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

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王海兴
宋如英
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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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