CN104806643A - 铁路用密封式圆柱滚子轴承 - Google Patents
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Abstract
一种铁路用密封式圆柱滚子轴承，包括：沿轴向的两端均设有挡边的内圈；设在所述内圈外的外圈，所述外圈和内圈之间形成有内腔；位于所述内腔内的滚子，所述滚子可与外圈一起相对内圈沿轴向移动；在所述内腔轴向两侧密封所述内腔的环形密封罩，所述环形密封罩包括：固设于所述外圈上的环绕所述内圈并设有容纳腔的环形端盖；位于所述容纳腔内直径可变并环绕所述内圈的密封圈，在所述外圈相对内圈沿轴向移动时，所述密封圈可与环形端盖一起相对所述内圈沿轴向移动、且密封圈的密封唇始终与内圈外表面接触。解决了现有铁路用密封式圆柱滚子轴承的轴向位移较大时密封效果不佳的问题。
Description
技术领域
本发明涉及轴承领域，特别是涉及一种铁路用密封式圆柱滚子轴承（Cylindrical Roller Bearing，简称CRB）。
背景技术
如图1所示，现有一种铁路用密封式圆柱滚子轴承包括：沿轴向的两端均设有挡边1a的内圈1；设在内圈1外的外圈2；位于内圈1和外圈2之间的两列圆柱滚子3，圆柱滚子3可与外圈2一起相对内圈1沿轴向移动，外圈2位于中间位置时，每列圆柱滚子3和邻近的挡边1a之间均存在轴向间隙S；用于密封轴承、防止润滑剂从轴承内部泄漏的环形密封罩4，环形密封罩4的一个周缘固定于外圈2上、另一周缘与挡边1a之间存在间隙，使得由环形密封罩4实现的密封为非接触式密封。
轴承工作时，结合图1和图2所示，外圈2可以相对内圈1从中间位置沿轴向向左移动，直至到达左极限位置；或者，结合图1和图3所示，外圈2可以相对内圈1从中间位置沿轴向向右移动，直至到达右极限位置。
随着铁路领域的技术发展，要求铁路用密封式圆柱滚子轴承的轴向位移越来越大。若继续采用上述密封式圆柱滚子轴承结构，会出现以下问题：如图2和图3中的A区域所示，由于外圈2相对内圈1沿轴向移动时，外圈1会带着环形密封罩4一起移动，故会导致外圈2相对内圈1移动至左极限或右极限位置时，其中一个挡边1a完全位于环形密封罩4之外，即两者在径向无正对面积，造成环形密封罩4与挡边1a之间存在较大间隙，该间隙会引起泵效应（pumpingeffect），致使润滑剂泄漏、以及外界污染物进入轴承内，进而降低轴承的寿命。
发明内容
本发明要解决的问题是：现有铁路用密封式圆柱滚子轴承的轴向位移较大时密封效果不佳。
为解决上述问题，本发明提供了一种铁路用密封式圆柱滚子轴承，包括：
沿轴向的两端均设有挡边的内圈；
设在所述内圈外的外圈，所述外圈和内圈之间形成有内腔；
位于所述内腔内的滚子，所述滚子可与外圈一起相对内圈沿轴向移动；
在所述内腔轴向两侧密封所述内腔的环形密封罩；
所述环形密封罩包括：
固设于所述外圈上的环绕所述内圈并设有容纳腔的环形端盖；
位于所述容纳腔内直径可变并环绕所述内圈的密封圈，在所述外圈相对内圈沿轴向移动时，所述密封圈可与环形端盖一起相对所述内圈沿轴向移动、且密封圈的密封唇始终与内圈外表面接触。
可选的，还包括：位于所述容纳腔内的套在所述密封圈外周缘并可向所述密封圈施加径向向内压力的弹性圈。
可选的，所述内圈外表面包括所述挡边的圆周侧面、滚道面及连接所述圆周侧面和滚道面的台阶面，所述台阶面与圆周侧面连接处形成平缓边角。
可选的，所述密封唇外轮廓的纵截面为弧形，所述密封圈自所述滚道面向圆周侧面沿轴向移动或自所述圆周侧面向滚道面沿轴向移动时，所述密封唇外轮廓与所述平缓边角相接触并相对移动。
可选的，所述密封唇外轮廓与密封圈的轴向内端面在连接处形成尖角，从而使所述密封唇与内圈外表面之间的接触为线接触。
可选的，所述容纳腔在径向上靠近所述内圈处形成有开口以使所述密封唇自所述开口沿径向向内伸出所述容纳腔，所述容纳腔轴向两侧具有外侧壁和内侧壁，所述内侧壁内径尺寸小于外侧壁内径尺寸。
可选的，所述密封圈包括多个沿周向首尾依次对接的连接单元，任意两个对接的连接单元可相对转动以改变所述密封圈直径。
可选的，所述密封圈任意两个对接的连接单元中，一个连接单元的首部设有位于轴向内端面并沿所述密封圈径向贯穿连接单元的槽，使得该连接单元的首部形成有对应的突伸部，另一连接单元的尾部设有位于轴向外端面并沿所述密封圈径向贯穿连接单元的槽，使得该连接单元的尾部形成有对应的突伸部，两个连接单元的突伸部分别容纳于对方的槽内。
可选的，所述密封圈任意两个对接的连接单元中，一个连接单元的首部设有插槽、另一连接单元的尾部设有嵌入所述插槽内的插件。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
密封圈直径可随内圈外表面直径变化而变化，从而保证密封圈始终与内圈外表面接触密封，而且，即使轴承具有较大的轴向位移，也依然具有良好的密封效果。
附图说明
图1是现有一种铁路用密封式圆柱滚子轴承的外圈位于中间位置时沿轴向剖面的局部剖面图；
图2是图1中外圈位于左极限位置时沿轴向剖面的局部剖面图；
图3是图1中外圈位于右极限位置时沿轴向剖面的局部剖面图；
图4是本发明的第一实施例中铁路用密封式圆柱滚子轴承的外圈位于中间位置时沿轴向剖面的局部剖面图；
图5是图4中密封圈在一种状态下的立体结构示意图和局部放大图；
图6是图4中密封圈在另一种状态下的立体结构示意图和局部放大图；
图7是图4中外圈位于中间位置和右极限位置之间的某一位置时沿轴向剖面的局部剖面图和局部放大图；
图8是图4中外圈位于右极限位置时沿轴向剖面的局部剖面图和局部放大图；
图9是本发明的第二实施例中密封圈的局部平面结构示意图。
具体实施方式
如图4所示，本发明第一实施例的铁路用密封式圆柱滚子轴承包括：
沿轴向的两端均设有挡边11的内圈10，内圈10的外表面包括挡边11的圆周侧面S1、滚道面S3、以及连接在圆周侧面S1和滚道面S3之间的台阶面（未标识），所述台阶面与圆周侧面S1连接处形成平缓边角S2，使得圆周侧面S1与所述台阶面之间能够平缓地过渡，在本实施例中，边角S2为圆角，在其他实施例中，边角S2也可以为倒角；
设在内圈10外的外圈20，外圈20和内圈10之间形成有内腔G；
位于内腔G内的滚子30，滚子30可与外圈20一起相对内圈10沿轴向移动；
在内腔G轴向两侧密封内腔G的环形密封罩40，环形密封罩40包括：固设于外圈20上并环绕内圈10的环形端盖41，环形端盖41具有沿径向延伸并相对的外侧壁、内侧壁411，及位于外侧壁、内侧壁411之间的容纳腔410，容纳腔410在径向上靠近内圈10处形成有开口以使密封唇L自所述开口沿径向向内伸出容纳腔410外；位于容纳腔410内直径可变并环绕内圈10的密封圈42，在外圈20相对内圈10沿轴向移动时，密封圈42可与环形端盖41一起相对内圈10沿轴向移动、且密封圈42的密封唇L始终与内圈10外表面接触；位于容纳腔410内的套在密封圈42外周缘并可向密封圈42施加径向向内的压力的弹性圈43。
在本实施例中，密封圈42中密封唇L外轮廓的纵截面（密封圈42的轴线位于该纵截面上）为弧形，使得密封圈42自滚道面S3向圆周侧面S1沿轴向移动或自圆周侧面S1向滚道面S3沿轴向移动时，密封唇L的外轮廓可以与挡边11的边角S2接触并相对移动，从而可以减少对密封圈42的磨损。
在本实施例中，密封唇L的外轮廓与密封圈42的轴向内端面在连接处形成有尖角（未标识），使得密封唇L与内圈10外表面之间的接触为线接触，以减少对密封圈42的磨损。
如图5所示，密封圈42包括：多个（图中以四个为例）沿周向首尾依次对接的连接单元420，任意两个对接的连接单元420可相对转动以改变密封圈42的直径。
在本实施例中，密封圈42任意两个对接的连接单元420中，第一连接单元420的首部设有位于轴向外端面并沿密封圈42径向方向贯穿连接单元420的槽T1，使得第一连接单元420的首部形成有对应的突伸部T3，第二连接单元420的尾部设有位于轴向内端面并沿密封圈42径向方向贯穿连接单元420的槽T2，使得第二连接单元420的尾部形成有对应的突伸部T4，两个连接单元420的突伸部分别嵌入对方的槽内，即第一连接单元420的突伸部T3嵌入第二连接单元420的槽T2内，第二连接单元420的突伸部T4容纳于第一连接单元420的槽T1内，以此来实现两个连接单元420的对接。
当对接的两个连接单元420向彼此逐渐靠近的方向A相对转动时，密封圈42的直径逐渐减小，如图6所示，当一个连接单元420的首部和另一个连接单元420的尾部无缝隙接合在一起时，密封圈42的直径减小至最小值；当对接的两个连接单元420向彼此逐渐远离的方向B相对转动时，密封圈42的直径逐渐增大。
在本实施例中，环形端盖41的内侧壁、外侧部411之间的间隔应稍大于密封圈42的厚度，使得内侧壁、外侧部411之间的密封圈42的两个对接的连接单元420可相对转动以改变密封圈42的直径。但是，应保证内侧壁、外侧部411之间的间隔不能过大，防止两个对接的连接单元420错位。
另外，结合图8所示，内侧壁411的内径小于外侧壁411的内径，防止密封圈42从圆周侧面S1向滚道面S3的轴向移动过程中，外侧壁411会与挡边11的边角S2发生干涉；另外，内侧壁411与内圈10外表面之间应该保持足够小的间隙，这样一来，在密封圈42从滚道面S3向圆周侧面S1的轴向移动过程中，内侧壁411可以对密封唇L起支撑作用，防止密封唇L偏移。
结合图4、图7至8所示，在外圈20相对内圈10从中间位置向右极限位置沿轴向移动的过程中，左侧环形端盖41会带着左侧密封圈42先后沿着左侧挡边11的圆周侧面S1、左侧挡边11的边角S2、内圈10的滚道面S3移动，由于弹性圈43会向左侧密封圈42施加径向向内的压力，使得左侧密封圈42移动至滚道面时，密封唇L仍与内圈10接触，在移动过程中左侧密封圈42的直径会随内圈10外径的变化而变化，其中，左侧密封圈42沿边角S2移动时弹性圈43会向左侧密封圈42施加径向向内的压力使其直径较之前减小；同时，右侧环形端盖41会带着右侧密封圈42沿着右侧挡边11的圆周侧面S1移动，且右侧密封圈42的密封唇L始终与内圈10接触。
继续结合图4、图7至8所示，在外圈20相对内圈10从右极限位置向中间位置沿轴向移动的过程中，左侧环形端盖41会带着左侧密封圈42先后沿着内圈10的滚道面S3、左侧挡边11的边角S2、左侧挡边11的圆周侧面S1移动，由于弹性圈43会向左侧密封圈42施加径向向内的压力，使得左侧密封圈42的密封唇L始终与内圈10接触，在移动过程中左侧密封圈42的直径会随内圈10外径的变化而变化，其中，左侧密封圈42沿边角S2移动时其直径较之前会增大，并向弹性圈43施加径向向外的压力使弹性圈43的直径也较之前增大；同时，右侧环形端盖41会带着右侧密封圈42沿着右侧挡边11的圆周侧面S1移动，且右侧密封圈42的密封唇L始终与内圈10接触。
现有轴承的密封为非接触式密封，而本实施例轴承的密封为接触式密封，并且密封圈直径可随内圈外表面直径变化而变化，从而保证密封圈始终与内圈外表面接触密封，。而且，即使本实施例的轴承具有较大的轴向位移，也依然具有良好的密封效果。
根据上述可以推知，外圈20相对内圈10从中间位置向左极限位置、或从左极限位置向中间位置沿轴向移动时，两个环形密封罩40的工作方式，在此不再赘述。
在本发明的第二实施例中，也可以通过以下方式来实现密封圈中两个连接单元的对接：如图9所示，密封圈42任意两个对接的连接单元420中，一个连接单元420的首部设有插槽T5、另一个连接单元420的尾部设有与插槽T5对应的插件T6，插件T5嵌入插槽T6内，以此来实现实现两个连接单元420的对接。插槽T5并未沿密封圈42的径向贯穿连接单元420。
在其他实施例中，也可以通过其他方式来实现密封圈中相邻两连接单元的对接，只要保证两个对接的连接单元可相对转动以改变密封圈直径即可。
需说明的是，本发明技术方案中的密封圈并不应仅局限于由多个沿周向首尾依次对接的连接单元构成，它也可以采用其他直径可变的圈状结构。
如图4所示，在本实施例中，密封圈42的材料为减摩材料（也称低摩擦系数材料），以减少密封圈42与内圈10之间的摩擦。所述减摩材料可以为PTFE（Polytetrafluoroethene，聚四氟乙烯）。在其他实施例中，密封圈42也可以采用其他摩擦系数较小的材料制成。
继续参照图4所示，在本实施例中，弹性圈43为弹簧。在其他实施例中，弹性圈43也可以采用其他可向密封圈42施加径向向内的压力的弹性结构。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (9)
1.一种铁路用密封式圆柱滚子轴承，包括：
沿轴向的两端均设有挡边的内圈；
设在所述内圈外的外圈，所述外圈和内圈之间形成有内腔；
位于所述内腔内的滚子，所述滚子可与外圈一起相对内圈沿轴向移动；
在所述内腔轴向两侧密封所述内腔的环形密封罩；
其特征在于，所述环形密封罩包括：
固设于所述外圈上的环绕所述内圈并设有容纳腔的环形端盖；
位于所述容纳腔内直径可变并环绕所述内圈的密封圈，在所述外圈相对内圈沿轴向移动时，所述密封圈可与环形端盖一起相对所述内圈沿轴向移动、且所述密封圈的密封唇始终与内圈外表面接触。
2.根据权利要求1所述的铁路用密封式圆柱滚子轴承，其特征在于，还包括：位于所述容纳腔内的套在所述密封圈外周缘并可向所述密封圈施加径向向内压力的弹性圈。
3.根据权利要求1所述的铁路用密封式圆柱滚子轴承，其特征在于，所述内圈外表面包括所述挡边的圆周侧面、滚道面及连接所述圆周侧面和滚道面的台阶面，所述台阶面与圆周侧面连接处形成平缓边角。
4.根据权利要求3所述的铁路用密封式圆柱滚子轴承，其特征在于，所述密封唇外轮廓的纵截面为弧形，所述密封圈自所述滚道面向圆周侧面沿轴向移动或自所述圆周侧面向滚道面沿轴向移动时，所述密封唇外轮廓与所述平缓边角相接触并相对移动。
5.根据权利要求4所述的铁路用密封式圆柱滚子轴承，其特征在于，所述密封唇外轮廓与密封圈的轴向内端面在连接处形成尖角，从而使所述密封唇与内圈外表面之间的接触为线接触。
6.根据权利要求1所述的铁路用密封式圆柱滚子轴承，其特征在于，所述容纳腔在径向上靠近所述内圈处形成有开口以使所述密封唇自所述开口沿径向向内伸出所述容纳腔外，所述容纳腔轴向两侧具有外侧壁和内侧壁，所述内侧壁内径尺寸小于外侧壁内径尺寸。
7.根据权利要求1至6任一项所述的铁路用密封式圆柱滚子轴承，其特征在于，所述密封圈包括多个沿周向首尾依次对接的连接单元，任意两个对接的连接单元可相对转动以改变所述密封圈直径。
8.根据权利要求7所述的铁路用密封式圆柱滚子轴承，其特征在于，所述密封圈任意两个对接的连接单元中，一个连接单元的首部设有位于轴向内端面并沿所述密封圈径向贯穿连接单元的槽，使得该连接单元的首部形成有对应的突伸部，另一连接单元的尾部设有位于轴向外端面并沿所述密封圈径向贯穿连接单元的槽，使得该连接单元的尾部形成有对应的突伸部，两个连接单元的突伸部分别容纳于对方的槽内。
9.根据权利要求7所述的铁路用密封式圆柱滚子轴承，其特征在于，所述密封圈任意两个对接的连接单元中，一个连接单元的首部设有插槽、另一连接单元的尾部设有嵌入所述插槽内的插件。
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