一种长寿命四列圆柱滚子轴承的制作方法

本实用新型涉及轧机用圆柱滚子轴承，尤其涉及一种长寿命四列圆柱滚子轴承。

背景技术：

在采用四列圆柱滚子轴承国产化工作中，发现与国外同型号产品的使用寿命较短，轴承易出现早期损坏现象。

国内四列圆柱滚子轴承常规结构，如图1、图2所示，图中，1-1：外圈，1-2：滚子， 1-3：内圈，1-4：保持架，此种结构的轴承因外圈挡边上开装球缺口，故从装球缺口处填装滚子的工艺方法有两个缺点：其一是装球缺口开小了，则装填时易划伤滚子，其二是装球缺口开大了，则轴承工作时易发生滚子脱落现象。此外，国内轴承的承载负荷能力较小，接触应力较大，寿命较短。其中，此结构的低负荷滚子应力如图1-3所示。

针对现有情况，我们进行了系统的研究与分析，除了国产轴承钢材料质量与国外知名厂家有差距外(在材料领域缩小差距是一个系统工程，不是一朝一夕能够解决的)，在轴承结构设计上是有可改进之处的，通过试验与研究，可以在以下几个方面做出改进，就可以提高其承载能力，降低其接触应力，延长其疲劳剥落引起的寿命降低，达到提高国产化轴承使用寿命之目的。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种长寿命四列圆柱滚子轴承，其承载能力高，最大接触负荷区低、轴承使用寿命延长。

一种长寿命四列圆柱滚子轴承，包括外圈、滚子、内圈、保持架，所述外圈和内圈之间设有滚子，所述外圈的两侧设置有可分离边挡圈，所述保持架支撑两列滚子，使两列滚子并列安置，所述滚子端面开设有圆弧形凹槽，所述滚子表面进行N-S共渗改性处理。

优选地，所述凹槽的直径为滚子直径的三分之一，所述凹槽深度为1-2mm。

优选地，所述保持架为笼式组合结构，所述滚子长度由保持架空间长度决定。

优选地，所述滚子母线凸度采用对数曲线进行修正，修正系数为1.1-1.3。

优选地，对滚子倒角进行修正，修正系数为1.1-1.3。

优选地，所述滚子母线凸度与滚子倒角之间通过圆滑过渡。

优选地，所述滚子表面改性处理的改性层深为0.005-0.01mm。

与现有技术相对比，本实用新型产生的有益效果是：

(1)本实用新型提供的保持架为笼式组合结构，使两列滚子并列安置，增加了滚子的承载长度，提高了轴承的额定负荷能力；

(2)本实用新型在外圈设置可分离的边挡圈其优点是克服了原来外圈挡边上开装球缺口，从装球缺口处填装滚子的工艺方法(原方法有两个缺点：其一是装球缺口开小了，则装填时易划伤滚子，装球缺口开大了，则轴承工作时易发生滚子脱落现象)；

(3)本实用新型通过在滚子上开设凹槽以及对滚子表面进行改性处理，降低滚子端口之间的蠕动摩擦损伤及缺油状态的疲劳；

(4)本实用新型通过改善滚子母线凸度及滚子倒角，降低在同样负荷作用下的接触应力峰值及端口效应，使轴承使用寿命得以延长。

附图说明

图1-1是现有技术四列圆柱滚子轴承剖面图；

图1-2是现有技术圆柱滚子轴承示意图；

图1-3是现有技术四列圆柱滚子轴承的低负荷滚子应力图；

图2-1是本实用新型提供的长寿命四列圆柱滚子轴承剖面图；

图2-2是本实用新型提供的长寿命圆柱滚子轴承示意图；

图2-3是本实用新型提供的长寿命四列圆柱滚子轴承高负荷滚子应力图；

图2-4是本实用新型提供的单个滚子剖面图。

附图中标记的具体含义如下：

1：外圈；2：滚子；3：内圈；4：保持架；5：边挡圈；6.凹槽。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作详细的说明。

参图2-1和图2-4所示，图2-1是本实用新型的长寿命四列圆柱滚子轴承剖面图；图2-4 是本实用新型提供的单个滚子剖面图；

一种长寿命四列圆柱滚子轴承，包括外圈1、滚子2、内圈3、保持架4，外圈1和内圈 3之间设有滚子2，所述外圈1的两侧设置有可分离边挡圈5，保持架4支撑两列滚子2，使两列滚子2并列安置，其中，保持架4为笼式组合结构，滚子2长度由保持架4空间长度决定。滚子2端面开设有圆弧形凹槽6，其中，凹槽6的直径是滚子直径的三分之一，凹槽6 深度为1-2mm。并对滚子2表面进行N-S共渗改性处理，改性层深为0.005-0.01mm。另外，还对滚子2母线凸度和滚子2倒角进行了修改，其中滚子2母线凸度是采用对数曲线的方式进行修正，修正系数为1.1-1.3；滚子2倒角的修正系数也为1.1-1.3；

实施例1

参图1-3和图2-3所示，图1-3是现有技术四列圆柱滚子轴承的低负荷滚子应力图；图 2-3是本实用新型的长寿命四列圆柱滚子轴承高负荷滚子应力图。其中，a₀(a₁)分别为滚子受载时接触应力峰值；F₀(F₁)分别为滚子2承载有效面积；由图1-3和图2-3可知，a₀>a₁，F₀<F₁, 在同样承载负荷下，F越大，a越小，轴承寿命时间越长，故本实用新型提供的长寿命四列圆柱滚子轴承，寿命较现有技术有一定的提高。

实施例2

本实用新型是对国产的四列圆柱滚子轴承系列进行改进，其中本实施例是以型号为 Fc5678240的四列圆柱滚子轴承进行改进，将原来的梳状保持架改为笼式组合保持架4，还在外圈1的两侧设置有可分离边挡圈5，同时修正滚子母线凸度和滚子倒角，本实用新型对滚子端面开设凹槽6，凹槽6的直径为8.33mm,深度为1.3mm，可以防止滚子2的端口的微动磨损，且对滚子2进行N-S共渗改性处理，改性层深为0.008mm；提高其在无润滑状态下的减磨能力。

改进之前：轴承内径(d)：280mm；轴承外径(D)：390mm；轴承宽度(B)：240mm；滚子直径×长度(Dw×Lw)：25mm×40mm；额定动负荷(Cr)：1950KN；额定静负荷(Cor)： 3100KN；最大滚子倒角：0.3mm；最大滚子母线凸度：0.005mm；

改进之后：轴承内径(d)：280mm；轴承外径(D)：390mm；轴承宽度(B)：240mm；滚子直径×长度(Dw×Lw)：25mm×48mm；额定动负荷(Cr)：2150KN；额定静负荷(Cor)：3850KN；最大滚子倒角：0.45mm；最大滚子母线凸度：0.007mm；

按照本实用新型的方式进行改进之后，由改进之后和改进参数对比，可知，内径、外径、宽度、Fw以及滚子直径(Dw)不变，其中，由于将原来的梳状保持架改变为笼式组合保持架 4，故滚子2的长度变长，因此，承载能力变大，即额定静负荷和额定动负荷都变大，分别为 2150KN和3850KN；另外，为了克服滚子2受力时的端口效应，减低其受载时的端口最大接触应力，设计时对滚子2母线凸度进行放大到0.007mm，另外其滚子2倒角也进行放大到0.45mm，避免应力集中。

本实用新型在原有四列圆柱滚子轴承外形尺寸不变的情况下，通过改进保持架4结构型式和增加滚子2长度来提高其承载能力，降低最大接触负荷区，通过改善滚子2的母线凸度及倒角，降低在同样负荷作用下的接触应力峰值及端口效应，使轴承使用寿命得以延长，通过对滚子2表面进行改性处理，降低滚子2端口之间的蠕动摩擦损伤及缺油状态的疲劳剥落程度达到避免轴承早期失效的风险。

上文所述的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并不是用以限制实用新型的保护范围，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出的各种变化均属于实用新型的保护范围。