零件的钢带32、 36、 30、 37、 31、 38、钢滚柱24、 25、 26以及保持器27、 28、 29已经组装入主体构造中。
以下以将钢滚柱转动轴承用作支撑掘进机的掘削机头的璇转台的情况 为例加以说明。主体构造由后方固定轮状体21、前方固定轮状体22以及旋 转轮状体23构成。后方固定轮状体21和前方固定轮状体22通过多个螺钉 33接合成一体。另外，在图2中，隔壁41安装在后方固定轮状体21上(安 装方法未图示)。而且图中42表示轮状体的中心轴侧。
ii旋转轮状体23是主体构造的旋转部分，在前方装有掘削机头(未图示)，
在后方通过多个螺钉34接合着内齿轮35,传达旋转力。
在后方固定4仑状体21、前方固定轮状体22以及旋转轮状体23之间，分 别圆形排列着多个钢制圓柱24、 25、 26。在各轮状体与这些钢滚柱连接的部 分贴附着钢带30、 31、 37、 38、 32、 36。
虽然在将钢带固定在轮状体上时有多种方法，但是其中最好的是利用铜 合金电熔接部分熔接钢带的宽度方向的两侧面。这是因为，利用电熔接时钢 带和轮状主体的变形少，而且在运行初期，当因被钢圓柱施加大负载而将钢 带压向轮形主体时，能够很好的吸收钢带相对于轮状物的细微变位。
27、 28、 29是各钢滚柱的保持器。而且，多个39、 40熔接在位于轮状 体22、 23前方的圆筒状部件的内侧，是加固圆筒状部件的加固板。
因为轮状体21、 22、 23的材质是普通钢板(多数情况是SS400),所以 容易切断或弯曲加工，并通过电熔接进行组装，所以不但能够缩短制造时间， 并且大大降低成本。图2中为了简化图式，未显示切断部位以及熔接部位， 显示为一体部件。
本发明中大多数情况下使用普通钢材来制造主体构造，所以可以另行用 特殊钢制造内齿轮35,再用多个螺钉34将其固定在主体构造23上。内齿轮 35是独立的部件，所以即使产生损耗也能够容易地替换。并且，根据需要还 能够改变内齿轮的规格。
图3是取出了承受轴方向的负载的钢带30、 31、 37、 38的一部分的零 件图。
作为钢带的市售材料的硬质钢板有尺寸的规才各，所以用一块钢板制作多
12个钢带时，必须制成将圆周数等分的圆弧形30-1、 30-2。
因此，一个轮状的钢带可以有多处接头43。因为如果将接头熔接成一体， 则钢带的硬度会在熔接部位下降，所以不能熔接。但是，当钢圆柱转动到钢 带的接头时，会产生不均等的转动阻力，对钢圆柱产生扭力，对保持器造成 异常负担，必须避免这种情况。因此，钢带的接头如第3图所示，形成沿钢 带的宽度方向的中心线对称的V字型或者以此为标准的形状。
权利要求
1、一种大型滚柱非独立轴承，其结构是，固定侧是环状且内圈设有矩形沟槽的固定部件；转动侧的外周设有凸形圈；该凸形圈与固定侧内圈的矩形沟槽配合；在固定侧和转动侧之间设有承担轴向负载的多个滚动体，多个滚动体利用保持器等间隔地排列在圆周上；同时还设有承担径向负载的多个滚动体，也利用保持器等间隔地排列在圆周上；其特征在于，所述大型滚柱非独立轴承固定侧与转动侧均由硬钢板制的环状的钢带构成；所述环状钢带宽度方向的两侧边与安装该大型轴承的机械部件固定联结。
2、 根据权利要求1所述的大型滚柱非独立轴承，其特征在于，所述的环 状钢带宽度方向的两侧边与安装该大型轴承的机械部件固定联结的方式，是 固定熔接。
3、 根据权利要求1所述的大型滚柱非独立轴承，其特征在于，所述的 环状的钢带上有多处4^头，该环状钢带的接头为沿钢带中心线对称的V字型 或者近似V字型的形状。
4、 根据权利要求3所述的大型滚柱非独立轴承，其特征在于，将所述 硬钢板制的钢带固定在轮状体上的方式是利用铜合金电熔接部分熔接钢带 的宽度方向的两侧边。
5、 根据权利要求3所述的大型滚柱非独立轴承，其特征在于，所述硬 钢板制的钢带的厚度在10mm 25mm之间。
6、 根据权利要求3所述的大型滚柱非独立轴承，其特征在于，所述硬 钢板制的钢带的结构材料采用SCM440钢板。
7、 根据权利要求1所述的大型滚柱非独立轴承，其特征在于，所述的 由硬钢板制成的钢带大型圓柱轴承的固定侧与转动侧的外侧，设有钢带的支撑结构；所述钢带的支撑结构为普通钢材制成的轴承固定侧与转动侧；所述 钢带宽度方向的两侧边与所述的该支撑结构固定联结。
8、 根据权利要求1~7之一所述的大型滚柱非独立轴承，其特征在于， 所述的钢带材料，从表面到内部必须是相同硬度的硬钢板材料。
9、 一种权利要求1所述的大型滚柱非独立轴承的制造方法，其特征在 于，步骤如下，(1) .按照需要安装该大型轴承的机械部位的尺度，计算出钢圆柱滚动体 的长度、直径和数量；(2) .按照步骤(l)的计算结果制造出若干个钢圆柱滚动体；(3) .按照需要安装该大型轴承的机械部位的尺度，分别制造出固定侧钢 带和转动侧钢带；(4) .在需要安装该大型轴承的机械的固定侧和转动侧，分别安装环状的 硬钢板制的钢带，并将该钢带与需要安装该大型轴承的机械的固定侧和转动 侧分别熔^接固定；(5) .将步骤(2)制造出的若干个钢圓柱滚动体安装到已经贴附有钢带的固 定侧和转动侧之间，即完成该轴承的设置。
全文摘要
大型滚柱非独立轴承以及其制造方法，其结构是，固定侧是环状且内圈设有矩形沟槽的固定构件；转动侧的外周设有凸形圈；该凸形圈与固定侧内圈的矩形沟槽配合；固定侧和转动侧之间设有承担轴向负载的多个滚动体，该多个滚动体利用保持器等间隔地排列在圆周上；同时还设有承担径向负载的多个滚动体，也利用保持器等间隔地排列在圆周上；特征是，本大型滚柱轴承主体构造中的固定侧与转动侧均由硬钢板制的环状的钢带构成；所述环状钢带宽度方向的两侧边与安装该大型轴承的机械部件固定熔接。本发明大大节省了在制造整个的轴承的固定部件及旋转部件所需要的大量昂贵的特殊钢材，简化了其复杂的生产工艺，大幅度降低了其制造成本和制造周期。
文档编号F16C33/30GK101509515SQ20091002984
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月18日 优先权日2009年3月18日
发明者柏素秦 申请人:柏素秦