用于圆锥滚子轴承的装配装置及装配方法与流程

1.本发明涉及轴承装配技术领域，更具体地，涉及一种用于圆锥滚子轴承的装配装置和装配方法。


背景技术：

2.圆锥滚子轴承通常是分离型的，即，由圆锥滚子、保持架和内圈组成的轴承内组件可以与外圈分开安装。
3.目前，将圆锥滚子轴承的保持架与滚子和内圈安装时，主要采用焊接方式和加热方式。若采用焊接方式，需将保持架沿轴向切割，加工焊接坡口，安装时，将保持架、滚子及内圈放到专用工装上，卡具卡紧，保证足够锁紧量，焊接成型。焊接方式存在以下劣势或不足：保持架焊接成型，对焊工技术要求极高，培训时间长，焊缝质量亦存在隐患，且焊接过程中，容易导致过热及污染问题。若采用加热方式，需将保持架放置在专用工装上，加热到150℃以上，快速安装滚子及内圈，待冷却后再进行后续作业。加热方式也存在一些劣势或不足：保持架加热安装，工作效率低，工作过程存在过温导致滚子回火风险。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明提供一种圆锥滚子轴承的装配装置和装配方法，能够有效的解决焊接缺陷、轴承污染、过热导致滚子回火等问题，提出了一种高效、安全可靠的轴承安装方案。
5.根据本发明的一方面，提供一种用于圆锥滚子轴承的装配装置，该圆锥滚子轴承包括置于该装配装置上的待装配的保持架，该装配装置包括：支撑架和设置在支撑架上的扩张机构，其中，扩张机构包括：施力机构，设置在支撑架上，施力机构包括抵接部，抵接部配置为能够相对于支撑架移动，抵靠在保持架的小端部；动力机构，配置为驱动抵接部在保持架的径向方向上的移动，以对小端部施加径向向外的力。该装配装置能够通过控制保持架的小端部的变形量，确保实现保持架与滚子、内圈过盈配合安装。
6.根据本发明的示例性实施例，动力机构可包括致动器和传动部，传动部连接在抵接部与致动器之间，配置为从致动器接收驱动力并传递给抵接部。
7.根据本发明的示例性实施例，传动部可为丝杆，抵接部可为与丝杆螺纹配合的滑块，滑块可具有支撑所述保持架的支撑部；或者传动部可为伸缩单元，抵接部可为连接到所述伸缩单元端部的卡块；或者，传动部可为链条，抵接部可为与链条连接的卡块。
8.根据本发明的示例性实施例，支撑架可包括导轨，导轨在保持架的径向方向上延伸，并且传动部设置在导轨上，使得抵接部能够沿着导轨移动。
9.根据本发明的示例性实施例，致动器可包括伺服电机和减速器，传动部与减速器连接；或者致动器包括手轮，传动部与手轮连接。
10.根据本发明的示例性实施例，该装配装置可包括多个扩张机构，多个扩张机构在保持架的圆周方向上均匀分布。
11.根据本发明的示例性实施例，在同一径向方向上彼此相对的一对扩张机构可分别包括第一动力机构和第二动力机构，其中，第一动力机构和第二动力机构均为自动式动力机构；或者第一动力机构为自动式动力机构，第二动力机构为手动式动力机构，其中，在保持架的圆周方向上，第一动力机构彼此相邻，且第二动力机构彼此相邻。
12.根据本发明的示例性实施例，扩张机构的数量可为2n个，n为大于等于2的自然数。
13.根据本发明的示例性实施例，在保持架放置在用于圆锥滚子轴承的装配装置上的状态下，抵接部可与保持架的孔梁的位置相对应，其中，孔梁位于保持架的相邻的兜孔之间。
14.根据本发明的示例性实施例，小端部可具有沿着径向方向向内延伸的延伸末端，抵接部可包括抵靠在延伸末端处的抵靠部，并且抵靠部与延伸末端在保持架的轴向方向上基本等高。
15.根据本发明的示例性实施例，支撑架还可包括支腿，支腿用于支撑施力机构和动力机构。
16.根据本发明的另一方面，提供一种用于圆锥滚子轴承的装配方法，利用如上所述的用于圆锥滚子轴承的装配装置来执行所述圆锥滚子轴承的装配方法，圆锥滚子轴承包括待装配的圆锥滚子、待装配的内圈和待装配的保持架，用于圆锥滚子轴承的装配方法包括：将圆锥滚子摆放到保持架的兜孔内；对保持架施加沿径向方向的预定拉力，以使小端部扩张至预定扩张状态；将内圈放置到保持架内部。
17.根据本发明的示例性实施例，在预定扩张状态下，小端部的内径可满足下述条件式：r≥r0+w，其中，r表示小端部在预定扩张状态下的内半径，r0表示小端部在初始状态下的内半径，w表示内圈的小挡边在径向方向上的宽度。
18.根据本发明的示例性实施例，用于圆锥滚子轴承的装配方法还可包括：在将圆锥滚子摆放到保持架的兜孔内之前，对保持架施加沿径向方向的初步拉力以使保持架处于初步涨紧状态。
19.根据本发明的示例性实施例，在初步涨紧状态下，保持架的中心基本被定位于所述装配装置的中心。
20.根据本发明的示例性实施例，所述用于圆锥滚子轴承的装配方法还可包括：在将内圈放置到保持架内部之后，释放预定拉力。
21.在采用本发明的技术方案，改变圆锥滚子轴承传统保持架与滚子和内圈的装配装置和装配工艺。通过控制保持架的小端部的变形量，确保实现保持架与滚子、内圈过盈配合安装。解决了焊接成型存在焊缝质量隐患、容易过热及污染轴承的问题；提高了工作效率，同时避免了加热安装导致过温引起滚子回火的可能；保持架可以采用常规方式设计，降低技术难度，同时降低或避免了滚子和滚道产生压痕的风险。
附图说明
22.下面结合附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的以上和其它特点及优点将变得更加清楚，附图中：
23.图1是根据本发明的示例性实施例的用于圆锥滚子轴承的装配装置的侧视示意图；
24.图2是根据本发明的示例性实施例的用于圆锥滚子轴承的装配装置的俯视示意图；
25.图3是根据本发明的示例性实施例的用于圆锥滚子轴承的装配方法的流程图；
26.图4是根据本发明的又一示例性实施例的用于圆锥滚子轴承的装配方法的流程图。
27.附图标号说明：
28.1：支撑架；2：扩张机构；10：施力机构；11：抵接部；12：传动部；20：动力机构；21：第一动力机构；22：第二动力机构；23：减速器；30：导轨；40：保持架；41：小端部；50：支腿；51：第一支腿；52：第二支腿；53：第三支腿。
具体实施方式
29.现在将参照附图更全面的描述本发明的实施例，在附图中示出了本发明的示例性实施例。
30.下面将描述的用于圆锥滚子轴承的装配装置和装配方法可以适用于单列圆锥滚子轴承的安装，但本发明的示例性实施例不限于此，根据本发明的用于圆锥滚子轴承的装配装置和装配方法也可适用于多列圆锥滚子轴承的安装，或者，也可适用于对诸如保持架等的具有圆环部的构件的弹性变形或整形。
31.根据本发明的示例性实施例，提供一种用于圆锥滚子轴承的装配装置。下面将参照附图详细地描述根据本发明的示例性实施例的用于圆锥滚子轴承的装配装置。
32.参照图1和图2，圆锥滚子轴承可包括置于装配装置上的待装配的保持架40，根据本发明的示例性实施例的用于圆锥滚子轴承的装配装置可包括：支撑架1和设置在支撑架1上的扩张机构2。其中，扩张机构2可包括：施力机构10，设置在支撑架1上，施力机构10可包括抵接部11，抵接部11配置为能够相对于支撑架1移动，抵靠在保持架40的小端部41；动力机构20，配置为驱动抵接部11在保持架40的径向方向上的移动，以对小端部41施加径向向外的力，使得保持架40的径向尺寸向外扩张，以便于安装轴承内圈。
33.为了实现保持架40的小端部41的变形，根据本发明的示例性实施例的用于圆锥滚子轴承的装配装置可包括多个扩张机构2，多个扩张机构2在保持架40的圆周方向上均匀分布。根据本发明的示例性实施例，扩张机构的数量可为2n个，n为大于等于2的自然数。在图1和图2中，扩张机构的数量被示出为八个，即，n＝4，然而，扩张机构2的数量不限于此，只要能够撑开保持架40的小端部41使其均匀变形即可。优选地，扩张机构2的数量被设置为大于等于8个，如此，用于圆锥滚子轴承的装配装置能够撑开保持架40的小端部41使其变形的同时，还能保持其圆度。
34.为了使得保持架40能够均匀变形以保持圆度，扩张机构2优选为成对布置并且一对扩张机构2沿着同一条直径设置，沿相反的方向施加扩张力。
35.如图2所示，在同一条直径上彼此相对的一对扩张机构2可包括第一动力机构21和第二动力机构22，其中，第一动力机构21和第二动力机构22可均为自动式动力机构；或者第一动力机构21可为自动式动力机构，第二动力机构22可为手动式动力机构，其中，在保持架40的圆周方向上，第一动力机构21彼此相邻，且第二动力机构22彼此相邻。自动式动力机构的示例有气压缸或液压缸、伺服电机、液压马达、气动马达等，手动式动力结构的示例有手
轮等。
36.根据本发明的示例性实施例，在动力机构20为气压缸或液压缸的情况下，抵接部11可为连接至所述气压缸或液压缸的活塞杆或缸体的端部的卡块。
37.根据本发明的示例性实施例，动力机构20中的第一动力机构21和/或第二动力机构22也可被设置为包括致动器和传动部12，传动部12连接在抵接部11与致动器之间，配置为从致动器接收驱动力并传递给抵接部11。上述致动器可包括伺服电机和减速器23，传动部12与减速器23连接。在这里，采用伺服电机的优点是可以精确控制转速和扭矩，从而达到控制保持架40的小端部41的变形量的目的。伺服电机可通过螺栓与减速器23连接，通过平键传递扭矩。
38.根据本发明的其他示例性实施例，为了降低成本，致动器可包括手轮，传动部12与手轮连接。
39.在图1和图2中所示的示例性实施例中，在同一条直径上的两个扩张机构2中，第一动力机构21可设置为自动式动力机构，例如，该为自动式动力机构可设置为伺服电机；第二动力机构22为手动式动力机构，例如，手轮。通过如此设置，不仅能实现保持架40的小端部41变形，而且还能降低成本。
40.为了避免在抵靠保持架40的小端部以使其变形期间出现抵接部11干扰圆锥滚子的安装的情况，在保持架40放置在用于圆锥滚子轴承的装配装置上的状态下，抵接部11与保持架40的孔梁的位置相对应，其中，孔梁位于保持架40的相邻的兜孔之间。进一步地，如图1和图2中所示，小端部41可具有沿着保持架40的径向方向向内延伸的延伸末端，抵接部11包括抵靠在延伸末端处的抵靠部，并且抵靠部与延伸末端在保持架40的轴向方向上基本等高，从而进一步避免抵接部11干扰圆锥滚子的安装。
41.传动部12可为丝杆，抵接部11可为与丝杆螺纹配合连接的滑块。丝杆与作为致动器的手轮可通过平键连接。为了能够支撑保持架40，滑块可具有支撑保持架40的支撑部。如图1中所示，所述抵接部11的面对保持架40的端部可形成有抵靠部和支撑部，抵靠部从支撑部凸起，并且抵靠部和支撑部大致呈“凸”字形或l形。动力机构20的主要作用是提供动力输出，将伺服电机的转动经由减速器23减速后，变成丝杆的转动，同时，将伺服电机的扭矩转换成丝杆的轴向拉力。
42.传动部12的实施例不限于此，根据本发明的其他示例性实施例，传动部12可为伸缩单元，抵接部11为连接到伸缩单元端部的卡块。例如，传动部12可以形成为电动推杆或液压推杆。根据本发明的其他示例性实施例，传动部12可为链条，抵接部11可为与链条连接的卡块。
43.为了便于设置传动部12和/或引导传动部12的运动，支撑架1可包括导轨30，导轨30在保持架40的径向方向上延伸，并且传动部12设置在导轨30上，使得抵接部11能够沿着导轨30移动。丝杆与导轨可通过两端的支撑板连接。
44.支撑架1还可包括支腿50，支腿50用于支撑施力机构10和动力机构20。支腿50可以设置为高度可调的支腿，可将其调节至符合人机工程学的高度，方便施工人员进行操作。参照图1和图2，支腿50可包括第一支腿51、第二支腿52和第三支腿53，其中，第一支腿51可用于支撑第一动力机构21，第二支腿52可用于支撑第二动力机构，第三支腿53可位于第一支腿51和第二支腿52之间，以协作支撑施力机构10。第一支腿51、第二支腿52和第三支腿53可
固定到施力机构10和动力机构20，例如，可通过诸如螺栓等的紧固件可拆卸地连接到施力机构10和动力机构20，使得该装配装置便于收纳、运输及安装等。
45.第一支腿51、第二支腿52和第三支腿53的端部可形成有支撑台，以增加支撑面积，提高稳定性。虽然图1和图2中将第一支腿51、第二支腿52和第三支腿53示出为彼此分离的部件，但本发明的示例性实施例不限于此，第一支腿51、第二支腿52和第三支腿53也可形成为一体。
46.下面将参照图3来描述根据本发明的示例性实施例的用于圆锥滚子轴承的装配方法，圆锥滚子轴承包括待装配的圆锥滚子、待装配的内圈和待装配的保持架40，用于圆锥滚子轴承的装配方法包括：将圆锥滚子摆放到保持架40的兜孔内(步骤s200)；对保持架40施加沿径向方向的预定拉力，以使保持架40的小端部41扩张至预定扩张状态(步骤s300)；将内圈放置到保持架40内部(步骤s400)。
47.可以利用如上所述的用于圆锥滚子轴承的装配装置来执行所述圆锥滚子轴承的装配方法。
48.在预定扩张状态下，保持架40的小端部41的内径满足下述条件式：r≥r0+w,其中，r表示小端部41在预定扩张状态下的内半径，r0表示小端部41在初始状态下的内半径，w表示内圈的小挡边在所述径向方向上的宽度，在满足上述条件式的情况下，能够确保内圈的小挡边和圆锥滚子在安装时存在径向间隙。在这里，内圈的小挡边为与保持架40的小端部41对应的挡边。
49.根据本发明的示例性实施例，抵接部11可以被方便灵活地调整到不同的半径位置处，能够适用于不同内径尺寸的保持架40，具有较高的通用性。因而，采用根据本发明的示例性实施例的用于圆锥滚子轴承的装配装置和装配方法能够同时实用于不同型号的保持架，适用范围广泛。
50.用于圆锥滚子轴承的装配方法还可包括：在将圆锥滚子摆放到保持架40的兜孔内之前，对保持架40施加沿径向方向的初步拉力以使保持架40处于初步涨紧状态(步骤s100)。
51.在初步涨紧状态下，保持架40的中心基本被定位于装配装置的中心。例如，手轮、丝杆和滑块可以帮助将保持架40的中心被定位于装配装置的中心，并且可实现自锁，以保证伺服电机加载时不偏心，保持架40的小端部41额能够均匀变形。
52.用于圆锥滚子轴承的装配方法还可包括：在将内圈放置到保持架40内部之后，释放所述预定拉力(步骤s500)。
53.下面将以使用如图1和2中所示的装配装置为例来描述执行圆锥滚子轴承的装置方法。可先确定小端部41在初始状态下的内半径r0，根据该内半径来计算滑块的外侧面与装配装置的中心之间的距离l，使用作为致动器的四个手轮来调整滑块，使其与装配装置的中心之间的距离小于l；其次，通过四个伺服电机分别调整剩余四个滑块，同样其与装配装置的中心之间的距离小于l，接下来，将待装配的保持架40放置在滑块上，分别旋转四个手轮，使得保持架40处于初步涨紧状态，保持架40的中心基本被定位于装配装置的中心。接下来，将圆锥滚子摆放到保持架40的兜孔位置中，通过伺服电机与减速器对丝杆施加预先计算的沿径向方向的预定拉力，该预定拉力需确保保持架40具有足够的弹性变形。最后，将带装配的内圈吊起安装就位，伺服电机反向旋转以释放所述预定压力，使得保持架恢复到受
力前的状态，保持架40与圆锥滚子、内圈安装完毕。
54.可通过下述公式来计算需施加给保持架40的沿径向方向的预定拉力f。
[0055][0056]
其中，δr表示小端部41的变形量，r0表示小端部41在初始状态下的内半径，e为保持架40的材料弹性模量，s为保持架40的横截面积。
[0057]
采用本发明的以上技术方案，改变圆锥滚子轴承传统保持架与滚子和内圈的安装工艺。通过控制保持架的小端部的变形量，确保实现保持架与滚子、内圈过盈配合安装。解决了焊接成型存在焊缝质量隐患、容易过热及污染轴承的问题；提高了工作效率，同时避免了加热安装导致过温引起滚子回火的可能；保持架可以采用常规方式设计，降低技术难度，同时降低或避免了滚子和滚道产生压痕的风险。
[0058]
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。