CN101344124A - 螺旋弹簧轴承及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋弹簧轴承及其加工方法，一种螺旋弹簧轴承，包括外圈、内圈，内圈为螺旋弹簧体，外圈为与内圈的螺旋旋向相同的螺旋弹簧体。内外圈加工方法：内、外圈弹簧卷制、退火、淬火、高温回火、整形，切除内、外圈螺旋尾部，外圈磨削，内圈磨削。滚动体加工方法：滚动体弹簧卷制、退火、淬火、高温回火、整形，切除滚动体螺旋尾部，外径磨削。由于内外圈为螺旋弹簧体，温度变化使内外圈在轴、径向可自由伸缩，故不会卡死；内、外圈的螺旋弹簧体的间隙均可以贮存润滑脂和污物，有利于润滑和排除垃圾，对提高轴承运转寿命也极为有利；另外螺旋弹簧体使得轴承具弹性，可以使其承受抵抗冲击，以及实现在挠曲变形下维持工况。

Description

螺旋弹簧轴承及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种螺旋弹簧轴承及其加工方法。

背景技术

滚动轴承以滚动体的形式来分，可分为球轴承和滚子轴承两大类。球轴承又分为深沟球轴承、角接触球轴承、推力球轴承，三点、四点接触球轴承；滚子轴承可分为短圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承、滚针轴承等。以前的轴承均为刚性轴承，唯有螺旋滚子轴承属于弹性轴承。在高温恶劣工作环境下的轴承常常要承受高温及运转引起的径向力、轴向力，螺旋滚子轴承具有耐冲击耐高温的特点，但是它在重负荷与冲击负荷等恶劣工作条件下，只能满足径向力引起的径向伸缩，而在轴向则无伸缩性，故易引起游隙变化，进而引起轴承卡死，缩短轴承的实用寿命，影响设备运转，这种情况在钢厂的连轧连铸机和高温传输设备中尤其突出。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种能在能适应高温恶劣工作环境，具有轴向、径向伸缩的螺旋弹簧轴承。

本发明的另一个目的在于提供一种上述螺旋弹簧轴承的加工方法。

技术方案：一种螺旋弹簧轴承，包括外圈、内圈、滚动体、保持架、左挡板和右挡板，滚动体安装在保持架上，并与保持架一块装在外圈和内圈之间，左挡板和右挡板分别安装在外圈、内圈的端部，所述内圈为螺旋弹簧体。

所述的外圈是和内圈螺旋旋向相同的螺旋弹簧体。

所述的螺旋弹簧轴承的加工方法，包括以下步骤：

1)加工内圈：

1.1内圈弹簧卷制、退火、淬火、高温回火、整形：首先将50CrVA耐热弹簧钢板材轧制成扁平薄板，将薄板在圆轴上绕制成螺旋弹簧状；弹簧卷制的缝隙为0.20～0.30mm；退火温度810～870℃，加热时间4～6小时，出炉温度680℃～750℃；淬火温度为850℃～890℃，油剂淬火；回火温度为350～380℃，HRC≥50°；

1.2切除内圈螺旋尾部：用砂轮切割机切除两端尾部，切割方向和螺旋方向要垂直，两尾部成180℃对称分布；

1.3内圈磨削：首先将内圈外径装入模具内，磨削内孔至自由状态尺寸，圆度、锥度、粗糙度符合设定要求，无磨削烧伤，然后将内圈内径装在芯轴上，磨削外径和端面至装配尺寸，圆度、锥度、粗糙度符合设定要求，无磨削烧伤；

2)加工外圈；

3)加工滚动体；

4)加工保持架；

5)加工左右挡板；

将上述各步骤中加工得到的部件组装即得到螺旋弹簧轴承。

一种螺旋弹簧轴承，包括外圈、内圈、滚动体、保持架左挡板和右挡板，滚动体安装在保持架上，并与保持架一块装在外圈、内圈之间，左挡板、右挡板分别安装在外圈、内圈端部，所述外圈为螺旋弹簧体。

所述的螺旋弹簧轴承的加工方法，包括以下步骤：

1)加工外圈：

1.1外圈弹簧卷制、退火、淬火、高温回火、整形：首先将50CrVA耐热弹簧钢板材轧制成扁平薄板，将薄板在圆轴上绕制成螺旋弹簧状；弹簧卷制的缝隙为0.20～0.30mm；退火温度810～870℃，加热时间4～6小时，出炉温度680℃～750℃；淬火温度为850℃～890℃，油剂淬火；回火温度为350～380℃，HRC≥50°；

1.2切除外圈螺旋尾部：切除两端尾部，切割方向和螺旋方向要垂直，两尾部成180℃对称分布；

1.3外圈磨削：首先将外径磨削，无烧伤；然后将外圈外径装入事先做好的模具内，并安装在电磁无心卡上，支外径磨削内径，无磨削烧伤；然后磨削两端面；

2)加工内圈；

3)加工滚动体；

4)加工保持架；

5)加工左右挡板；

将上述各步骤中的得到的部件组装即得到螺旋弹簧轴承。

所述的螺旋弹簧体的旋向为左旋。

所述的保持架上装有销钉，滚动体为穿在销钉上的旋向为左旋或右旋的螺旋弹簧体。

所述的螺旋弹簧轴承，滚动体的加工方法包括以下步骤：

1)滚动体弹簧卷制、退火、淬火、高温回火、整形：首先将50CrVA耐热弹簧钢板材轧制成扁平薄板，将薄板在圆轴上绕制成螺旋弹簧状；弹簧卷制的缝隙为0.20～0.30mm；退火温度810～870℃，加热时间4～6小时，出炉温度680℃～750℃；淬火温度为850℃～890℃，油剂淬火；回火温度为350～380℃，HRC≥50°；

2)切除滚动体螺旋尾部：切除两端尾部，切割方向和螺旋方向要垂直，两尾部成180℃对称分布；

3)滚动体外径磨削：外径磨削，无烧伤，然后磨削两端面。

有益效果：(1)由于内、外圈及螺旋滚子为螺旋弹簧体，温度变化使内、外圈及螺旋滚子在轴向和径向也可自由伸缩，因而可以保持运转游隙基本不变，即在高温环境下的游隙自动补偿，那么也就不会卡死。(2)另外内、外圈及螺旋滚子上的间隙均可以贮存润滑脂和污物，非常有利于润滑和排除垃圾，能够实现润滑条件的自我改善及清洗，因此对提高轴承运转寿命也极为有利，非常适于高温、粉尘等恶劣条件，如钢厂连轧连铸机和高温传输装置使用。(3)另外由于螺旋弹簧体使得轴承具有一定的弹性，可以使其承受抵抗冲击，以及实现在挠曲变形下维持工况。

附图说明

图示为本发明的螺旋弹簧轴承的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做更进一步的解释。

实施例1：

如图所示：一种螺旋弹簧轴承，包括外圈1、内圈2、滚动体3、保持架4、左挡板5和右挡板6，滚动体3安装在保持架4的销钉上，滚动体3为左旋和右旋间隔设置的螺旋弹簧体，滚动体3与保持架4放置在外圈1和内圈2之间，左挡板5、右挡板6分别安装在外圈1、内圈2的端部，所述外圈1、内圈2均为左旋向的螺旋弹簧体，螺旋弹簧的间隙为0.20mm(也可以为0.20mm～0.30mm)。

上述螺旋弹簧轴承的加工方法：

1、内外圈的加工方法：内、外圈材料为50CrVA耐热弹簧钢，该弹簧钢有较高韧性、强度和弹性极限、疲劳强度，热处理时过热和脱碳倾向小，冲击韧性也良好，适于制造大截面的高载荷重要弹簧体。

1)内、外圈弹簧卷制、退火、淬火、高温回火、整形：

内、外圈卷制时的工艺要求：首先将弹簧板材轧制成扁平薄板，将薄板在圆轴上绕制成螺旋弹簧状，卷制的螺旋弹簧体一定要保证有0.20～0.30mm的缝隙，即螺旋弹簧各圈之间不应有预应力，另外，弹簧板材必须有足够圆角。

退火温度870℃(也可以为810～870℃)，加热时间6小时(也可以为4～6小时)，出炉温度680℃(也可以为680～750℃)。

淬火技术要求：50CrVA耐热弹簧刚淬火温度为850℃(也可以为850～890℃)，油剂淬火，回火温度为380℃(也可以为350～380℃)，HRC为51(也可以为≥50)。

去应力回火要求：去应力回火是去除淬回火的热应力，避免冷加工磨削变形的必要措施，加热温度500℃(也可以为400～500℃)。去应力回火非常关键，否则冷加工无法进行。

2)去除内、外圈螺旋尾部：用砂轮切割机切除两端尾部，切割方向和螺旋方向要垂直，两尾部成180℃对称分布。切割时速度不可以过快，切忌避免烧伤。

3)外圈磨削：

外圈外径可在贯穿式无心磨床上磨削，按自由状态下磨削，圆度≤0.02、锥度≤0.02、粗糙度≤0.8μm，，无烧伤。

将外圈外径装入事先做好的模具内，支端面(电磁无心卡)和外圈外径磨削外圈内径，圆度≤0.02、锥度≤0.02、粗糙度≤0.8μm，无磨削烧伤；磨削两端面至装配尺寸。

4)内圈磨削

将内圈外径装入模具内，磨削内孔至自由状态尺寸，圆度≤0.02、锥度≤0.02、粗糙度≤0.8μm，无磨削烧伤；

将内圈内径用专用搬手装在事先做好的芯轴上，在万能磨上磨削内圈外径和端面至装配尺寸，圆度≤0.02、锥度≤0.02、粗糙度≤0.8μm，无磨削烧伤。

2、螺旋弹簧轴承的滚动体的加工方法，它包括以下步骤：

1)滚动体弹簧卷制、退火、淬火、高温回火、整形：首先将50CrVA耐热弹簧刚板材轧制成扁平薄板，将薄板在圆轴上绕制成螺旋弹簧状；所用的弹簧板材有足够的圆角；退火温度870℃(也可以为810～870℃)，加热时间6小时(也可以为4～6小时)，出炉温度750℃(也可以为680℃～750℃)；淬火温度为850℃(也可以为850～890℃)，油剂淬火；回火温度为350℃(也可以为350～380℃)，HRC为50(也可以为≥50)；

2)切除滚动体螺旋尾部：用砂轮切割机切除两端尾部，切割方向和螺旋方向要垂直，两尾部成180℃对称分布；

3)滚动体外径磨削：将外径在贯穿式无心磨床上磨削，无烧伤，后磨削两端面。

内、外圈及滚动体磨削所用模具的技术要求为：材料为GCr15，热处理，硬度HRC62-65，内外径同心度小于2.5μm，垂直差小于(支撑端面对中心线)小于5μm；工件转速、砂轮转速根据工件大小适当确定，无磨削烧伤，磨削工件粗糙度小于≤0.4μm。

3、保持架加工：

1)上、下盖加工：内、外径宽度车削成型，倒角去毛刺；用事先做好的模具，钻削兜子和铆钉定位孔，去毛刺；

2)铆钉加工：车削成型；

3)铆合、磨端面：将滚子、铆钉装好后，用模铆合。

重点控制：滚子对兜孔垂直度，滚子轴向、径向保证又一定间隙，无卡滞现象。

4、加工左、右挡板：左右挡板为GCr15轴承钢，

将原料车削成型，留有一定余量供磨削用；

将GCr15轴承钢热处理：淬火温度850℃(也可以为835～850℃)，淬火介质为油，回火温度170℃(也可以为150～170℃)，硬度HRC63；

磨削：两端面在万能磨上进行，应保证平行差和表面粗糙度技术要求，避免磨削烧伤；外径在贯穿无心磨上进行，保证圆度、粗糙度技术要求，避免磨削烧伤。

将上述各步骤加工好的部件组装即得到螺旋弹簧轴承，成品的内、外圈壁厚差≤0.02，未介绍的加工方法及工艺要求同现有技术。

实施例2：

一种螺旋弹簧轴承，包括外圈1、内圈2、滚动体3、保持架4、左挡板5和右挡板6，滚动体3为螺旋弹簧体，滚动体3安装在保持架4的销钉上，滚动体3、保持架4放置在外圈1、内圈2之间，左挡板5、右挡板6分别安装在外圈1、内圈2端部，所述外圈1为螺旋弹簧体，旋向为左旋方向，螺旋弹簧体的间隙为0.30mm。

实施例2的外圈、滚动体加工方法同实施例1中外圈、滚动体的加工方法。内圈的加工方法为：将轴承钢原料车削成毛坯，热处理，磨削成成品，其余加工方法同实施例1，将上述各部件组装即得到成品。

实施例3：

一种螺旋弹簧轴承，包括外圈1、内圈2、滚动体3、保持架4、左挡板5和右挡板6，滚动体3安装在保持架4的销钉上，滚动体3和保持架4放置在外圈1、内圈2之间，左挡板5、右挡板6分别安装在外圈1、内圈2端部，所述内圈1为螺旋弹簧体，旋向为左旋方向，螺旋弹簧体的间隙为0.30mm。

实施例3的内圈加工方法同实施例1中内圈的加工方法，外圈加工方法为：将轴承钢原料车削成毛坯，热处理，磨削成成品，其余加工方法同实施例1，将上述各部件组装即得到成品。

以上实施例的加工方法所加工的成品内、外圈硬度不低于HRC50；滚子、挡板硬度为于HRC60～64；成品安装后径向游隙为0.2～0.3mm；内圈、外圈零件壁厚差≤0.02，圆度≤0.02，锥度≤0.02；内圈、外圈的内径和外径粗糙度≤0.8μm；保持架组件滚子转动灵活无卡滞现象，滚子无肉眼观察到的倾斜。

Claims (8)

1、一种螺旋弹簧轴承，包括外圈(1)、内圈(2)、滚动体(3)、保持架(4)、左挡板(5)和右挡板(6)，滚动体(3)安装在保持架(4)上，并与保持架(4)一块装在外圈(1)和内圈(2)之间，左挡板(5)、右挡板(6)分别安装在外圈(1)、内圈(2)的端部，其特征在于：所述内圈(2)为螺旋弹簧体。

2、根据权利要求1所述的螺旋弹簧轴承，其特征在于：所述的外圈(1)是和内圈(2)螺旋旋向相同的螺旋弹簧体。

3、一种如权利要求1所述的螺旋弹簧轴承的加工方法，其特征在于它包括以下步骤：

1)加工内圈：

1.1内圈弹簧卷制、退火、淬火、高温回火、整形：首先将50CrVA耐热弹簧钢板材轧制成扁平薄板，将薄板在圆轴上绕制成螺旋弹簧状；弹簧卷制的缝隙为0.20～0.30mm；退火温度810～870℃，加热时间4～6小时，出炉温度680℃～750℃；淬火温度为850℃～890℃，油剂淬火；回火温度为350～380℃，HRC≥50°；

1.2切除内圈螺旋尾部：用砂轮切割机切除两端尾部，切割方向和螺旋方向要垂直，两尾部成180℃对称分布；

1.3内圈磨削：首先将内圈外径装入模具内，磨削内孔至自由状态尺寸，圆度、锥度、粗糙度符合设定要求，无磨削烧伤，然后将内圈内径装在芯轴上，磨削外径和端面至装配尺寸，圆度、锥度、粗糙度符合设定要求，无磨削烧伤；

2)加工外圈；

3)加工滚动体；

4)加工保持架；

5)加工左右挡板；

将上述各步骤得到的部件组装即得到螺旋弹簧轴承。

4、一种螺旋弹簧轴承，包括外圈(1)、内圈(2)、滚动体(3)、保持架(4)左挡板(5)和右挡板(6)，滚动体(3)安装在保持架(4)上，并与保持架(4)一块装在外圈(1)、内圈(2)之间，左挡板(5)和右挡板(6)分别安装在外圈(1)、内圈(2)端部，其特征在于：所述外圈(1)为螺旋弹簧体。

5、一种如权利要求4所述的螺旋弹簧轴承的加工方法，其特征在于它包括以下步骤：

1)加工外圈：

1.1外圈弹簧卷制、退火、淬火、高温回火、整形：首先将50CrVA耐热弹簧钢板材轧制成扁平薄板，将薄板在圆轴上绕制成螺旋弹簧体；弹簧卷制的缝隙为0.20～0.30mm；退火温度810～870℃，加热时间4～6小时，出炉温度680℃～750℃；淬火温度为850℃～890℃，油剂淬火；回火温度为350～380℃，HRC≥50°；

1.2切除外圈螺旋尾部：切除两端尾部，切割方向和螺旋方向要垂直，两尾部成180℃对称分布；

1.3外圈磨削：首先将外径磨削，无烧伤；然后将外圈外径装入事先做好的模具内，并安装在电磁无心卡上，支外径磨削内径，无磨削烧伤；然后磨削两端面；

2)加工内圈；

3)加工滚动体；

4)加工保持架；

5)加工左右挡板；

将上述个加工步骤中得到的部件组装即得到螺旋弹簧轴承。

6、根据权利要求1或4所述的螺旋弹簧轴承，其特征在于：所述的螺旋弹簧体的旋向为左旋。

7、根据权利要求1或4所述的螺旋弹簧轴承，其特征在于：所述的保持架(4)上装有销钉，滚动体(3)为穿在销钉上的旋向为左旋或右旋的螺旋弹簧体。

8、根据权利要求7所述的螺旋弹簧轴承，其特征在于滚动体的加工方法包括以下步骤：

1)滚动体弹簧卷制、退火、淬火、高温回火、整形：首先将50CrVA耐热弹簧钢板材轧制成扁平薄板，将薄板在圆轴上绕制成螺旋弹簧状；退火温度810～870℃，加热时间4～6小时，出炉温度680℃～750℃；淬火温度为850℃～890℃，油剂淬火；回火温度为350～380℃，HRC≥50°；

2)切除滚动体螺旋尾部：切除两端尾部，切割方向和螺旋方向要垂直，两尾部成180℃对称分布；

3)滚动体外径磨削：外径磨削，无烧伤，然后磨削两端面。

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