专利名称：辊颈用密封型圆锥滚子轴承的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种适用于钢铁设备轧钢机的辊颈用密封型圆锥滚子轴承。
背景技术：
通常，用于钢铁轧机的辊颈的密封型圆锥滚子轴承在温度变化剧烈且有可能遭受水等流体冲击的严酷环境中使用，因此，水会侵入轴承内部而使润滑条件降低，多数情况下，出现了因外圈受到损伤而导致轴承寿命缩短的趋势。以往，作为用于辊颈的密封型圆锥滚子轴承，已知有如下的技术方案，S卩，在双列圆锥滚子轴承的内圈隔圈的外周设置有隔圈凹部，使填充于内圈隔圈的外周侧的空间中的润滑脂量增多，并且在隔圈凹部与外圈的内周侧之间配置润滑脂保持构件，抑制供给至轴承滚道面侧的润滑脂量，使润滑脂有效地供给，由此实现了轴承的长寿命化(例如参照专利文献I)。另外，已知有一种双列圆锥滚子轴承，其在轧钢机用辊颈轴承的外圈隔圈的内周设置有向内径侧延伸的突出壁，利用泵唧作用，从外圈的背面侧流向前面侧的润滑剂碰到突出壁而流回内圈的大突缘部侧进行补给(例如参照专利文献2)。专利文献I :日本特开2008-240896号公报专利文献2 日本特开2003-65344号公报
实用新型内容实用新型要解决的课题为了实现辊颈用密封型圆锥滚子轴承的长寿命化，需要使外圈的润滑状况良好，但根据上述专利文献1、2，在哪些部位填充多大量的润滑脂比较适当并不明确。另外，根据上述专利文献1，由于供给至轴承滚道面的润滑脂量受到抑制，因此，在内部浸入水的可能性高的环境中使用的钢铁轧机的辊颈用轴承的情况下，存在对寿命变得不利的可能性。另外，根据上述专利文献2，通过设置突出壁来减少润滑脂的填充绝对量，在水混入的润滑条件下润滑脂中的含水率变大，有可能对轴承寿命造成不良影响。本实用新型鉴于上述状况提出，其目的在于提供即使在水浸入内部的可能性高的环境中也能够实现长寿命化的辊颈用密封型圆锥滚子轴承。解决课题的手段本实用新型的上述目的通过下述的结构来达到。(I) 一种棍颈用密封型圆锥滚子轴承,其特征在于,具有内圈；外圈；配置于内圈与外圈之间，至少配置有两列的多个圆锥滚子；以及配置于轴向两端部，将内圈与外圈之间密封的密封装置，在通过该辊颈用密封型圆锥滚子轴承的轴中心的截面中，将作为形成于内圈的外周面与外圈的内周面之间的圆环状空间的形成于上述圆锥滚子的小端面侧的内部空间的截面积的总和，设定为不小于整个轴承的截面积的6%。(2)根据(I)所述的辊颈用密封型圆锥滚子轴承，其特征在于，将作为形成于上述内圈的外周面与上述外圈的内周面之间的圆环状空间的形成于上述圆锥滚子小端面侧的内部空间的截面积总和设定为不小于整个轴承的截面积的6%、但不大于8. 7%。(3) 一种棍颈用密封型圆锥滚子轴承,其特征在于,具有内圈；外圈；配置于内圈与外圈之间，至少配置有两列的多个圆锥滚子；以及配置于轴向两端部，将内圈与外圈之间密封的密封装置，将形成于内圈的外周面与外圈的内周面之间的圆环状空间，即，以圆锥滚子的大端面作为边界而形成于圆锥滚子的小端面侧的内部空间的体积总和设定为不小于整个轴承体积的14.5%。(4)根据(3)所述的辊颈用密封型圆锥滚子轴承，其特征在于，将形成于内圈的外周面与外圈的内周面之间的圆环状空间，即，以圆锥滚子的大端面作为边界而形成于圆锥滚子的小端面侧的内部空间的体积总和设定为不小于整个轴承体积的14. 5 %、但不大于18. 1%。(5)根据(I) (4)任一项所述的辊颈用密封型圆锥滚子轴承，其特征在于，圆锥滚子轴承为四列圆锥滚子轴承。实用新型的效果根据本实用新型，通过将形成于内圈的外周面与外圈的内周面之间的圆环状空间，即，以圆锥滚子的大端面作为边界而形成于圆锥滚子小端面侧的内部空间的体积总和设定为整个轴承体积的14. 5%以上，能够向作为润滑剂供给源的圆锥滚子的小端面侧的内部空间填充更多的润滑剂。由此，能够将轴承滚道面的润滑状态长期维持在良好状态，因此，能够实现辊颈用密封型圆锥滚子轴承的长寿命化。
图I是用于说明本实用新型的辊颈用密封型圆锥滚子轴承的一实施方式的主要部分放大剖视图。图2是沿着图I中的A-A线的剖视图。图3是表示耐久寿命评价试验结果的曲线图。图4是表示耐久寿命评价试验结果的曲线图。图5是用于耐久寿命评价试验的辊颈用密封型圆锥滚子轴承的主要部分放大剖视图。符号说明10 :棍颈用密封型圆锥滚子轴承；11 :外圈；12 :多列外圈(外圈)；13 :多列内圈；14 :多列内圈；15 :圆锥滚子；19 :油封(密封装置)；P1 :圆锥滚子的大端面；M1 :滚子小端面侧空间截面积；M2 :滚子小端面侧空间截面积；X :整个轴承截面积；Y :滚子小端面侧空间合计截面积；S1 :滚子小端面侧空间体积；S2 :滚子小端面侧空间体积；V :滚子小端面侧空间合计体积；W :整个轴承体积。
具体实施方式
以下，根据附图，对本实用新型的辊颈用密封型圆锥滚子轴承的一实施方式进行详细说明。如图I以及图2所示，本实施方式的辊颈用密封型圆锥滚子轴承(以下也称为“圆锥滚子轴承”)10为四列圆锥滚子轴承,其具有一对外圈11和双列外圈(外圈)12 ;—对双列内圈(内圈)13、14 ;以及分别配置在各外圈11、12的滚道面I la、12a与各内圈13、14的滚道面13a、14a之间，且由保持架16保持为能够自由转动的多个圆锥滚子15。另外，在配置于轴向中央的双列外圈12与配置于其轴向两侧的外圈11之间，分别配置有外圈隔圈17,以进行对一对外圈11和双列外圈12的轴向定位。另外，在外圈11的轴向外侧，配置有安装着作为密封装置的油封19的圆环状密封支架18，在该密封支架18与从双列内圈13、14向轴向外侧延伸设置的小端面部13b、14b的外周面之间，由油封19密封。另外，在密封支架18的外周面上，安装有O型圈20，该O型圈20将密封支架18与未图示的止动器(chock)之间密封。由此，可防止水和异物侵入轴承内部。另外，在双列内圈13、14的中央部，分别形成有大突缘部21，在双列内圈13、14的两端部，分别形成有小突缘部13c、13d、14c、14d。并且，在轴承使用时中，圆锥滚子15—面在小突缘部13c、13d、14c、14d和大突缘部21上被引导，一面在各滚道面11a、12a、13a、14a上滚动。并且，在作为双列内圈13、14的相互对接的端部的小突缘部13c、14c的内周面，分别形成有相互对置的环状台阶部13e、14e，在由台阶部13e、14e形成的凹部22，安装有中间密封件23。此外,双列外圈12也可以使用两个单列外圈。另外，外圈隔圈17也可以不设置为使外圈11、12的宽度变宽。另外，密封支架18也可以通过从外圈11向轴向延伸设置来形成为一体。另外，圆锥滚子轴承10的材料只要是轴承钢或渗碳钢等能够淬火的钢材，则不受限定。另外，油封19和中间密封件23由橡胶等弹性基材形成，在带有适度的过盈量下进行设置。以向轴承内空间填充给定量的润滑脂来进行圆锥滚子轴承10的润滑，圆锥滚子轴承10的内部由油封19和中间密封件23形成密封空间，因而能够抑制润滑脂向外部排出。接着，在本实施方式的圆锥滚子轴承10中，将整个轴承截面积X、滚子小端面侧空间截面积Ml、M2、滚子大端面侧空间截面积K以及滚子小端面侧空间合计截面积Y进行如下所示的定义。此外，本实施方式的“截面”是指，穿过圆锥滚子轴承10的轴中心的截面。整个轴承截面积X定义为由内圈内径面30、外圈外径面31、圆锥滚子轴承10的轴向两端面32、32划定的矩形状部分的截面积。滚子小端面侧空间截面积Ml、M2分别定义为，以形成于各内圈13、14的外周面与各外圈11、12的内周面之间的轴承轴中心为基轴的圆环状的空间内，每一列形成于圆锥滚子15的小端面侧的滚道上的内部空间的截面积。另外，滚子小端面侧空间截面积Ml是指位于圆锥滚子轴承10的轴向两端部的截面积，滚子小端面侧内部空间截面M2是指位于圆锥滚子轴承10的轴向中央部的截面积。具体而言，滚子小端面侧空间截面积Ml是指，当从图I中的左侧起依次设定为a列、b列、c列、d列时，a列和d列中的圆锥滚子15的小端面侧截面积,是从由内圈13、14的外周面，外圈11的内周面、圆锥滚子15的小端面以及油封19包围而密封的环状空间A(E)的截面积中扣除保持架16的突出截面积后剩余的面积。另外，滚子小端面侧空间截面积M2
5是指b列和c列中的圆锥滚子15的小端面侧截面积,是从由内圈13、14的外周面、夕卜圈12的内周面和相互对置的圆锥滚子15、15的小端面侧端面围成的环状空间C的一半截面积中扣除保持架16的突出截面积后剩余的面积。滚子大端面侧空间截面积K定义为,在以形成于各内圈13、14的外周面与各外圈
11、12的内周面之间的轴承轴中心为基轴的圆环状空间内的、形成于圆锥滚子15大端面侧的每一列滚道的内部空间的截面积。具体而言，滚子大端面侧空间截面积K是指，在a列(b列)的情况下，从由内圈13的外周面、外圈11、12以及外圈隔圈17的内周面、以及对置的圆锥滚子15、15的大端面围成的环状空间B的一半截面积中扣除保持架16的突出截面积后剩余的面积。在c列(d列)的情况下，为从由内圈14的外周面、夕卜圈11、12和外圈隔圈17的内周面、以及对置的圆锥滚子16、16的大端面围成的环状空间D的一半截面积中扣除保持架16的突出截面积后剩余的面积。滚子小端面侧空间合计截面积Y定义为上述滚子小端面侧空间截面积Ml、M2的总和。具体而言，由于在轴向两端部有两处滚子小端面侧空间截面积M1，在轴向中央部有两处滚子小端面侧空间截面积M2，因而,滚子小径侧空间合计截面积Y以MIX2+M2X2的式子计
笪
ο并且，在本实施方式的圆锥滚子轴承10中，将滚子小端面侧空间合计截面积Y设定为整个轴承截面积X的6%以上。另外，润滑用润滑脂以给定量填充到环状空间A E，并且优选为以相对于滚子小端面侧的环状空间A、C、E体积为80%以上的体积比填充。由此，能够在作为后述润滑脂供给源的滚子小端面侧的环状空间A、C、E中，填充更多的润滑脂。接着，在本实施方式的圆锥滚子轴承10中，将对整个轴承体积W、滚子小端面侧空间体积SI、S2、滚子大端面侧空间体积T以及滚子小端面侧空间合计体积V进行如下所示的定义。整个轴承体积W定义为，由内圈内径面30、外圈外径面31、圆锥滚子轴承10的轴向两端面32、32划成且以未图示的轴承轴中心为基轴的圆环状部分的体积。滚子小端面侧空间体积S2、SI定义为，在以形成于各内圈13、14的外周面与各外圈11、12的内周面之间的轴承轴中心为基轴的圆环状空间内，以圆锥滚子15的大端面Pl及其扩展平面作为边界，形成于圆锥滚子15的小端面侧的每列滚道的圆环状内部空间的体积。另外，滚子小端面侧空间体积SI是指位于圆锥滚子轴承10的轴向两端部的空间体积，滚子小端面侧空间体积S2是指位于圆锥滚子轴承10的轴向中央部的空间体积。具体而言，滚子小端面侧空间体积SI是指，从图I中的左侧依次为a列、b列、c列、d列时，a列和d列的圆锥滚子15的小端面侧空间体积，即，将自圆锥滚子15的大端面侧端面Pl与小端面侧的环状空间A(E)的体积中扣除圆锥滚子15和保持架16的体积后剩余的体积。另外，滚子小端面侧空间体积S2是指b列和c列的圆锥滚子15的小端面侧空间体积，g卩，将自圆锥滚子15的大端面Pl与小端面侧的环状空间C的一半体积扣除圆锥滚子15和保持架16的体积后剩余的体积。滚子大端面侧空间体积T定义为，在以形成于各内圈13、14的外周面与各外圈11、12的内周面之间的轴承轴中心作为基轴的圆环状空间内，以圆锥滚子15的大端面Pl及其扩展平面作为边界，形成于圆锥滚子15的大端面侧的侧方的每列滚道的圆环状内部空间的体积。具体而言，滚子大端面侧空间体积T是指，在a列(b列)的情况下，将a列的圆锥滚子15的大端面Pl与b列的圆锥滚子15的大端面Pl之间的环状空间B的一半体积中扣除保持架16体积后剩余的体积。另外，在c列(d列)的情况下，所述滚子大端面侧空间体积T是指，将c列的圆锥滚子15的大端面Pl与d列的圆锥滚子15的大端面Pl之间的环状空间D的一半体积中扣除保持架16体积后剩余的体积。滚子小端面侧空间合计体积V定义为上述滚子小端面侧空间体积SI、S2的总和。具体而言，由于在轴向两端部有两处滚子小端面侧空间体积Si，在轴向中央部有两处滚子小端面侧空间体积S2，因而，滚子小端面侧空间合计体积V以S1X2+S2X2式子来计算。并且，在本实施方式的圆锥滚子轴承10中，滚子小端面侧空间合计体积V设定为整个轴承体积W的14. 5%以上。另外，润滑用润滑脂以给定量填充到环状空间A E，并且优选为以相对于滚子小端面侧的环状空间A、C、E的体积，以80%以上的体积比进行填充。由此，能够在作为后述润滑脂供给源的滚子小端面侧的环状空间A、C、E中，填充更多的润滑脂。这样的圆锥滚子轴承10的径向载荷变大，具有利用了后述泵效应的润滑特性，因此，适于用作存在大量水的严酷环境中使用的钢铁轧机的辊颈用密封型圆锥滚子轴承。通常，钢铁轧机的辊颈用密封型圆锥滚子轴承中，使用了四列辊颈用密封型圆锥滚子轴承。钢铁轧机的辊颈用密封型圆锥滚子轴承10有时也在中途补给润滑脂，但基本上初始填充的润滑脂在拆解清洗之前的3 6个月持续使用。另外，尽管作为用于防止浸水的防水对策，设置了油封19和中间密封件23，但要完全防止水浸入轴承内部还是很难，会出现润滑状态逐渐恶化而提前发生表面剥落的问题。通常，已知在圆锥滚子轴承的情况下，润滑油在轴承内部的行迹是，在随着轴承旋转的旋转搅拌下，在所谓泵效应的作用下，润滑油从内圈的小突缘侧流向大突缘侧，将润滑油供给至轴承滚道面，但本实用新型的发明人发现在辊颈用密封型圆锥滚子轴承的润滑脂润滑中也获得了同样的泵效应。S卩，在本实施方式的圆锥滚子轴承10中，通过将滚子小端面侧空间合计截面积Y设定为整个轴承截面积X的6%以上，能够增加泵效应起作用的润滑脂供给源、即填充至滚子小端面侧的环状空间A、C、E的润滑脂量。据此，能够使供给至轴承滚道面的润滑脂中的水分浓度降低，将轴承滚道面的润滑状态长期维持在良好状态，因此，抑制了外圈11、12和内圈13、14的表面剥落，从而能够实现圆锥滚子轴承10的长寿命化。另外，以往，以长寿命化为目的而增大圆锥滚子轴承的额定载荷，以使圆锥滚子的滚子长度尽可能变大，但与此相反，在本新型中，使滚子小端面侧的环状空间A、C、E的全部或一部分变小，使滚子小端面侧空间合计截面积Y小于整个轴承截面积X的6%。如上所述，根据本实施方式的圆锥滚子轴承10，在穿过轴承10的轴中心的截面上，将形成于内圈13、14的外周面与外圈11、12的内周面之间的圆环状空间，即，作为形成于圆锥滚子15的小端面侧的内部空间的截面积的总和的滚子小端面侧空间合计截面积Y设定为整个轴承截面积X的6%以上，因此，能够在作为润滑脂供给源的圆锥滚子15的小端面侧的环状空间A、C、E内，填充更多的润滑脂。由此,能够将轴承滚道面lla、12a、13a、14a的润滑状态长期维持在良好状态，从而能够实现圆锥滚子轴承10的长寿命化。S卩，本实施方式的圆锥滚子轴承10，通过将滚子小端面侧空间合计体积V设定为整个轴承体积W的14. 5%以上，能够增加泵效应起作用的润滑脂供给源、即填充至滚子小端面侧的环状空间A、C、E中的润滑脂量。由此，降低了供给至轴承滚道面的润滑脂中的水分浓度，能够将轴承滚道面的润滑状态长期维持在良好状态，因此，能够抑制外圈11、12和内圈13、14的表面剥落，实现圆锥滚子轴承10的长寿命化。另外，以往，以长寿命化为目的而增大圆锥滚子轴承的额定载荷，以使圆锥滚子的滚子长度尽可能变大，但与此相反，在本新型中，使滚子小端面侧 的环状空间A、C、E的全部或一部分变小，使滚子小端面侧空间合计体积V小于整个轴承体积W的14. 5%。如上所述，根据本实施方式的圆锥滚子轴承10，将形成于内圈13、14的外周面与外圈11、12的内周面之间的圆环状空间，即，以圆锥滚子15的大端面Pl作为边界形成于圆锥滚子15小端面侧的内部空间的体积总和的滚子小端面侧空间合计体积V设定为整个轴承体积W的14. 5%以上，因此能够在作为润滑脂供给源的圆锥滚子15的小端面侧的环状空间A、C、E中，填充更多的润滑脂。由此，能够轴承滚道面I la、12a、13a、14a的润滑状态长期维持在良好状态，从而实现圆锥滚子轴承10的长寿命化。另外，根据本实施方式的圆锥滚子轴承10，圆锥滚子轴承10为四列圆锥滚子轴承，因此，所述圆锥滚子轴承10能够适用于钢铁轧机的辊颈，从而能够有效地进行轧制作业。实施例为了确认本实用新型效果，试制了各种轴承规格的四列密封型圆锥滚子轴承，并进行了比较试验。实施例中所使用的试验轴承的原材料以相同的熔炼炉号(charge)、相同坯料形状制成。即，原材料使用了以电炉熔炼且进行二次精炼后，以连续铸造机铸造并轧制的材料。另外，试验机的轴承壳体和轴与实际轧机所采用的配合相对应，外圈和内圈均采用间隙配合。实施例I试制了整个轴承截面积X相同、滚子小端面侧空间合计截面积Y变更，同时，整个轴承体积W相同、滚子小端面侧空间合计体积V变更的10个四列密封型圆锥滚子轴承(No. I No. 10)，进行了耐久寿命评价。各轴承的通用轴承规格如下所示，各轴承的个别轴承规格示于表I。另外，滚子小端面侧空间截面积M1、M2完全相同。另外，滚子小端面侧空间体积S1、S2完全相同。通用轴承规格型号343KVS4551外圈外径Φ457.098mm内圈内径Φ343. 052_装配宽度254mm整个轴承体积W 18204cm3材料套圈与滚子同样，采用了 SAE9315 (C :0. 13 O. 18wt %、Si :0. 15
O.35wt%,Mn 0. 45 O. 65wt%,Ni :3. 00 3. 50wt%,Cr I. 00 I. 40wt%,Mo :0. 08
O.15wt% )[0070]热处理套圈与滚子同样,采取了渗碳淬火表面硬度HRC60 64表面粗糙度套圈O. 15 μ Ra、滚子O. 20 μ Ra额定动载荷2430000Ν表 I
权利要求1.一种辊颈用密封型圆锥滚子轴承，其特征在于，具有内圈；外圈；在所述内圈与所述外圈之间，至少配置有两列的多个圆锥滚子；和配置于轴向两端部，对所述内圈与所述外圈之间进行密封的密封装置，在通过所述轴承的轴中心的截面中，将作为形成于所述内圈的外周面与所述外圈的内周面之间的圆环状空间的形成于所述圆锥滚子的小端面侧的内部空间的截面积的总和设定为不小于整个轴承的截面积的6%。
2.根据权利要求I所述的辊颈用密封型圆锥滚子轴承，其特征在于，将作为形成于所述内圈的外周面与所述外圈的内周面之间的圆环状空间的形成于所述圆锥滚子小端面侧的内部空间的截面积总和设定为不小于整个轴承的截面积的6%、但不大于8. 7%。
3.一种辊颈用密封型圆锥滚子轴承，其特征在于，具有内圈；外圈；在所述内圈与所述外圈之间，至少配置有两列的多个圆锥滚子；和配置于轴向两端部，对所述内圈与所述外圈之间进行密封的密封装置，将作为形成于所述内圈的外周面和所述外圈的内周面之间的圆环状空间的以所述圆锥滚子的大端面为边界且形成于所述圆锥滚子的小端面侧的内部空间的体积总和设定为不小于整个轴承体积的14. 5%。
4.根据权利要求3所述的辊颈用密封型圆锥滚子轴承，其特征在于，将作为形成于所述内圈的外周面和所述外圈的内周面之间的圆环状空间的以所述圆锥滚子大端面作为边界且形成于所述圆锥滚子小端面侧的内部空间的体积总和设定为不小于整个轴承体积的14.5%、但不大于18. I % ο
5.根据权利要求I 4任一项所述的辊颈用密封型圆锥滚子轴承，其特征在于，所述圆锥滚子轴承为四列圆锥滚子轴承。
专利摘要本实用新型提供一种在水浸入内部的可能性高的环境中也能够实现长寿命化的辊颈用密封型圆锥滚子轴承。该滚子轴承具有多个内圈(13、14)；多个外圈(11、12)；配置于内圈(13、14)与外圈(11、12)之间的多个圆锥滚子(15)；以及配置于轴向两端部，将内圈(13、14)与外圈(11、12)之间密封的密封装置(19)，在穿过轴承(10)的轴中心的截面上，将形成于内圈(13、14)的外周面与外圈(11、12)的内周面之间的圆环状空间，即形成于圆锥滚子(15)的小端面侧的内部空间的截面积总和(Y)设定为整个轴承截面积(X)的6％以上。另外，将形成于内圈(13、14)的外周面与外圈(11、12)的内周面之间的圆环状空间，即，以圆锥滚子(15)的大端面(P1)作为边界而形成于圆锥滚子(15)的小端面侧的内部空间体积总和(V)设定为整个轴承体积(W)的14.5％以上。
文档编号F16C19/38GK202732689SQ20122007221
公开日2013年2月13日 申请日期2012年2月29日 优先权日2011年10月17日
发明者坂口裕树, 藤田安伸, 松本洋一 申请人:日本精工株式会社