專利名稱：應(yīng)用在鐵路軸箱上且具有改善的防摩蝕性能的軸承組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有一個(gè)滾動(dòng)軸承的軸承組件，其中的軸承具有一個(gè)內(nèi)套圈件和一個(gè)外套圈件，所述內(nèi)套圈件安裝在一個(gè)端軸上，并位于兩個(gè)相對(duì)的安裝面之間。在至少一個(gè)所述安裝面和軸承內(nèi)套圈件之間設(shè)置了一個(gè)防止發(fā)生摩蝕的裝置。
可從日本專利文件JP-A-972344了解一種鐵路軸箱軸承組件，該軸承組件在軸肩和墊圈之間設(shè)置了一個(gè)隔層，該隔層的硬度要低于所說這兩個(gè)部件材質(zhì)的硬度。設(shè)置該隔層的目的是為了減輕摩蝕，摩蝕通常是由于列車軸承組件在工作時(shí)受到脈動(dòng)載荷而產(chǎn)生的。
上文所討論的隔層可粘接或鍍敷到墊圈上，這就要求制造一種專用的墊圈，而這會(huì)限制墊圈在使用上的通用靈活性。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種用在軸承組件上的通用的防摩蝕裝置。本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的至少有一個(gè)安裝面和內(nèi)套圈件是通過一個(gè)非金屬材料制成的支承環(huán)相互接合在一起的，其中的非金屬支承環(huán)最好是一個(gè)聚合物材質(zhì)的支承環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明的非金屬支承環(huán)是一個(gè)獨(dú)立的工程結(jié)構(gòu)件，其可以與所述列車軸承組件中的、例如為標(biāo)準(zhǔn)墊圈等的標(biāo)準(zhǔn)件配合起來使用。
這種非金屬支承環(huán)的應(yīng)用方式有許多種。一般來講，內(nèi)套圈件被安裝在所說端軸的軸肩與端部夾板螺栓之間，所述內(nèi)套圈件通過一個(gè)墊圈與軸肩相接合。根據(jù)本發(fā)明，墊圈是通過一個(gè)非金屬支承環(huán)和內(nèi)套圈件接合的。
此外，內(nèi)套圈件可通過一個(gè)非金屬支承環(huán)直接和端部夾板相接合。
內(nèi)套圈件還可通過一個(gè)壓圈間接地和端部夾板相接合，所述壓圈通過一個(gè)非金屬支承環(huán)和內(nèi)套圈件相接合。
特別是在鐵路軸箱軸承組件的情況下，軸承組件還可采用一種具有兩個(gè)內(nèi)圈的內(nèi)套圈件，這兩個(gè)內(nèi)套圈間封裝了一個(gè)隔離圈。按照進(jìn)一步可能的設(shè)計(jì)，所述隔離圈可通過一個(gè)非金屬支承環(huán)和至少一個(gè)內(nèi)套圈接合。
由于支承環(huán)是一個(gè)獨(dú)立的元件，因而其還可實(shí)現(xiàn)其它的功能。例如，支承環(huán)可具有一個(gè)迷宮環(huán)部件，從而可與安裝在外套圈上的另一個(gè)迷宮密封元件配合構(gòu)成一個(gè)迷宮密封件。
支承環(huán)可以是能實(shí)現(xiàn)所需密封效果的任何理想形狀。同時(shí)還可以在迷宮式密封件上成型一個(gè)軟橡膠密封唇，使軸承腔的內(nèi)部空間能絕對(duì)密閉。
此外，支承環(huán)上還可以設(shè)置用于檢測(cè)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)情況的傳感器裝置。所述傳感器可用來對(duì)所述的輪軸諸如溫度、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
另外，支承環(huán)上還可設(shè)置一個(gè)潤(rùn)滑脂儲(chǔ)放器，從而保證對(duì)列車軸承組件的長(zhǎng)時(shí)效潤(rùn)滑。
支承環(huán)可用多種方式進(jìn)行安裝，還可通過卡裝等方法進(jìn)行預(yù)安裝。在這一點(diǎn)上，支承環(huán)和內(nèi)套圈件是通過溝槽—凸緣結(jié)構(gòu)相互連接在一起的。
此外，支承環(huán)還可和一個(gè)墊圈或一個(gè)壓圈相連接。同樣，支承環(huán)還可和一個(gè)隔離圈相連接。
支承環(huán)可用多種方式進(jìn)行連接，但最好是在支承環(huán)上設(shè)置一個(gè)軸向延伸部分，該延伸部分和內(nèi)套圈或墊圈上的一個(gè)內(nèi)凹相配合。
該內(nèi)凹可具有一個(gè)根切槽，而軸向延伸部分可具有一個(gè)嵌入到該根切槽中的舌狀體。
此外，支承環(huán)還可以具有一個(gè)管狀延伸部分，其配裝到內(nèi)套圈的內(nèi)凹中。
根據(jù)本發(fā)明的軸承組件特別適用于應(yīng)用在鐵路車輛軸箱上。在該應(yīng)用條件下，鐵路車輪和軸箱之間的部位處于臨界載荷狀態(tài)。在工作中，該部位會(huì)發(fā)生彎曲應(yīng)變和徑向應(yīng)變，這將導(dǎo)致軸承內(nèi)套圈和鐵路車輪間產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的彎轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和徑向運(yùn)動(dòng)，而形成一個(gè)環(huán)狀的運(yùn)動(dòng)軌跡。
此外，在此部位還會(huì)出現(xiàn)由摩擦而誘發(fā)的腐蝕。
根據(jù)本發(fā)明，通過設(shè)置一個(gè)非金屬支承環(huán)、尤其是一個(gè)聚合物支承環(huán)就可消除這些不利影響。
所述軸承可以是一個(gè)雙列圓柱滾子軸承或一個(gè)雙列圓錐滾子軸承。同樣，也可采用滾珠軸承。
下文將參照附圖中所示的幾個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。


圖1表示了根據(jù)本發(fā)明的一種列車軸承組件，并表示了部分列車車輪和輪軸；圖2是對(duì)圖1中結(jié)構(gòu)的放大詳細(xì)視圖；圖3-11表示了列車軸承組件另外的多種實(shí)施方式。
圖1所示的列車軸承組件包括一個(gè)雙列圓錐滾子軸承部件1，該軸承安裝到輪軸3的端軸2上。輪軸3上還安裝了一個(gè)鐵路車輪4。在輪軸的另一端，安裝了一個(gè)帶有雙列圓錐滾子軸承部件和鐵路車輪的類似的端軸。
雙列圓錐滾子軸承部件1具有一個(gè)內(nèi)套圈件5和一個(gè)外套圈件6，內(nèi)套圈件5壓裝到端軸2上，外套圈件6安裝在鐵路轉(zhuǎn)向架(圖中未示出)軸箱的一個(gè)支撐件內(nèi)。
端軸具有一個(gè)軸肩7，軸肩部位經(jīng)一個(gè)墊圈8和內(nèi)套圈件5相接合。在另一端上，內(nèi)套圈件5和一個(gè)壓圈9相接合，而該壓圈9又通過一個(gè)端帽10和多個(gè)螺栓11被固定在端軸2上。
固定內(nèi)套圈件5、墊圈8和壓圈9所需的軸向壓緊力是由螺栓11提供的。
在圖1所示實(shí)施例中，內(nèi)套圈件5包括兩個(gè)內(nèi)套圈12、13，它們之間通過隔離圈14相互撐裝在一起，每個(gè)內(nèi)套圈12、13都具有一個(gè)錐形滾道。
外套圈件6只包括一個(gè)外套圈，在此套圈上設(shè)置了兩條錐形滾道。在內(nèi)套圈12、13和外套圈6之間的滾道內(nèi)容納了兩組滾子元件15、16。這兩組滾子是通過一個(gè)滾子保持架17、18保持分離的。
外套圈6不可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在鐵路車輛轉(zhuǎn)向架(圖中未示出)的車軸支撐件內(nèi)，而內(nèi)套圈5則和輪軸3一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
鐵路車輛上部結(jié)構(gòu)作用在軸箱上的重量加載在輪軸3上。從而，在垂直平面內(nèi)，由作用在一端車輪4的力和作用在另一端的端軸2上的力形成了一個(gè)彎曲力偶，導(dǎo)致內(nèi)套圈件5、墊圈8和壓圈9受到一個(gè)交變的擠壓力。由于受到這樣的脈動(dòng)載荷，就會(huì)產(chǎn)生交變的壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力，而這通常要造成摩蝕，而摩蝕對(duì)列車軸承組件的正常工作是有害的。
在這一點(diǎn)上，最易受到損傷的部位是內(nèi)套圈件5中的內(nèi)套圈12和墊圈8之間的接觸部位。因而根據(jù)本發(fā)明，在這兩個(gè)元件之間設(shè)置了一個(gè)聚合物支承環(huán)19。所述聚合物支承環(huán)可防止內(nèi)套圈12和墊圈8的相對(duì)表面之間發(fā)生摩蝕。
此外，在內(nèi)套圈13和壓圈9之間也可以設(shè)置一個(gè)這樣的聚合物環(huán)51。在該部位還設(shè)置了一個(gè)迷宮式密封元件52，它和固定到外套圈件6上的相鄰迷宮式密封元件53相配合形成了一個(gè)迷宮式密封件54。
在圖2所示的放大視圖中，放大比例地表示了該聚合物支承環(huán)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的聚合物支承環(huán)19還具有其他的功效。在圖2所示的實(shí)施例中，聚合物支承環(huán)19具有一個(gè)迷宮式密封元件20，該部件和安裝在外套圈件6上的相鄰迷宮式密封元件21相配合，形成一個(gè)迷宮式密封件22。
圖3所示的實(shí)施例表示了另一種等效實(shí)施方式的密封件23。該密封件包括一個(gè)和聚合物支承環(huán)24做成一體的第一密封元件25、以及一個(gè)固定在外套圈件6上的第二密封元件26。密封元件25、26圍成了一個(gè)S型的縫隙，此外，密封元件26還具有一個(gè)延伸向密封元件25的平表面29的唇緣28，從而進(jìn)一步改善了密封作用。
墊圈8也具有一個(gè)迷宮部件30，該部件和迷宮部件31、密封元件26一起形成了一個(gè)迷宮式密封。
在圖4所示的實(shí)施例中表示一種密封件36，它是由聚合物墊圈32側(cè)邊37上的表面35、固定在外套圈6上的密封環(huán)33、以及柔性密封體34組成的，柔性密封體34與側(cè)邊37的表面35相配合，這樣就完全密封了外套圈件6和內(nèi)套圈件5之間的軸承腔。
圖5所示的實(shí)施例中包括一個(gè)聚合物墊圈38，其具有一個(gè)凸緣39，該凸緣接合入內(nèi)套圈12端面的一個(gè)切槽40中。這樣，聚合物支承環(huán)就被卡裝在內(nèi)套圈12上了。
在外套圈6上安裝了一個(gè)密封環(huán)41，該密封環(huán)41具有一個(gè)突指部分42，該部分具有一個(gè)向外突出的隆脊部分43，該隆脊部分43配合到外套圈6的內(nèi)槽44中，這樣，密封環(huán)41也卡裝在外套圈6上了。
密封環(huán)41的形狀是這樣設(shè)計(jì)的其可圍成一個(gè)具有肋或突起46的內(nèi)部空間45。在該空間內(nèi)可盛放一定數(shù)量的潤(rùn)滑脂。
圖6表示了另一種實(shí)施方式，其中的聚合物支承環(huán)50被安裝在內(nèi)套圈12和隔離圈14之間。在所說隔離圈的另一側(cè)面(圖中未示出)還可設(shè)置另外一個(gè)類似的支承環(huán)。
圖7所示的實(shí)施例中，包括一個(gè)具有一個(gè)徑向延伸部分61的支承環(huán)60，在該部分上設(shè)置了一個(gè)突舌64，其卡入到內(nèi)凹62的下切槽63中。這樣所說支承環(huán)就固定在內(nèi)套圈12上了。
圖8所示實(shí)施例中的支承環(huán)80被固定在墊圈8上。為此，支承環(huán)80上設(shè)置了一個(gè)徑向延伸部分81，該部分通過突舌84卡裝到內(nèi)凹82的下切槽83中。
在圖9所示的實(shí)施例中，支承環(huán)70被固定在墊圈8的內(nèi)周面上。這也是通過軸向延伸部分71上的一個(gè)突舌74卡裝到內(nèi)凹72的下切槽73來實(shí)現(xiàn)的。
在圖10所示的實(shí)施例中，墊圈8和內(nèi)套圈12通過一個(gè)具有兩個(gè)相對(duì)軸向延伸部分71、91的支承環(huán)90相互連接在了一起。結(jié)果是，軸承、墊圈以及支承環(huán)可作為一個(gè)整體進(jìn)行使用，這大大地方便了儲(chǔ)存、使用和安裝。
如圖11所示，在內(nèi)套圈半環(huán)12和隔離圈14之間的支承環(huán)100也可借助于軸向延伸體101進(jìn)行連接。
權(quán)利要求
1．一種軸承組件，其包括一個(gè)具有一個(gè)內(nèi)套圈件(5)和一個(gè)外套圈件(6)的滾動(dòng)軸承元件(1)，所說內(nèi)套圈件(5)安裝在一個(gè)端軸(2)上，并位于兩個(gè)相對(duì)的安裝面之間，在至少一個(gè)所說安裝面和軸承內(nèi)套圈件(5)之間設(shè)置了一個(gè)防止發(fā)生摩蝕的裝置，其特征在于至少一個(gè)所述安裝面是通過一個(gè)非金屬聚合物支承環(huán)(19、24、32、38、50、51)與內(nèi)套圈件(5)相互連接起來的。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承組件，其特征在于其中的內(nèi)套圈件(5)被安裝在端軸(2)的軸肩(7)和一個(gè)端部夾板(10)之間，所述端部夾板(10)被螺栓固定在所述端軸(2)上，所述內(nèi)套圈件(5)是通過一個(gè)墊圈(8)接合到軸肩部位(7)的，所述墊圈(8)是通過一個(gè)非金屬支承環(huán)(19、24、32、38)與內(nèi)套圈件(5)相接合的。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軸承組件，其特征在于其中的內(nèi)套圈件(5)是通過一個(gè)非金屬支承環(huán)(51)與端部夾板(10)相接合的。
4．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的軸承組件，其特征在于其中的內(nèi)套圈件(5)是通過一個(gè)壓圈(9)與端部夾板(10)相接合的，所述壓圈(9)是通過一個(gè)非金屬支承環(huán)(51)與內(nèi)套圈件(5)相接合的。
5．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的軸承組件，其特征在于內(nèi)套圈件(5)包括兩個(gè)內(nèi)套圈(12、13)，在它們之間封裝了一個(gè)隔離圈(14)，所述隔離圈(14)通過一個(gè)非金屬支承環(huán)(50)與至少一個(gè)內(nèi)套圈相接合。
6．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的軸承組件，其特征在于非金屬支承環(huán)(19、24、32、38)具有一個(gè)迷宮環(huán)部件(20、23)，從而可與安裝在外套圈件(6)上的另一個(gè)迷宮密封元件(21、26)相配合構(gòu)成一個(gè)迷宮密封件(22、23)。
7．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的軸承組件，其特征在于非金屬支承環(huán)(19、24、32、38)上設(shè)置了用于檢測(cè)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)情況的傳感器裝置。
8．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的軸承組件，其特征在于其中的支承環(huán)圍成了一個(gè)潤(rùn)滑脂儲(chǔ)放器(45)。
9．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的軸承組件，其特征在于其中的支承環(huán)(38、60、70、90)被連接到內(nèi)套圈件(5)上
10．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的軸承組件，其特征在于其中的支承環(huán)(80)被連接到一個(gè)墊圈(8)上
11．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的軸承組件，其特征在于其中的支承環(huán)被連接到一個(gè)壓圈(9)上
12．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的軸承組件，其特征在于其中的支承環(huán)被連接到一個(gè)隔離圈(14)上
13．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的軸承組件，其特征在于其中的支承環(huán)(38、60、90)上設(shè)置了一個(gè)軸向延伸部分(39、61、91)，該延伸部分和內(nèi)套圈(12)上的一個(gè)內(nèi)(40、62、92)相配合。
14．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的軸承組件，其特征在于其中的支承環(huán)(80)上設(shè)置了一個(gè)徑向延伸部分(81)，該延伸部分和墊圈(8)上的一個(gè)內(nèi)凹(82)相配合。
15．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的軸承組件，其特征在于其中的支承環(huán)具有一個(gè)徑向延伸部分，延伸部分和壓圈上的一個(gè)內(nèi)凹相配合。
16．根據(jù)權(quán)利要求13、14或15所述的軸承組件，其特征在于其中的內(nèi)凹部分(62、72、82、92)具有一個(gè)下切槽(63、73、83、93)，軸向延伸部分(61、71、81、91)具有一個(gè)嵌入到該下切槽(63、73、83、93)中的舌狀體(64、74、84、94)。
17．根據(jù)權(quán)利要求13-16所述的軸承組件，其特征在于其中的支承環(huán)(90)具有兩個(gè)相反方向的軸向延伸部分(71、91)，其中的一個(gè)和內(nèi)套圈(12)相接合，而另一個(gè)和墊圈(8)相接合。
18．根據(jù)權(quán)利要求13-17所述的軸承組件，其特征在于其中的支承環(huán)具有兩個(gè)相反方向的軸向延伸部分，其中的一個(gè)和內(nèi)套圈相接合，而另一個(gè)和壓圈相接合。
19．根據(jù)權(quán)利要求13-18所述的軸承組件，其特征在于在內(nèi)套圈(12)、墊圈(8)和壓圈(9)的內(nèi)表面上至少有一個(gè)內(nèi)凹(62、82、92)。
20．根據(jù)權(quán)利要求13-19所述的軸承組件，其特征在于在其中一個(gè)內(nèi)套圈、墊圈和壓圈的外表面上至少設(shè)置了一個(gè)內(nèi)凹(72)
21．根據(jù)權(quán)利要求13-20所述的軸承組件，其特征在于至少有一個(gè)內(nèi)凹(40、62、72、82、92)延展到內(nèi)套圈、墊圈和壓圈之中的一個(gè)的整個(gè)周面上。
22．根據(jù)權(quán)利要求21所述的軸承組件，其特征在于至少有一個(gè)軸向延伸部分(39、61、71、81、91)在支承環(huán)的圓周方向上是連續(xù)的。
23．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的軸承組件，其特征在于其中的聚合物支承環(huán)(38)內(nèi)含纖維等增強(qiáng)材料。
24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的軸承組件，其特征在于其中的增強(qiáng)材料是一層針織、機(jī)織或無紡纖維材料。
25．根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的軸承組件，其特征在于其中的纖維材料包括玻璃纖維。
26．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的軸承組件，其特征在于其中的支承環(huán)內(nèi)含聚合材料。
27．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的軸承組件，其特征在于其中的支承環(huán)內(nèi)含樹脂材料。
28．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的軸承組件，其特征在于其中的軸承是一個(gè)雙列圓錐滾子軸承件。
29．一種鐵路軸箱軸承組件，其內(nèi)設(shè)置了根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的軸承組件，該軸承組件包括一個(gè)具有一個(gè)內(nèi)套圈件(5)和一個(gè)外套圈件(6)的滾動(dòng)軸承元件(1)，所說內(nèi)套圈件(5)安裝在一個(gè)端軸(2)上，并位于兩個(gè)相對(duì)的安裝面之間，在至少一個(gè)所說安裝面和軸承內(nèi)套圈件(5)之間設(shè)置了一個(gè)防止發(fā)生摩蝕的裝置，其特征在于至少一個(gè)所述安裝面是通過一個(gè)非金屬聚合物支承環(huán)(19、24、32、38、50、51)和內(nèi)套圈件(5)連接起來的。
全文摘要
一個(gè)軸承組件,其包括一個(gè)雙列圓錐滾子軸承(1),該軸承包括一個(gè)具有一個(gè)內(nèi)套圈件(12、13)和一個(gè)外套圈件(6),所說內(nèi)套圈件安裝在一個(gè)端軸(2)上,并位于兩個(gè)相對(duì)的安裝面(7、10)之間,在至少一個(gè)所說安裝面和軸承內(nèi)套圈件之間設(shè)置了一個(gè)防止發(fā)生摩蝕的裝置(19)。至少一個(gè)安裝面是通過一個(gè)聚合物支承環(huán)(19)和內(nèi)套圈件連接起來的。這種軸承組件可用作鐵路車輛軸箱中的軸承組件。
文檔編號(hào)F16C33/80GK1297407SQ99805230
公開日2001年5月30日 申請(qǐng)日期1999年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月23日
發(fā)明者約翰·文森特·希勒, 韋德蘭·塔迪奇, 馬克·德福塞, 達(dá)里奧·貝爾托雷萊, 毛里齊奧·馬丁內(nèi)蒂, 恩里科·羅利赫 申請(qǐng)人:Skf工程研究中心公司