机车轴箱用整体式密封轴箱轴承的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种机车轴箱用整体式密封轴箱轴承，该轴承外圈有两个对称的滚道，可以承受径向和双向的轴向载荷；轴承外圈滚道、内圈滚道具有一定的凸度，滚动体母线采用新型对数曲线修型，与旧对数曲线修型相比，滚动体中间部分修型量小，两端凸度变化大，在外圈两端内径表面各有一个环形牙口，便于外圈与密封组件的过盈配合；轴承内圈采用斜挡边结构，改善滚动体和斜挡边的润滑和受力状况；中隔圈放置于两内圈组件之间，用于调整轴承的轴向游隙，提高轴承的合套率。本发明提供的轴箱轴承具有密封效果好，轴承承载能力强，轴向游隙调整方便等特点，降低了轴承失效风险，提高轴承的使用寿命。
【专利说明】
机车轴箱用整体式密封轴箱轴承
技术领域
[0001]本发明涉及和谐车轴箱轴承技术领域，尤其涉及一种和谐车轴箱用整体式密封轴箱轴承。
【背景技术】
[0002]轴箱轴承是铁路机车关键部件之一，其性能的好坏直接影响铁路的运行安全。了解轴箱轴承在铁路和谐车上的运用状况，设计出满足实际工况的轴箱用轴承，不但有助于提高国内轴承技术，也保证铁路机车车辆的运行安全。近年来通过研究轴箱轴承在机车车辆上的运用效果和失效模式，发现轴承失效主要是由滚动体、外圈或内圈的滚道疲劳、碎肩压痕、拉伤或划伤引起，引起上述现象的主要原因是轴承滚道受力不均，两端受力过大，导致轴承滚道疲劳失效，以及在安装或运转过程中内部进入了杂质，导致杂质在轴承运转中不断的损坏滚道表面质量，最终造成轴承的失效。为改善滚道的受力状况，提高轴承的密封性能，有必要改进轴承结构设计，提高轴承滚道两端的承载能力和自身的密封效果，避免轴承早期失效。
【发明内容】
[0003]本发明所解决的技术问题是提供一种密封效果好，承载能力高，安装拆卸方便的机车轴箱用整体式密封轴箱轴承。
[0004]本发明采用的技术方案是，机车轴箱用整体式密封轴箱轴承，轴承外圈具有两个对称滚道，在外圈两端面内径上各有一个环形牙口 ；滚动体放置在保持架兜孔内，滚动体分别与内圈滚道和外圈滚道接触；中隔圈设置在两个内圈小端面之间；所述轴承外圈两个环形牙口，形状尺寸相同，位置对称;所述轴承内圈内径上加工有锯齿环槽;所述轴承外圈和内圈之间固定有密封组件;所述密封组件是有内油封和外油封构成的组件。
[0005]轴承外圈的两个滚道具有微量的凸度，并对称分布;所述轴承内圈的滚道具有微量的凸度;所述轴承内圈采用斜挡边结构。
[0006]滚动体大端面采用球基面加工工艺，加工后滚动体大端面为球形，与内圈斜挡边接触。
[0007]密封组件的内油封的内径面与轴承内圈大挡边过盈配合，密封组件的外油封的外径面与轴承外圈牙口过盈配合。
[0008]密封组件结构设计有迷宫区、防护胶层和双向回流凸块;所述外油封外径面有凸台；所述密封组件的外油封上均匀加工三个工艺孔。
[0009]本发明的有益效果是:机车轴箱用整体式密封轴箱轴承，轴承外圈具有两个对称滚道，可以承受径向和双向的轴向载荷，提高轴承的结构紧凑型和承载能力，在外圈两端面内径上各有一个环形牙口，便于与密封组件配合，提高密封性能;滚动体放置在保持架兜孔内，滚动体分别与内圈滚道和外圈滚道接触，由滚动体和保持架组件构成的内圈组件，可非常便捷与外圈滚道接触配合；中隔圈设置在两个内圈小端面之间，用于调整轴承的轴向游隙；
[0010]轴承外圈的两个滚道具有微量的凸度，并对称分布，改善外圈滚道的受力状况，避免应力集中；外圈两个环形牙口，形状尺寸相同，位置对称；
[0011]内圈滚道具有微量的凸度，内圈大挡边采用斜挡边，改善内圈滚道和斜挡边的受力和润滑状况，避免应力集中；轴承内圈内径上加工有锯齿环槽，可有效降低轴弯曲所引起的内圈与轴的微动磨损现象；
[0012]滚动体采用新型对数曲线修型，与旧对数曲线修型相比，滚动体中间部分凸度变化小，两端凸度变化大，使滚动体受力更加均匀，适宜承受更大的倾斜力矩，承载能力更高；滚动体大端面采用球基面加工工艺，加工后滚动体大端面为球形，与内圈斜挡边接触，接触形状为椭圆形，有助于形成弹性流体动力润滑油膜，减小接触应力和较好的抗歪斜能力。
[0013]轴承外圈和内圈之间固定有密封组件；密封组件是有内油封和外油封构成的组件，密封组件内油封的内径面与轴承内圈大挡边过盈配合，密封组件外油封的外径面与轴承外圈牙口过盈配合，将轴承外圈和内圈组件锁紧成一个整体，并完全密封轴承;在外油封上均匀加工三个工艺孔，便于拆卸密封罩，进而拆解轴承。
[0014]密封组件设计的迷宫区和双向回流凸块结构，保证了密封组件密封的有效性;夕卜油封增加的防护胶层，更加有效防护外界异物的侵入;外油封上设计的凸台，保证了密封组件压装入轴承后不脱落。
[0015]采用上述技术方案的机车轴箱用整体式密封轴箱轴承，不但能承受径向承载能力，而且能够承受双向轴向载荷;外圈滚道和内圈滚道加工成微量的凸度，滚动体采用新型对数曲线修型，极大的改善滚道受力状态，降低或减少了应力集中，使轴承能够承受更大的冲击载荷和偏载荷;选用的中隔圈可使轴箱轴承调整到合适的轴向游隙；通过密封组件完全密封轴承，防止外物进入轴承，极大的改善轴承的密封效果，提高轴承的运用可靠性，避免轴承的过早失效;在密封组件上的三个工艺孔方便轴承的拆解。内圈的锯齿环槽设计降低了轴弯曲引起的内圈与轴的微动磨损现象。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的剖视图。
[0017]图2为本发明中密封组件的剖视图。
图3为滚动体母线采用的新型对数曲线。
[0018]图中标记为:1-外圈，2-外圈滚道，3-外圈环形牙口，4-滚动体，5-保持架，6-内圈，7-内圈滚道，8-中隔圈，9-内圈锯齿环槽，10-内油封，11-外油封，12-内圈大挡边，13-内油封的内径面，14-外油封的外径面，15-迷宫区，16-防护胶层，17-双向回流凸块，18-凸台。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0020]如图1所示是机车轴箱用整体密封式轴箱轴承的半剖视图，一种机车轴箱用整体式密封轴箱轴承，轴承外圈I具有两个对称滚道2，在外圈I两端面内径上各有一个环形牙口3，便于与密封组件配合，提高密封性能;滚动体4放置在保持架5兜孔上，并与轴承内圈6滚道7接触，形成一个内圈组件，在保持架5兜孔全部装入滚动体4，滚动体5不会掉出，滚动体4保持性能好;两个内圈组件从轴承外圈I两端放入外圈I内部，使滚动体5与轴承外圈滚道2接触，中隔圈8固定在两个内圈6小端面之间，便于调整轴承的轴向游隙；
[0021]轴承外圈I的两个滚道2加工微量的凸度，改善外圈滚道2的受力状况，避免应力集中；外圈两个环形牙口 3，形状尺寸相同，位置对称；
[0022]内圈滚道7具有微量的凸度，内圈大挡边12采用斜挡边，改善内圈滚道7的受力状况，避免应力集中；轴承内圈6内径上加工有锯齿环槽9，可有效降低轴弯曲所引起的内圈与轴的微动磨损现象；
[0023]滚动体4采用新型对数曲线修型，与旧对数曲线修型相比，滚动体4中间部分凸度变化小，两端凸度变化大，使滚动体受力更加均匀，适宜承受更大的倾斜力矩，承载能力更尚;
[0024]滚动体4母线采用新型对数曲线修型，新对数曲线跌落值为y，ymax为修型边界的最大值，见图3，其计算公式如下；
[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，系数Ko= 2.81 ΧΙΟ—6;
[0028]K1 为修型安全系数，1^ = 7^/^(1.1932+111(1(21^/(213)));
[0029]A为系数，A = 2 (1-V2) Qmax/ JiELwe ；
[0030]b 为系数，b = 2(KoQmax/RLwe)V2;
[0031]R为系数，R = 2Dpw/ ( Dpw-Dwe ) Dwe ；
[0032]K2为修型长度占滚子长度比，K2 = 2Xm/Lwe ；
[0033]Xm为修长度，Xm根据轴承受力状况选择，mm;
[0034]V 为泊松比，V = 0.3;
[0035]E为轴承钢弹性模量，E = 2.07E+05，N/mm2;
[0036]QmaxS滚子承受最大负荷，N;
[0037]Lwe为滚动体实际工作长度，mm;
[0038]Dpw为圆锥轴承理论滚子组节圆直径，mm;
[0039]Dw为滚动体大头直径，mm;
[0040]滚动体4大端面采用球基面加工工艺，加工后滚动体4大端面为球形，与内圈6斜挡边接触，接触形状为椭圆形，有助于形成弹性流体动力润滑油膜，减小接触应力和较好的抗歪斜能力。
[0041 ]轴承外圈I和内圈6之间固定有密封组件;密封组件是有内油封10和外油封11构成的组件，密封组件的内油封10与轴承内圈大挡边12过盈配合，密封组件的外油封11与轴承外圈牙口 3过盈配合，将轴承外圈I和内圈组件锁紧成一个整体，并完全密封轴承;在外油封11上均匀加工三个工艺孔，便于拆卸密封组件，进而拆解轴承。
[0042]如图2所示是机车轴箱用整体密封式轴箱轴承的密封组件的剖视图，密封组件设计的迷宫区15和双向回流凸块17结构，保证了密封组件密封的有效性;外油封11增加的防护胶层16，更加有效防护外界异物的侵入;外油封11上设计的凸台17，保证了密封组件压装入轴承后不脱落。
[0043]采用上述技术方案的机车轴箱用整体式密封轴箱轴承，不但提高了轴承承受径向承载能力，而且能够承受双向轴向载荷;外圈滚道2和内圈滚道7加工成微量的凸度，滚动体4采用新型对数修型，都极大的改善轴承受力状态，降低或减少了应力集中，使轴承能够承受更大的冲击载荷和偏载荷;选用的中隔圈8可使轴承调整到合适的轴向游隙;通过密封组件与内圈大挡边12端面和外圈牙口 3的过盈配合，锁紧内组件和外圈I成一整体轴承，并且完全密封轴承，防止外物进入轴承，极大的改善轴承的密封效果，提高轴承的运用可靠性；避免轴承的过早失效;在密封组件上的三个工艺孔方便轴承的拆解；内圈端面靠近大挡边侧的内径加工一定宽度的锯齿环槽9，可以降低轴弯曲引起的内圈6与轴的微动磨损现象。
【主权项】
1.机车轴箱用整体式密封轴箱轴承，其特征在于:轴承外圈(I)具有两个对称滚道(2)，在外圈两端面内径上各有一个环形牙口(3);滚动体(4)放置在保持架(5)兜孔内，滚动体(4)分别与内圈(6)滚道(7)和外圈滚道(2)接触；中隔圈(8)设置在两个内圈小端面之间;所述轴承外圈两个环形牙口(3)，形状尺寸相同，位置对称;所述轴承内圈(6)内径上加工有锯齿环槽(9);所述轴承外圈(I)和内圈(6)之间固定有密封组件;所述密封组件是有内油封(10)和外油封(11)构成的组件。2.根据权利要求1所述的机车轴箱用整体式密封轴箱轴承，其特征在于:所述轴承外圈(I)的两个滚道(2)具有微量的凸度，并对称分布;所述轴承内圈(6)的滚道(7)具有微量的凸度;所述轴承内圈(6)采用斜挡边结构。3.根据权利要求1所述的机车轴箱用整体式密封轴箱轴承，其特征在于所述滚动体(4)大端面采用球基面加工工艺，加工后滚动体(4)大端面为球形，与内圈(6)斜挡边接触;新对数曲线跌落值为y，ymax为修型边界的最大值，其计算公式如下； y=AKiln{ 1/[1 — (2x/K2Lwe)2]} (0^x<Lwe/2) ,mm； Ymax — KoQmax ( 1.1932+ lll ( Lwe/ ( 2b ))) /Lwe，ΓΠΓΠ ; 其中，系数Κο = 2.81Χ10—6; K1 为修型安全系数，KFymaxAd.1932+ln(K2Lwe/(2b)));A为系数，A = 2 (1-V2) Qmax/JiELwe ；b为系数，b = 2 ( KoQmax/RLwe )1/2;R为系数，R=2Dpw/ ( Dpw-Dwe ) Dwe ； K2为修型长度占滚子长度比，K2 = 2Xm/Lwe ； Xm为修型长度，Xm根据轴承受力状况选择，mm; V为泊松比，V = 0.3; E为轴承钢弹性模量，E = 2.07E+05，N/mm2; Qmax为滚子承受最大负荷，N; Lto为滚动体实际工作长度，mm; Dpw为圆锥轴承理论滚子组节圆直径，mm; Dw为滚动体大头直径，mm。4.根据权利要求1所述的机车轴箱用整体式密封轴箱轴承，其特征在于所述密封组件的内油封(10)的内径面(13)与轴承内圈大挡边(12)过盈配合，密封组件的外油封(I I)的外径面(14)与轴承外圈牙口(3)过盈配合。5.根据权利要求1所述的机车轴箱用整体式密封轴箱轴承，其特征在于所述密封组件结构设计有迷宫区(15)、防护胶层(16)和双向回流凸块(17);所述外油封外径面(14)有凸台(18);所述密封组件的外油封(11)上均匀加工三个工艺孔。
【文档编号】F16C33/80GK106050905SQ201610309049
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】高卫卫, 张宗峰, 章建良, 申强, 周晴
【申请人】中车大连机车研究所有限公司