一种高速重载低摩擦的高铁轴承的制作方法

本发明涉及高铁轴承。

背景技术：

1、目前：世界发达国家制造的高铁轴承仍然是依托先进的轴承材料和工艺技术制造的圆锥滚子轴承，研究资料显示：圆锥滚子轴承的力学结构存在许多致命缺陷，例如：

(1)应力集中：圆锥滚子轴承滚子端部的应力集中是无法根治的先天致命缺陷，其常见的主要危害就是造成滚道压痕和剥离；

(2)滚子容易歪斜：圆锥滚子轴承最大的先天致命缺陷就是滚子接触线在转动中的受力不均极易使滚子发生歪斜，滚子歪斜的力学概念是：滚子发生歪斜时，其滚动面不再与滚道呈线接触，而是呈一定角度像楔子一样紧卡在内外套圈滚道之间，并且在与内外套圈的咬啃之中滑动摩擦，造成滚动体一端压痕或剥落，另一端严重磨损，直接引致套圈滚道压痕、剥离、保持架崩裂或挡边崩裂，这在重载汽车的轮轴轴承中经常出现，目前发达国家都在采用增加滚子凸度量的方法减少滚子端头应力集中，但仍然不能改变应力集中的力学本质，也不能从根本上纠正其先天力学结构的缺陷；

(3)由圆锥滚子接触角引致的危害：

a：因为滚子倾斜角的大小与轴承的摩擦阻力成正比，与轴承的径向承载力成反比，所以滚子倾斜角的增大直接导致轴承摩擦阻力增大和径向承载力的降低，随着滚子的倾斜角的增大，其启动摩擦阻力可增大4--8倍(skf---p103页)，可直接引致启动时的滑动摩擦，是限制轴承高速重载的瓶颈之一，

b：圆锥滚子大端的端面与套圈挡边之间为承受重力的滑动摩擦，这是无法纠正的先天缺陷，skf资料阐述：因为作用在挡边的负荷不能平均分布，会增加磨损甚至可能造成挡边断裂(skf轴承综合型录p506页)，滚子倾斜角越大其挡边承载的力也越大，大端摩擦阻力也随之增大，不仅造成脂润滑困难、高速性能差，还极易造成轴承滚子歪斜、轴承发热、崩边，可直接引致轴承高速转动中的许多安全隐患，

c：已知：轴承滚子接触角的大小直接影响轴承的摩擦阻力、摩擦磨耗和摩擦发热的大小，因此，圆锥滚子轴承的摩擦阻力(摩擦系数0、0017-0、0025)比圆柱滚子轴承的摩擦阻力(摩擦系数0、0008-0、0012)大100％，

因为圆锥滚子轴承联合载荷的力学原理是通过滚子接触角(倾斜角)的大小实现的，圆锥滚子轴承直接将受到的载荷按接触角的大小同时分配在轴承的径向与轴向两个方向，即：直接派生出恒定的轴向力，并引致先天严重的缺陷，即：轴承受到的载荷不能随工况的不同自动调节联合负荷的最佳比值，使轴承轴向与径向始终处于设定的受力状态，由接触角引致的轴向力与火箭喷气发动机的侧向调节喷嘴的原理一样，例如：当火箭喷气发动机不需要侧向调节喷嘴辅助喷气时却始终侧向喷气那将是多大的危害！？

高铁运行也是同样的原理，如果在高铁长时间的直线运行而无需较大的轴向载荷时，但是：圆锥滚子仍然按照滚子的接触角(倾斜角)派生出来的轴向载荷和由此产生的摩擦阻力与摩擦磨耗始终如影相随强加在轴承上，不仅会造成轴承的径向载荷不足，还会引致轴承摩擦阻力和摩擦磨耗无谓的增大、摩擦发热增大、促使滚子歪斜滑动等多种危害，

2、研究与实践发现：向心球面滚子轴承在力学结构的设计中也存在很大的缺陷和局限性，球面滚子轨道的半径受轴承半径的制约，球面轨道的半径必然小于轴承半径，直接造成球面滚子轨道先天性曲率过大，使调心轴承滚子轨道实际能够应用的范围很窄，只能利用球面直径最大处很窄的一圈球面，因此滚子长度的设置很短，任何加大滚子长度和滚子接触角的做法都会导致产生推力球面滚子轴承效应，直接引致向心球面滚子轴承轴向承载力无谓的增大和径向承载力的减小，并可造成轴承的摩擦阻力、摩擦发热的急剧增大和额定转速急剧下降，正是向心球面滚子轴承存在的先天缺陷和局限性使向心球面滚子轴承的极限转速和联合载荷的调节受到极大的限制，并使球面滚子轴承的众多优势不能在更广泛领域发挥更大的应用价值，

本发明在深入的探索中发现：在轴承直径不变的条件下，橄榄形椭圆球胆球面滚子轨道的曲率半径不受轴承半径的制约，能在更大的范围内成倍加大球面滚子轨道的曲率半径，并发现：

(1)滚子长度不变时：球面滚子轨道的半径与滚子的接触角呈反比，

(2)在球面滚子接触角不变的条件下，球面滚子的长度与球面滚子轨道的半径成正比，

即：a、球面滚子轨道半径加大，滚子长度尺寸不变时，轴承的径向载荷随滚子接触角的减小而反比增大，摩擦阻力随滚子接触角的减小而同比减小，

b、球面轨道半径加大，滚子接触角不变时，其滚子的长度范围随球面滚子轨道直径的增大而同比增大，使径向承载力同比增大，轴承的轴向承载力不变，而轴承的摩擦阻力不变(同等条件时，轴承的摩擦阻力与滚子接触角有直接关系)，

c、当滚子的长度不变时，随着球面滚子轨道半径的加大而滚子的接触角反比例减小，轴承的摩擦阻力随之反比例减小、轴承的径向承载力大随之提高，通过调节球面滚子轨道半径比例的大小可以使轴承轴承在保持最佳的轴向承载力，并能够适应更高的转速，

技术实现要素：
：

鉴于圆锥滚子高铁轴承存在的技术不足，本发明提出一种橄榄形椭圆球胆结构球面滚子轨道的力学结构和设有球轴承中置球的力学结构，其中：

(1)橄榄形椭圆球胆结构球面滚子轨道的力学结构为：利用橄榄形椭圆球胆轴向距离中部的一段内圆周作为球面滚子轨道，并将其设置在外套圈的内圆周或轴承中圈的内圆周形成橄榄形椭圆球胆结构滚子轨道的力学结构，

橄榄形椭圆球胆结构球面滚子轨道力学结构的应用改变了球面滚子轨道的曲率半径小于轴承半径的局限性，使滚子轨道的曲率半径能够在更为宽泛的范围内进行选择，实现了根据设计需要对轴承滚子接触角的大小进行调节，对轴承联合载荷承载力的比值进行最佳比值的调节，对轴承的摩擦阻力和转动速度进行最佳比值的调节，

(2)由于球的表面任意点与球心半径完全相等，因此球形滚动体在复杂力矩的作用下仍然可以在内、外轨道之间始终保持两点接触的纯滚动摩擦，而且球轴承摩擦系数(0、001---0、0012)低，球轴承具有最好的高速稳定性能和刚性，其滚道与钢珠之间有极好的密合度，润滑条件可靠，非常耐用，无需经常维护，具有承受联合负荷的良好性能(skf轴承---p290页)，本发明将深沟球轴承、双列深沟球轴承、双列角接触球轴承的力学结构设置在双节圆柱滚子、双节球面滚子、双节圆环滚子之间，创造了中置球这个重要的力学结构点，用以承载联合载荷，使中置球两端设置的滚子只承载较小比值的轴向载荷或只承载径向载荷，使轴承的承载力更大、运行更加稳定、摩擦更小、转速更高，

本发明充分利用橄榄形椭圆球胆球面滚子轨道的力学结构和中置球两点接触纯滚动摩擦承载联合负荷的优势，并与圆柱滚子、球面滚子、圆环滚子承载力大、摩擦系数小、接触应力均匀的力学特性相结合，创造了高速、重载、低摩擦的高铁轴承，

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括一个外套圈、一个深沟球轴承内套圈、两个双半内套圈、一排球形滚动体和两排球面滚子，其特征是：外套圈内圆周设有一圈共用球面滚子轨道，该共用球面滚子轨道的曲率半径大于轴承滚子圆周轨道的半径，使轴承外套圈内圆周设置的共用球面滚子轨道轴向截面呈橄榄形椭圆球胆结构，并在外套圈内圆周共用球面滚子轨道轴向距离的中部设有一圈深沟球滚动体轨道，

所述的深沟球轴承内套圈设置在外套圈内圆周轴向距离的中部，并通过球形滚动体与外套圈内圆周共用球面滚子轨道中部设置的一圈深沟球滚动体轨道组合形成深沟球轴承的中置球结构，

所述的双半内套圈同轴心设置在深沟球轴承内套圈的两侧，其双半内套圈的外圆周各设有一圈球面滚子轨道，该球面滚子轨道与轴承的垂直轴线成1--15度角，两个双半内套圈分别通过球面滚子与外套圈内圆周设置的共用球面滚子轨道组合，形成球面滚子轴承结构。

一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括两个双半外套圈、一个内套圈和两排球面滚子，其特征是：两个双半外套圈内圆周各设有球面滚子轨道，两个双半外套圈同轴心组合后，其内圆周形成一个共用球面滚子轨道，该共用球面滚子轨道的曲率半径大于轴承滚子圆周轨道的半径，使轴承外套圈内圆周设置的共用球面滚子轨道轴向截面呈橄榄形椭圆球胆结构，

所述的内套圈外圆周轴向间隔距离设有两排球面滚子轨道，该两排球面滚子轨道与轴承的垂直轴线成1--15度角，在两排球面滚子轨道内各设有一排球面滚子，内套圈通过两排球面滚子与双半外套圈内圆周设置的共用球面滚子轨道组合，形成球面滚子轴承结构。

一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括一个外套圈、一个内套圈和两排球面滚子，其特征是：外套圈的内圆周设置一圈共用球面滚子轨道，该共用球面滚子轨道的曲率半径大于轴承滚子圆周轨道的半径，使轴承外套圈内圆周设置的共用球面滚子轨道轴向截面呈橄榄形椭圆球胆结构，

所述的内套圈外圆周间隔距离设有两圈球面滚子轨道，该两排球面滚子轨道与轴承的垂直轴线成1--15角度，两圈球面滚子轨道内各设有一排球面滚子，内套圈通过两排球面滚子与外套圈内圆周设置的共用球面滚子轨道组合，形成球面滚子轴承。

一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括一个内套圈、一个深沟球轴承外套圈、两个双半外套圈、一排球形滚动体和两排球面滚子，其特征是：在内套圈外圆周轴向的中部设有一圈深沟球形滚动体轨道，在深沟球滚动体轨道内设球形滚动体，在该深沟球滚动体轨道的两端间隔距离各设有一排球面滚子轨道，该球面滚子轨道与轴承的垂直轴线成1--15度角，

所述的深沟球轴承外套圈设置在内套圈外圆周的中部，通过球形滚动体与内套圈外圆周设置的深沟球滚动体轨道组合形成球轴承的中置球结构，

所述的两个双半外套圈的内圆周各设有球面滚子轨道，两个双半外套圈分别设置在深沟球轴承外套圈的两侧，两个双半外套圈同轴心组合后，其内圆周设置的球面滚子轨道形成共用球面滚子轨道，该共用球面滚子轨道的曲率半径大于轴承滚子圆周轨道的半径，使该共用椭圆球面滚子轨道轴向截面呈橄榄形椭圆球胆结构，两个双半外套圈通过两排球面滚子与内套圈外圆周两端设置的球面滚子轨道组合，形成球面滚子轴承结构。

一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括：一个外套圈、一个内套圈、三排滚动体和圆环形圆柱滚子外挡肩；其特征是：所述的外套圈内圆周轴向距离的中部设置一圈深沟球形滚动体轨道，在该深沟球形滚动体轨道内设置球形滚动体，在其深沟球形滚动体轨道的两端间隔距离相对应各设有一排圆柱滚子轨道，在圆柱滚子轨道内各设置圆柱滚子，

所述的内套圈外圆周轴向距离的中部设置一圈深沟球形滚动体轨道，该深沟球形滚动体轨道与外套圈内圆周中部设置的深沟球滚动体轨道相对应，通过球形滚动体组合形成球轴承的中置球结构，在深沟球形滚动体轨道的两端间隔距离分别设有一圈圆柱滚子轨道，并通过圆柱滚子与外套圈内圆周两端设置的圆柱滚子轨道组合形成圆柱滚子轴承结构，

所述的圆环形圆柱滚子外挡肩设置在内套圈的两端，与圆柱滚子外端面形成滑动配合的挡肩结构。

一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括：一个外套圈、两个双半内套圈、一排圆柱滚子和两排球形滚动体；其特征是：所述的外套圈内圆周轴向距离的中部设置一圈圆柱滚子轨道，在圆柱环滚子轨道内设置圆柱滚子，在圆柱滚子轨道的两端各设置圆柱滚子外挡肩，在该圆柱滚子轨道的两端间隔距离分别设有一圈角接触球滚动体轨道，在该角接触球滚动体轨道内各设置球形滚动体，

所述的双半内套圈外圆周的外端部各设置一圈角接触球形滚动体轨道，在双半内套圈外圆周的内端部各设置一圈圆柱滚子轨道，该双半内套圈外圆周两端设置的角接触球形滚动体轨道与外套圈内圆周两端设置的角接触球滚动体轨道相对应，通过球形滚动体组合形成角接触球轴承结构，该双半内套圈外圆周内端部设置的圆柱滚子轨道与外套圈内圆周中部设置的圆柱滚子轨道相对应，通过圆柱滚子组合形成圆柱滚子轴承结构。

一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括：一个变径中圈、一个外套圈、一个深沟球轴承内套圈、两个双半内套圈和内、外两层滚动体，其特征是：所述的变径中圈在内圆周轴向距离的中部设有一圈深沟球形滚动体轨道，在深沟球滚动体轨道内设置球形滚动体，在其深沟球形滚动体轨道的两端间隔距离相对应各设有一排圆柱滚子轨道，在圆柱滚子轨道内各设置圆柱滚子，在变径中圈外圆周轴向距离的两端间隔距离相对应各设有一圈球面滚子轨道，该球面滚子轨道与轴承的垂直轴线成1--15度角，在变径中圈外圆周两端设置的球面滚子轨道内各设置球面滚子，

所述的外套圈，在其内圆周设置一圈共用球面滚子轨道，该共用球面滚子轨道的曲率半径大于轴承滚子圆周轨道的半径，使轴承外套圈内圆周设置的共用球面滚子轨道轴向截面呈橄榄形椭圆球胆结构，外套圈通过两排球面滚子与变径中圈外圆周两端设置的球面滚子轨道组合，形成球面滚子轴承结构。

所述的深沟球轴承内套圈设置在变径中圈内圆周的中部，并与变径中圈内圆周中部设置的一圈深沟球形滚动体轨道相对应，通过球形滚动体组合，形成深沟球轴承的中置球结构，

所述的两个双半内套圈同轴心设置在深沟球轴承内套圈的两侧，两个双半内套圈的外圆周各设有一圈圆柱滚子轨道，并在圆柱滚子轨道的外端各设圆柱滚子外挡肩，双半内套圈通过圆柱滚子与变径中圈内圆周两端设置的圆柱滚子轨道组合形成圆柱滚子轴承结构。

一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括：一个变径中圈、一个外套圈、一个内套圈、一个圆环形圆柱滚子外挡肩和内、外两层滚动体，其特征是：所述的变径中圈在内圆周轴向距离的中部设有一圈深沟球形滚动体轨道，在深沟球滚动体轨道内设置球形滚动体，在其深沟球形滚动体轨道的两端间隔距离相对应各设有一排圆柱滚子轨道，在圆柱滚子轨道内各设置圆柱滚子，在变径中圈外圆周轴向距离的两端间隔距离相对应各设有一圈球面滚子轨道，该球面滚子轨道与轴承的垂直轴线成1--15度角，在变径中圈外圆周两端设置的球面滚子轨道内各设置球面滚子，

所述的外套圈，在其内圆周设置一圈共用球面滚子轨道，该共用球面滚子轨道的曲率半径大于轴承滚子圆周轨道的半径，使外套圈内圆周设置的共用球面滚子轨道轴向截面呈橄榄形椭圆球胆结构，外套圈通过两排球面滚子与变径中圈外圆周两端设置的球面滚子轨道组合，形成球面滚子轴承结构。

所述的内套圈外圆周轴向距离的中部设有一圈深沟球滚动体轨道，在深沟球滚动体轨道内设置球形滚动体，在深沟球滚动体轨道的两端间隔距离各设有一圈圆柱滚子轨道，在该圆柱滚子轨道内各设有一圈圆柱滚子，其内套圈外圆周中部设置的一圈深沟球滚动体轨道与变径中圈内圆周中部设置的一圈深沟球形滚动体轨道相对应，通过球形滚动体组合，形成球轴承的中置球结构，其内套圈外圆周两端设置的圆柱滚子轨道通过圆柱滚子与变径中圈内圆周两端设置的圆柱滚子轨道组合形成圆柱滚子轴承结构，

所述的圆环形圆柱滚子外挡肩分别设置在内套圈的两端，与圆柱滚子外端面形成滑动配合的挡肩结构。

一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括：一个变径中圈、一个外套圈、两个双半内套圈、一个圆环形圆柱滚子外挡肩和两层滚动体；其特征是：所述的变径中圈外圆周轴向距离的中部间隔距离设有两圈双列深沟球滚动体轨道，轨道内各设置球形滚动体，在双列深沟球滚动体轨道的两端间隔距离分别设有一圈圆柱滚子轨道，该轨道内各设置一圈圆柱滚子，在变径中圈内圆周的中部设有一圈圆柱滚子轨道，该圆柱滚子轨道内设置圆柱滚子，在变径中圈内圆周圆柱滚子轨道的两端各设置圆柱滚子外挡肩，在变径中圈内圆周的两端各设有一圈角接触球滚动体轨道，该轨道内设置球形滚动体，

所述的外套圈在内圆周轴向距离的中部间隔距离设有两圈双列深沟球滚动体轨道，在双列深沟球形滚动体轨道的两端间隔距离各设有一圈圆柱滚子轨道，外套圈内圆周中部设置的双列深沟球滚动体轨道与变径中圈外圆周中部设置的双列深沟球滚动体轨道相对应，并通过两排球形滚动体组合形成双列深沟球轴承的中置球结构，外套圈内圆周两端设置的圆柱滚子轨道与变径中圈外圆两端设置的圆柱滚子轨道相对应，并通过两排圆柱滚子组合形成外层轴承结构，

所述的双半内套圈外圆周的外端部各设置一圈角接触球形滚动体轨道，在双半内套圈外圆周的内端部各设置一圈圆柱滚子轨道，在该圆柱滚子轨道的两端各设置圆柱滚子外挡肩，该双半内套圈外圆周两端设置的角接触球形滚动体轨道与变径中圈内圆周两端设置的角接触球滚动体轨道相对应，分别通过球形滚动体组合形成角接触球轴承结构，该双半内套圈外圆周内端部设置的圆柱滚子轨道与变径中圈内圆周中部设置的圆柱滚子轨道相对应，通过圆柱滚子组合形成圆柱滚子轴承结构。

所述的圆环形圆柱滚子外挡肩为环形平面挡肩结构，圆环形圆柱滚子外挡肩设置在外套圈的两端，并与圆柱滚子外端面滑动接触形成挡肩。

一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括：一个变径中圈、一个内套圈、两个双半外套圈、一个圆环形圆柱滚子外挡肩和两层滚动体；其特征是：所述的变径中圈外圆周轴向距离的中部设有一圈深沟球滚动体轨道，轨道内设置球形滚动体，在深沟球滚动体轨道的两端间隔距离分别设有一圈圆柱滚子轨道，在圆柱滚子轨道内各设置一圈圆柱滚子，在变径中圈内圆周的中部间隔距离设有两圈双列深沟球滚动体轨道，轨道内各设置球滚动体，在变径中圈内圆周双列深沟球滚动体轨道的两端各设有一圈圆柱滚子轨道，轨道内各设置圆柱滚子，

所述的内套圈外圆周的中部间隔距离设置两圈双列深沟球滚动体轨道，在双列深沟球滚动体轨道的两端各设置一圈圆柱滚子轨道，在该圆柱滚子轨道的内端各设置圆柱滚子内挡肩，该内套圈外圆周中部设置的双列深沟球形滚动体轨道与变径中圈内圆周中部设置的双列深沟球滚动体轨道相对应，通过两排球形滚动体组合形成双列深沟球轴承的中置球结构，该内套圈外圆设置的圆柱滚子轨道与变径中圈内圆周外端设置的圆柱滚子轨道相对应，通过圆柱滚子组合形成圆柱滚子轴承结构，

所述的圆环形圆柱滚子外挡肩为环形平面挡肩结构，圆环形圆柱滚子外挡肩设置在内套圈的两端与圆柱滚子外端面滑动接触形成挡肩，

所述的双半外套圈在内圆周轴向距离的中部各设有一圈圆柱滚子轨道，在该圆柱滚子轨道的内、外端分别设有圆柱滚子内挡肩和圆柱滚子外挡肩，并在圆柱滚子内挡肩端头的内圆周分别设有一圈三点接触球形滚动体轨道，两个双半外套圈同轴心组合在变径中圈的外圆周，两个双半外套圈圆柱滚子内挡肩内圆周端头分别设置的三点接触球滚动体轨道与变径中圈外圆周中部设置的深沟球滚动体轨道相对应，并通过球形滚动体组合，形成三点接触球轴承的中置球结构，该双半外套圈内圆周设置的圆柱滚子轨道与变径中圈外圆两端设置的圆柱滚子轨道相对应，并通过两排圆柱滚子组合形成外层轴承结构。

本发明一种高速低摩擦的高铁轴承的有益效果是：(1)橄榄形椭圆球胆结构球面滚子轨道力学结构的创造和应用改变了轴承球面滚子轨道的曲率半径小于轴承半径的局限性，使滚子轨道的曲率半径能够在更为宽泛的范围内进行选择，实现了根据设计需要对轴承滚子接触角的大小进行调节，对轴承联合载荷承载力的比值进行调节，对轴承的摩擦阻力和转动速度进行调节；(2)由于球的表面任意点与球心半径完全相等，因此球形滚动体在复杂力矩的作用下仍然可以在内、外轨道之间始终保持两点接触的纯滚动摩擦，而且球轴承摩擦系数(0、001---0、0012)低，球轴承具有最好的高速稳定性能和刚性，其滚道与钢珠之间有极好的密合度，润滑条件可靠，非常耐用，无需经常维护，具有承受联合负荷的良好性能(skf轴承---p290页)，本发明充分利用橄榄形椭圆球胆结构球面滚子轨道的力学结构和球滚动体中置球两点接触纯滚动摩擦承载联合负荷的优势，并结合圆柱滚子、球面滚子、圆环滚子承载力大、摩擦系数小、接触应力均匀的力学特性，创造了高速重载低摩擦的高铁轴承，它完美的应用了深沟球轴承两点接触纯滚动摩擦的力学优势和球面滚子轴承的全部力学优势，更重要的是：它突破了传统球面滚子轴承存在的缺陷和局限性，充分开发了球面滚子轴承的应用潜力，使球面滚子轴承能够承受最佳比值的联合负荷，更具备了高速、重载、低摩擦、低温升、寿命长的特性，适用更高的高铁速度，因此本技术对高铁轴承具有显著科学技术进步意义，

附图说明

图1是本发明设置深沟球轴承内套圈的一种高速重载低摩擦高铁轴承的剖视图。

图2是本发明设置双半外圈的高速重载低摩擦高铁轴承的剖视图。

图3是本发明设置内、外圈的高速重载低摩擦高铁轴承的剖视图。

图4是本发明设置双半外圈的高速重载低摩擦高铁轴承的剖视图。

图5是本发明设置内、外圈和与安环形圆柱滚子外挡肩的高速重载低摩擦高铁轴承的剖视图。

图6是本发明设置双半内圈和双向角接触球轴承的高速重载低摩擦高铁轴承的剖视图。

图7是本发明设置变径中圈和深沟球轴承内圈的高速重载低摩擦高铁轴承的剖视图。

图8是本发明设置变径中圈和圆环形圆柱滚子外挡肩的高速重载低摩擦高铁轴承的剖视图。

图9是本发明设置变径中圈、双向角接触球轴承和双列深沟球轴承中置球的高速重载低摩擦高铁轴承的剖视图。

图10是本发明设置变径中圈、和双列深沟球轴承中置球的高速重载低摩擦高铁轴承的剖视图。

图11是本发明所述：橄榄形椭圆球面滚子轨道的结构与原理示意图，其中图11(1)为橄榄形椭圆球面滚子轨道轴向截面结构，图11(2)为球面滚子，图11(r)为橄榄形椭圆球面滚子轨道曲率半径，图11(a)为滚子接触角，图11示意：当球面滚子(2)长度不变时，橄榄形椭圆球面滚子轨道(1)的曲率半径(r)越大，其球面滚子(2)的接触角(a)越小。

图12是传统球面滚子轨道的结构与原理示意图，其中图12(1)为球面滚子轨道轴向截面结构，图12(2)为球面滚子，图12(r)为球面滚子轨道曲率半径，图12(a)为滚子接触角，图12示意：当球面滚子(2)长度不变时，球面滚子轨道(1)的曲率半径(r)越小，其球面滚子(2)的接触角(a)越大。

图13是本发明所述：橄榄形椭圆球面滚子轨道力学作用原理图，其中图13(1)为橄榄形椭圆球面滚子轨道轴向截面结构，图13(2)为为球面滚子，图13(r)为橄榄形椭圆球面滚子轨道曲率半径，图13(a)为滚子接触角，图13(b)为滚子的有效承载力的长度范围，图13示意：当球面滚子(2)的接触角(a)不变时，橄榄形椭圆球面滚子轨道(1)的曲率半径(r)越大，其球面滚子(2)的有效承载力长度范围(b)越大。

图中：1、外套圈，2、深沟球轴承内套圈，3、双半内套圈，4、椭圆共用球面滚子轨道，5、球面滚子轨道，6、球面滚子，7、球形滚动体，8、双半外套圈，9、内套圈，10、深沟球轴承外套圈，11、深沟球滚动体轨道，12、圆柱滚子轨道，13、圆柱滚子，14、圆环形圆柱滚子外挡肩，15、角接触球滚动体轨道，16、圆柱滚子外挡肩，17、变径中圈，18、双列深沟球滚动体轨道，19、三点接触球滚动体轨道，20、圆柱滚子内挡肩。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。

实施例1：

如图1所示的一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括外套圈1、深沟球轴承内套圈2、两个双半内套圈3、一排球形滚动体7和两排球面滚子6，外套圈1内圆周设有一圈共用球面滚子轨道4，该共用球面滚子轨道4的曲率半径大于轴承滚子圆周轨道的半径，使轴承外套圈1内圆周设置的共用球面滚子轨道4轴向截面呈橄榄形椭圆球胆滚子轨道结构，并在外套圈1内圆周共用球面滚子轨道4轴向距离的中部设有一圈深沟球滚动体轨道11，

深沟球轴承内套圈2设置在外套圈1内圆周轴向距离的中部，并通过球形滚动体7与外套圈1内圆周设置的共用球面滚子轨道4中部设置的一圈深沟球滚动体轨道11组合，形成深沟球轴承的中置球结构，

两个双半内套圈3同轴心设置在深沟球轴承内套圈2的两侧，其双半内套圈3的外圆周各设有一圈球面滚子轨道5，该球面滚子轨道5与轴承的垂直轴线成5度角，两个双半内套圈3分别通过球面滚子6与外套圈1内圆周设置的共用球面滚子轨道4组合，形成球面滚子轴承结构。

实施例2：

如图2所示的一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括两个双半外套圈8、一个内套圈9和两排球面滚子6，两个双半外套圈8内圆周各设有球面滚子轨道，两个双半外套圈8同轴心组合后，其内圆周形成一个共用球面滚子轨道4，该共用球面滚子轨道4的曲率半径大于轴承滚子圆周轨道的半径，使共用球面滚子轨道4轴向截面呈橄榄形椭圆球胆结构，

内套圈9外圆周轴向间隔距离设有两排球面滚子轨道5，该两排球面滚子轨道5与轴承的垂直轴线成5度角，在两排球面滚子轨道5内各设有一排球面滚子6，内套圈9通过两排球面滚子6与双半外套圈8内圆周设置的共用球面滚子轨道4组合，形成球面滚子轴承结构。

实施例3

如图3所示的一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括一个外圈1、一个内套圈9和两排球面滚子6，

外套圈1的内圆周设置一个共用球面滚子轨道4，该共用球面滚子轨道4的曲率半径大于轴承滚子圆周轨道的半径，使该共用球面滚子轨道4轴向截面呈橄榄形椭圆球胆结构，

内套圈9外圆周间隔距离设有两圈球面滚子轨道5，该两排球面滚子轨道5与轴承的垂直轴线成5度角，两圈球面滚子轨道5内各设有一排球面滚子6，内套圈9通过两排球面滚子6与外套圈1内圆周设置的共用球面滚子轨道4组合，形成球面滚子轴承结构。

实施例4：

如图4所示的一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括一个内套圈9、一个深沟球轴承外套圈10、两个双半外套圈8、一排球形滚动体7和两排球面滚子6，在内套圈9外圆周轴向的中部设有一圈深沟球形滚动体轨道11，在深沟球滚动体轨道11内设球形滚动体7，在该深沟球滚动体轨道11的两端间隔距离各设有一排球面滚子轨道5，该球面滚子轨道5与轴承的垂直轴线成5度角，

深沟球轴承外套圈10设置在内套圈9外圆周的中部，通过球形滚动体7与内套圈9外圆周设置的深沟球滚动体轨道11组合形成球轴承的中置球结构，

两个双半外套圈8的内圆周各设有球面滚子轨道，两个双半外套圈8同轴心分别设置在深沟球轴承外圈10的两侧，两个双半外套圈8同轴心组合后，其内圆周设置的球面滚子轨道形成共用球面滚子轨道4，该共用球面滚子轨道4的曲率半径大于轴承滚子圆周轨道的半径，使该共用球面滚子轨道4轴向截面呈橄榄形椭圆球胆结构，双半外套圈8通过两排球面滚子6与内套圈9外圆周两端设置的球面滚子轨道5组合，形成球面滚子轴承结构。

实施例5：

如图5所示的一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括：一个外套圈1、一个内套圈9、一排球形滚动体7、两排圆柱滚子13和两个环形圆柱滚子外挡肩14；外套圈1内圆周轴向距离的中部设置一圈深沟球形滚动体轨道11，在该深沟球形滚动体轨道11内设置球形滚动体7，在其深沟球形滚动体轨道11的两端间隔距离相对应各设有一排圆柱滚子轨道12，在圆柱滚子轨道12内各设置圆柱滚子13，

内套圈9外圆周轴向距离的中部设置一圈深沟球形滚动体轨道11，该深沟球形滚动体轨道11与外套圈1内圆周中部设置的深沟球滚动体轨道11相对应，通过球形滚动体7组合形成球轴承的中置球结构，在深沟球形滚动体轨道11的两端间隔距离分别设有一圈圆柱滚子轨道12，并通过圆柱滚子13与外套圈1内圆周设置的圆柱滚子轨道组合形成圆柱滚子轴承结构，

圆环形圆柱滚子外挡肩14设置在内套圈9的两端，与圆柱滚子13外端面形成滑动配合的挡肩结构。

：实施例6：

如图6所示的一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括：一个外套圈1、两个双半内套圈3、一排圆柱滚子13和两排球形滚动体7；外套圈1内圆周轴向距离的中部设置一圈圆柱滚子轨道12，在圆柱环滚子轨道12内设置圆柱滚子13，在圆柱滚子轨道12的两端各设置圆柱滚子外挡肩16，在该圆柱滚子轨道12的两端间隔距离分别设有一圈角接触球轴承滚动体轨道15，在角接触球轴承滚动体轨道内各设置球形滚动体7，

双半内套圈3外圆周的外端部各设置一圈角接触球形滚动体轨道15，在双半内套圈3外圆周的内端部各设置一圈圆柱滚子轨道12，该双半内套圈3外圆周两端设置的角接触球形滚动体轨道15与外套圈1内圆周两端设置的角接触球滚动体轨道15相对应，通过球形滚动体7组合，形成角接触球轴承结构，该双半内套，3外圆周内端部设置的圆柱滚子轨道12与外套圈内圆周中部设置的圆柱滚子轨道12相对应，通过圆柱滚子13组合形成圆柱滚子轴承结构。

实施例7：

如图7所示的一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括：一个变径中圈17、一个外套圈1、一个深沟球轴承内套圈2、两个双半内套圈3和内、外两层滚动体，变径中圈17在内圆周轴向距离的中部设有一圈深沟球形滚动体轨道11，在深沟球滚动体轨道11内设置球形滚动体7，在其深沟球形滚动体轨道11的两端间隔距离相对应各设有一排圆柱滚子轨道12，在圆柱滚子轨道内各设置圆柱滚子13，在变径中圈17外圆周轴向距离的两端间隔距离相对应各设有一圈球面滚子轨道5，该球面滚子轨道5与轴承的垂直轴线成5度角，在变径中圈17外圆周两端设置的球面滚子轨道5内各设置球面滚子6，

外套圈1的内圆周设置一圈共用球面滚子轨道4，该共用球面滚子轨道4的曲率半径大于轴承滚子圆周轨道的半径，使轴承外套圈1内圆周设置的共用球面滚子轨道4轴向截面呈橄榄形椭圆球胆结构，外套圈1内圆周设置的共用球面滚子轨道4通过两排球面滚子6与变径中圈17外圆周两端设置的球面滚子轨道5组合，形成球面滚子轴承结构。

深沟球轴承内套圈2设置在变径中圈17内圆周的中部，并与变径中圈17内圆周中部设置的一圈深沟球形滚动体轨道11相对应，通过球形滚动体7组合，形成深沟球轴承的中置球结构，

两个双半内套圈3的外圆周各设有一圈圆柱滚子轨道12，并在圆柱滚子轨道12的外端各设圆柱滚子外挡肩16，双半内套圈3通过圆柱滚子13与变径中圈17内圆周设置的圆柱滚子轨道12组合形成圆柱滚子轴承结构。

实施例8：

如图8所示的一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括：一个变径中圈17、一个外套圈1、一个内套圈9、两个圆环形圆柱滚子外挡肩14和内、外两层滚动体，变径中圈17的内圆周轴向距离的中部设有一圈深沟球形滚动体轨道11，在深沟球滚动体轨道11内设置球形滚动体7，在其深沟球形滚动体轨道11的两端间隔距离相对应各设有一排圆柱滚子轨道12，在圆柱滚子轨道12内各设置圆柱滚子13，在变径中圈17外圆周轴向距离的两端间隔距离相对应各设有一圈球面滚子轨道5，该球面滚子轨道5与轴承的垂直轴线成5度角，并在变径中圈17外圆周两端设置的球面滚子轨道5内各设置球面滚子6，

外套圈1的内圆周设置一圈共用球面滚子轨道4，该共用球面滚子轨道的曲率半径大于轴承滚子圆周轨道的半径，使轴承外套圈1内圆周设置的共用球面滚子轨道4轴向截面呈橄榄形椭圆球胆结构，外套圈1内圆周设置的共用球面滚子轨道4通过两排球面滚子6与变径中圈17外圆周两端设置的球面滚子轨道5组合，形成球面滚子轴承结构。

内套圈9外圆周轴向距离的中部设有一圈深沟球滚动体轨道11，在深沟球滚动体轨道11内设置球形滚动体7，在深沟球滚动体轨道11的两端间隔距离各设有一圈圆柱滚子轨道12，在该圆柱滚子轨道12内各设有一圈圆柱滚子13，其内套圈9外圆周中部设置的一圈深沟球滚动体轨道11与变径中圈17内圆周中部设置的一圈深沟球形滚动体轨道11相对应，通过球形滚动体7组合，形成深沟球轴承的中置球结构，其内套圈9外圆周两端设置的圆柱滚子轨道12通过圆柱滚子13与变径中圈17设置的圆柱滚子轨道12组合形成圆柱滚子轴承结构

圆环形圆柱滚子外挡肩14分别设置在内套圈9的两端，与圆柱滚子13的外端面形成滑动配合的挡肩结构。

实施例9：

如图9所示的一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括：一个变径中圈17、一个外套圈1、两个双半内套圈3、两个圆环形圆柱滚子外挡肩14和内外两层滚动体，在变径中圈17外圆周轴向距离的中部间隔距离设有两圈双列深沟球滚动体轨道18，在双列深沟球滚动体轨道18内各设置球形滚动体7，在双列深沟球滚动体轨道18的两端间隔距离分别设有一圈圆柱滚子轨道12，圆柱滚子轨道12内各设置一圈圆柱滚子13，在变径中圈17内圆周的中部设有一圈圆柱滚子轨道12，在圆柱滚子轨道12内设置圆柱滚子13，在变径中圈17内圆周的两端各设有一圈角接触球滚动体轨道15，角接触球滚动体轨道15内设置球形滚动体7，在变径中圈17内圆周圆柱滚子轨道12的两端各设置圆柱滚子外挡肩16，

外套圈1在内圆周轴向距离的中部间隔距离设有两圈双列深沟球滚动体轨道18，在双列深沟球形滚动体轨道18的两端间隔距离各设有一圈圆柱滚子轨道12，外套圈1内圆周设置的双列深沟球滚动体轨道18与变径中圈17外圆周设置的双列深沟球滚动体轨道18相对应，并通过两排球形滚动体7组合形成双列深沟球轴承的中置球结构，外套圈17内圆周两端设置的的圆柱滚子轨道12与变径中圈17外圆两端设置的圆柱滚子轨道12相对应，并通过两排圆柱滚子13组合形成外层轴承结构，

双半内套圈3外圆周的外端部各设置一圈角接触球形滚动体轨道15，在双半内套圈3外圆周的内端部各设置一圈圆柱滚子轨道12，在圆柱滚子轨道12的两端各设置圆柱滚子外挡肩16，该双半内套圈3外圆周两端设置的角接触球形滚动体轨道15与变径中圈17内圆周两端设置的角接触球滚动体轨道15相对应，分别通过球形滚动体7组合形成角接触球轴承结构，该双半内套圈3外圆周内端部设置的圆柱滚子轨道12与变径中圈17内圆周中部设置的圆柱滚子轨道12相对应，通过圆柱滚子13组合形成圆柱滚子轴承结构。

圆环形圆柱滚子外挡肩14为环形平面挡肩结构，圆环形圆柱滚子外挡肩14设置在外套圈1的两端，并与圆柱滚子13的外端面滑动接触形成挡肩。

实施例10：

如图9所示的一种高速重载低摩擦的高铁轴承，包括：一个变径中圈17、一个内套圈9、两个双半外套圈8、两个圆环形圆柱滚子外挡肩14和两层滚动体；变径中圈17外圆周轴向距离的中部设有一圈深沟球滚动体轨道11，在深沟球滚动体轨道11内设置球形滚动体7，在深沟球滚动体轨道11的两端间隔距离分别设有一圈圆柱滚子轨道12，圆柱滚子轨道12内各设置一圈圆柱滚子13，在变径中圈17内圆周的中部间隔距离设有两圈双列深沟球形滚动体轨道18，在双列深沟球形滚动体轨道内各设置球形滚动体7，在变径中圈17内圆周设置的双列深沟球滚动体轨道18的两端各设有一圈圆柱滚子轨道12，圆柱滚子轨道12内各设置圆柱滚子13，

内套圈9外圆周的中部间隔距离设置两圈双列深沟球滚动体轨道18，在双列深沟球滚动体轨道18的两端各设置一圈圆柱滚子轨道12，在该圆柱滚子轨道12内端各设置圆柱滚子内挡肩20，该内套圈9外圆周中部设置的双列深沟球形滚动体轨道18与变径中圈17内圆周中部设置的双列深沟球滚动体轨道18相对应，通过两排球形滚动体7组合形成双列深沟球轴承的中置球结构，该内套圈9外圆设置的圆柱滚子轨道12与变径中圈17内圆周外端设置的圆柱滚子轨道12相对应，通过圆柱滚子13组合形成圆柱滚子轴承结构，

圆环形圆柱滚子外挡肩14为环形平面挡肩结构，圆环形圆柱滚子外挡肩14设置在内套圈9的两端，并与圆柱滚子13的外端面滑动接触形成挡肩，

双半外套圈8在内圆周轴向距离的中部各设有一圈圆柱滚子轨道12，在该圆柱滚子轨道12的内、外端分别设有圆柱滚子内挡肩20和圆柱滚子外挡肩16，并在圆柱滚子内挡肩20端头的内圆周分别设有一圈三点接触球形滚动体轨道19，两个双半外套圈8同轴心组合在变径中圈17的外圆周，两个双半外套圈圆柱滚子内挡肩20内圆周端头分别设置的三点接触球滚动体轨道19与变径中圈17外圆周中部设置的深沟球滚动体轨道11相对应，并通过球形滚动体7组合形成三点接触球轴承的中置球结构，该双半外套圈8内圆周设置的圆柱滚子轨道12与变径中圈17外圆两端设置的圆柱滚子轨道12相对应，并通过两排圆柱滚子13组合形成外层轴承结构。