CN106050905B - 机车轴箱用整体式密封轴箱轴承 - Google Patents
机车轴箱用整体式密封轴箱轴承 Download PDFInfo
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Abstract
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。
Description
技术领域
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
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、碎屑压痕、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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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;
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;
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;
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。
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。
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;外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。
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
图1为本发明的剖视图。
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。
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
下面结合附图对本发明作进一步说明。
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1具有两个对称滚道2,在外圈1两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1两端放入外圈1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;
轴承外圈1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;
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;
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,承载能力更高;
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;
y=AK1ln{1/[1-(2x/K2Lwe)2]}(0≤x<Lwe/2),mm;
ymax=K0Qmax(1.1932+ln(Lwe/(2b)))/Lwe,mm;
其中,系数K0=2.81×10-6;
K1为修型安全系数,K1=ymax/A(1.1932+ln(K2Lwe/(2b)));
A为系数,A=2(1-ν2)Qmax/πELwe;
b为系数,b=2(K0Qmax/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为修长度,Xm根据轴承受力状况选择,mm;
ν为泊松比,ν=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;
Lwe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;
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。
轴承外圈1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1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。
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。
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1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。
Claims (1)
1.机车轴箱用整体式密封轴箱轴承,其特征在于:轴承外圈(1)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(1)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;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);外油封外径面(14)有凸台(18);轴承内圈(6)采用斜挡边结构;其特征在于:密封组件的外油封(11)上均匀加工三个工艺孔;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(11)的外径面(14)与轴承外圈牙口(3)过盈配合;
轴承外圈(1)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;
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=AK1ln{1/[1-(2x/K2Lwe)2]}(0≤x<Lwe/2),mm;
ymax=K0Qmax(1.1932+ln(Lwe/(2b)))/Lwe,mm;
其中,系数K0=2.81×10-6;
K1为修型安全系数,K1=ymax/A(1.1932+ln(K2Lwe/(2b)));
A为系数,A=2(1-ν2)Qmax/πELwe;
b为系数,b=2(K0Qmax/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;
ν为泊松比,ν=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;
Lwe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。
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