專利名稱：一種重載機械用的三排滾子轉(zhuǎn)盤軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種軸承，具體的說是一種重載機械用的三排滾子轉(zhuǎn)盤軸承。
背景技術(shù)：
目前，在重載機械領(lǐng)域，軸承為該設(shè)備的核心，因為其除了具有支承極重載荷回轉(zhuǎn)功能外，而且要承受極大的傾覆力矩，以適應(yīng)遠距重載貨物的轉(zhuǎn)運。目前重載機械一般采用轉(zhuǎn)盤軸承，因為轉(zhuǎn)盤軸承是一種能同時能承受較大的軸向負荷、徑向負荷和傾覆力矩等載荷的特殊結(jié)構(gòu)軸承，然而對于轉(zhuǎn)盤軸承，依然具有以下缺點由于其軌道為平面軌道，因此受載荷時的滾道面與滾子的接觸為線接觸，根據(jù)赫茲理論相互平行的一組摩擦副，其接觸面的邊緣應(yīng)力最大。因此接觸線的兩端應(yīng)力最大。這將就導(dǎo)致了應(yīng)力最大處最先受到破壞，這種現(xiàn)象稱為邊角效應(yīng)，從而使得重載荷下的軸承極易損壞，大大減少了重載機械的使用壽命，給企業(yè)增加了沉重的負擔。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種重載機械用的三排滾子轉(zhuǎn)盤軸承，它不僅承載能力好，而且極大的提高了其使用壽命。 本實用新型為解決上述技術(shù)問題的不足而采用的技術(shù)方案是一種重載機械用的三排滾子轉(zhuǎn)盤軸承，設(shè)有一個內(nèi)圈和一個外圈，外圈由上圈和下圈組成，內(nèi)圈與下圈構(gòu)成主推力滾道，內(nèi)圈與上圈構(gòu)成輔推力滾道，在主推力滾道內(nèi)設(shè)有主推力滾子，在輔推力滾道內(nèi)設(shè)有輔推力滾子；所述的主推力滾子和輔推力滾子，其兩端設(shè)有收縮段，收縮段的半徑從內(nèi)向外逐漸減小；所述的主推力滾道和輔推力滾道，其滾道面的兩端設(shè)有擴張段，擴張段的深度從內(nèi)向外由淺逐漸變深；在主推力滾道和輔推力滾道的外端面之間設(shè)有徑向滾道，徑向滾道內(nèi)設(shè)有徑向滾子。 本實用新型中所述的收縮段，其半徑收縮量為20 i！ m 30 i！ m，收縮段的長度為滾子長度的12 15%。 本實用新型中所述的擴張段，擴張段的寬度為滾道面寬度的12 15%，擴張段的單邊擴張深度為20 ii m 30 ii m。 本實用新型的有益效果是主推力滾子和輔推力滾子形狀為；中部的半徑高出兩端半徑，同時對軸承主要承載工作表面主推力滾道和輔推力滾道進行優(yōu)化修型設(shè)計成兩端邊緣帶低于中部的形狀，且將邊緣帶修型為圓弧狀，從而，推力滾子兩端邊緣分別和其滾道接觸面形成四個類似三角形的空隙段，該空隙段高度由外向內(nèi)逐漸變小，從而當載荷不大時，滾子邊緣帶分別與滾道接觸面不接觸，當載荷較大時，滾子邊緣帶才和主要承載滾道接觸面接觸，從而可有效減少承載部位邊角應(yīng)力集中，使得接觸部位的接觸應(yīng)力更均勻，降低了滾子和接觸面先從邊角磨損到整個軸承無法使用的損壞速度，延長了其使用壽命，實驗證明經(jīng)過此種形狀改進的軸承其承載壽命提高了 5% 10%，無形中給企業(yè)減少了負擔；終滾道加工中，運用滾壓修型強化工藝加工滾道，一次進給實現(xiàn)Ra可達O. 4um的鏡面加工，
3既使?jié)L道表面金屬組織致密性得到提高，大幅提高了滾道接觸疲勞強度，延長軸承壽命，提高整機可靠性。而且該工藝替代磨加工工藝可將加工效率提升30%以上，提高了產(chǎn)品的綜合性價比。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖[0009] 圖2為主推力滾子的結(jié)構(gòu)示意圖[0010] 圖3為輔推力滾子的結(jié)構(gòu)示意圖 圖中標記1、內(nèi)圈，2、外圈，3、上圈，4、下圈，5、主推力滾子，6、輔推力滾子，7、徑向滾子，8、主推力滾道，9、主推力滾道，10、徑向滾道，11、收縮段，12、擴張段。
具體實施方式如圖1所示，一種重載機械用的三排滾子轉(zhuǎn)盤軸承，其具體的實施方式為[0013] —種重載機械用的三排滾子轉(zhuǎn)盤軸承，包括內(nèi)圈1、外圈2、主推力滾子5、輔推力滾子6和徑向滾子7，外圈2由上圈3和下圈4組成，主推力滾子5設(shè)置在由下圈4和內(nèi)圈1形成的主推力滾道8之間，輔推力滾子6設(shè)置在由上圈3和內(nèi)圈1形成的輔推力滾道9之間，徑向滾子7設(shè)置在由內(nèi)圈1和外圈2形成的徑向滾道10之間，所述的主推力滾子5和輔推力滾子6，中部為圓柱體，其兩端設(shè)有收縮段ll，收縮段11的半徑從內(nèi)向外逐漸減??；所述的主推力滾道8和輔推力滾道9，滾道面得中部為平面，其滾道面的兩端設(shè)有擴張段12，擴張段12從內(nèi)向外由淺逐漸變深。 由圖2和圖3可知，所述的收縮段11分別設(shè)置在主推力滾子5和輔推力滾子6兩端，即為滾子沿滾動承載方向其具有兩端半徑呈逐漸減小的收縮段ll，滾子中部的半徑高出收縮段11最小半徑的值在20iim 30iim之間，例如20 y m、23 y m、25 y m、28 y m、30ym，收縮段11的沿滾子軸線的長度為其滾子總長度的12% 15%。[0015] 由圖2和圖3可知，所述的主推力滾道8和輔推力滾道9的滾道邊緣帶設(shè)有擴張段12，擴張段12的擴張深度沿其滾道面方向的由內(nèi)向外逐漸遞增，單邊擴張深度的值在20iim 30iim之間，例如20 ii m、23 ii m、25 ii m、28 ii m、30 ii m，且擴張段12沿其滾道面方向的寬度為其整個滾道面寬度的12% 15%。 推力滾子及其接觸面的結(jié)構(gòu)形狀是這樣確定的首先根據(jù)所受載荷，計算滾道修型參數(shù)，設(shè)計最佳滾道凸度型線，經(jīng)過多次試驗，并通過UG建模，有限元分析應(yīng)力應(yīng)變情況，得出滾壓加工滾道凸度型線的最佳方案，將三排滾子轉(zhuǎn)盤軸承中主要受力的主推力滾子和輔推力滾子及其滾道接觸面的邊緣帶修型為弧形滾道面，則在主推力滾子的兩端和主推力滾道接觸面形成了四個形狀為三角形的空隙，其分布在沿主推力滾子軸線兩側(cè)，每側(cè)空隙沿主推力滾子軸線的長度為主推力滾子總長度的12% 15%，空隙的高度值在40 ii m 60 ii m之間；在輔推力滾子的兩端和其滾道接觸面形成了四個形狀為三角形的空隙，其分布在沿輔推力滾子軸線兩側(cè)，每側(cè)空隙沿輔推力滾子軸線的長度為輔推力滾子總長度的12% 15%，空隙的高度值在40iim 60iim之間。 本實用新型所依據(jù)的原理是根據(jù)赫茲理論相互平行的一組摩擦付，其接觸面的邊緣應(yīng)力最大。對于像轉(zhuǎn)盤軸承這樣的摩擦，其滾道與滾子的接觸是線接觸，如果接觸線為直線，則接觸線的兩端應(yīng)力最大。這將導(dǎo)致應(yīng)力最大處最先破壞，這種現(xiàn)象稱為邊角效應(yīng)。滾道修型是將滾道與滾子接觸處加工成的中間凸起，兩端略低的結(jié)構(gòu)形狀。當滾道與滾子剛接觸時，兩端不受力，只有在載荷達到一定程度時，兩端才接觸，使得接觸應(yīng)力更均勻分布，因此會減小邊角效應(yīng)，從而提高軸承的承載能力，且經(jīng)過修型后有效的減少承載部位邊角應(yīng)力集中，達到提高承載能力，延長壽命的目的，使其承載能力提高5% 10%。以上可知，該實用新型有很大的市場前景。 由以上可知，將主推力滾子和輔推力滾子及其滾道接觸面的形狀改變主要是為了減少邊角效應(yīng)，提高軸承的承載壽命，從而該創(chuàng)新點適用于各種結(jié)構(gòu)特征的三排滾子轉(zhuǎn)盤軸承，包括內(nèi)齒式、外齒式和無齒式。例如在外齒式結(jié)構(gòu)的三排滾子轉(zhuǎn)盤軸承，其包括內(nèi)圈、外圈、主推力滾子、輔推力滾子和徑向滾子，內(nèi)圈由上圈和下圈組成，主推力滾子設(shè)置在由下圈和外圈形成的主推力滾道之間，輔推力滾子設(shè)置在由上圈和外圈形成的輔推力滾道之
間，同樣可以將主推力滾子和輔推力滾子及滾道接觸面的形狀改為中部高出邊緣帶，可有效減少邊角效應(yīng)，提高其承載壽命。 本實用新型修型時所采用的工藝方法為運用接觸應(yīng)力計算及有限元模擬，確定所需要的修型量后，加工轉(zhuǎn)盤軸承主要受力的滾道接觸面和滾子，并運用最新滾壓修型強化工藝加工滾道，利用滾壓頭，實現(xiàn)超精密微量塑性加工， 一次進給實現(xiàn)Ra可達0. 4um的鏡面加工，既使?jié)L道表面金屬組織致密性得到提高，大幅提高了滾道接觸疲勞強度，延長軸承壽命，提高整機可靠性。而且該工藝替代磨加工工藝可將加工效率提升30%以上，提高了產(chǎn)品的綜合性價比。 滾壓修型強化工藝與傳統(tǒng)工藝路線相對比，主要在終加工滾道時，應(yīng)用了滾壓頭滾壓強化技術(shù)。鍛件后的其主要工藝路線如下材料——粗車成型——滾道感應(yīng)淬火——精車成型一齒加工一孔加工一終滾道滾壓修型強化——成品零件，采用滾道滾壓工藝，利用數(shù)控CNC設(shè)備兩軸伺服系統(tǒng)，終加工中一次性對滾道完成滾道粗糙度達RaO. 4的滾道修型滾壓強化加工，既保證了滾道修型的要求，又可以滿足滾道的粗糙度要求。并使限定范圍表面產(chǎn)生微量塑性變形，提高表面金屬組織致密度，在提高生產(chǎn)效率和精密加工的同時改善表面質(zhì)量。而采用用傳統(tǒng)的加工方法中，若采用車加工則滾道的粗糙度難以保證，最多僅為Ral. 0 1. 6，而采用磨加工則修型線型難以實現(xiàn)。 實驗證明滾道面表面粗糙度達到RaO. 4um，最大額定軸向靜載荷達76000KN，最大額定軸向動載荷達37500KN，最大額定靜載傾覆力矩達62000KN. M，最大額定動載傾覆力矩達54000KN. M，在設(shè)計最大負載能力的情況下，轉(zhuǎn)盤軸承壽命可以達到10萬轉(zhuǎn)以上，對于港口重型吊機的工況，其計算壽命可以達到30年，無形中為企業(yè)減少了開支。
權(quán)利要求一種重載機械用的三排滾子轉(zhuǎn)盤軸承，設(shè)有一個內(nèi)圈(1)和一個外圈(2)，其特征在于外圈(2)由上圈(3)和下圈(4)組成，內(nèi)圈(1)與下圈(4)構(gòu)成主推力滾道(8)，內(nèi)圈(1)與上圈(3)構(gòu)成輔推力滾道(9)，在主推力滾道(8)內(nèi)設(shè)有主推力滾子(5)，在輔推力滾道(9)內(nèi)設(shè)有輔推力滾子(6)；所述的主推力滾子(5)和輔推力滾子(6)，其兩端設(shè)有收縮段(11)，收縮段(11)的半徑從內(nèi)向外逐漸減小；所述的主推力滾道(8)和輔推力滾道(9)，其滾道面的兩端設(shè)有擴張段(12)，擴張段(12)的深度從內(nèi)向外由淺逐漸變深；在主推力滾道(8)和輔推力滾道(9)的外端面之間設(shè)有徑向滾道(10)，徑向滾道(10)內(nèi)設(shè)有徑向滾子(7)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種重載機械用的三排滾子轉(zhuǎn)盤軸承，其特征在于所述的收 縮段(11)，其半徑收縮量為20i!m 30iim，收縮段(11)的長度為滾子長度的12 15% 。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種重載機械用的三排滾子轉(zhuǎn)盤軸承，其特征在于所述的 擴張段(12)，擴張段的寬度為滾道面寬度的12 15%，擴張段(12)的單邊擴張深度為 20 ii m 30 ii m。
專利摘要一種重載機械用的三排滾子轉(zhuǎn)盤軸承，設(shè)有一個內(nèi)圈和一個外圈，外圈由上圈和下圈組成，內(nèi)圈與下圈構(gòu)成主推力滾道，內(nèi)圈與上圈構(gòu)成輔推力滾道，在主推力滾道內(nèi)設(shè)有主推力滾子，在輔推力滾道內(nèi)設(shè)有輔推力滾子；所述的主推力滾子和輔推力滾子，其兩端設(shè)有收縮段，所述的主推力滾道和輔推力滾道，其滾道面的兩端設(shè)有擴張段，本實用新型可有效減少承載部位邊角應(yīng)力集中，使得接觸部位的接觸應(yīng)力更均勻，降低了滾子和接觸面先從邊角磨損到整個軸承無法使用的損壞速度，延長了其使用壽命，實驗證明經(jīng)過此種形狀改進的軸承其承載壽命提高了5％～10％，無形中給企業(yè)減少了負擔。
文檔編號F16C19/50GK201517560SQ20092022360
公開日2010年6月30日 申請日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者李培培, 梅建洛, 王迪, 苗俊惠 申請人:洛陽世必愛特種軸承有限公司