CN101487497A - 一种回转支承轴承整体保持架及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种回转支承轴承整体保持架，直径为1000mm以上，宽度为40mm以上，厚度为4～8mm。本发明还公开了此种轴承整体保持架的生产工艺，一种轴承整体保持架的生产工艺，包括如下步骤：a)将原料钢截断；b)表面磨削加工；c)冲圆孔；d)磨削加工冲出的圆孔；e)粗滚圆，此步骤中使用非等角滚圆结构进行滚圆，所述非等角滚圆结构包括一个主动滚轮和两个被动滚轮，所述两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离小于或等于相邻两个圆孔的中心距的2倍；f)焊接；g)精滚圆。利用本发明所提供的生产工艺，可以生产大型轴承整体保持架，所生产的大型轴承整体保持架，其整体成型、装配时工艺相对简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种回转支承轴承整体保持架及其生产工艺，属于轴承领域。
背景技术
新能源的开发和利用日益成为生产和研究的热点。在自然界中，风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源危机，各国都在加紧对风力的开发和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，保护我们赖以生存的地球。
风力发电设备中使用的回转支承轴承保持架体积大、精度高、结构特殊、使用条件和应用环境恶劣，一旦装入设备便基本上失去了拆卸修复的可能。目前国内有少数生产厂家均采用分体多块的组装形式来制造和组装大型轴承保持架，这样就降低了轴承的装配性能要求，而且制造成本高，装配工艺繁琐。不只风力发电设备中需要这样的轴承保持架，而且在其他大型设备领域也需要大型轴承保持架。
因此，需要开发一种大型轴承整体保持架，满足各个领域对大型轴承保持架的要求。
发明内容
针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种回转支承轴承整体保持架，其整体成型、装配时工艺相对简单。
为了解决以上的技术问题，本发明提供以下的技术方案：
一种回转支承轴承整体保持架，直径为1000mm(毫米)以上，宽度为40mm以上，厚度为4～8mm。
本发明中提及的回转支承轴承整体保持架的直径指的是轴承整体保持架的内径。
优选地，直径为2000～4000mm。
优选地，宽度为40～150mm，更优选为40～80mm。
本发明还提供一种回转支承轴承整体保持架的生产工艺，包括如下步骤：
a)将原料钢截断；
b)表面磨削加工；
c)冲圆孔；
d)磨削加工冲出的圆孔；
e)粗滚圆，此步骤中使用非等角滚圆结构进行滚圆，所述非等角滚圆结构包括一个主动滚轮和两个被动滚轮，所述两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离小于或等于相邻两个圆孔的中心距的2倍；
f)焊接；
g)精滚圆。
优选地，粗滚圆过程中，所述两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离小于或等于相邻两个圆孔的中心距的1.5倍。
优选地，在焊接之后进行焊缝修整。
优选地，在焊接之后进行调质处理，调质处理过程中利用滚轮轨道组控制轴承整体保持架的变形。
优选地，精滚圆过程中，使用非等角滚圆结构进行滚圆，所述非等角滚圆结构包括一个主动滚轮和两个被动滚轮，所述两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离小于或等于相邻两个圆孔的中心距的2倍；更优选为，精滚圆过程中，使用非等角滚圆结构进行滚圆，所述非等角滚圆结构包括一个主动滚轮和两个被动滚轮，所述两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离小于或等于相邻两个圆孔的中心距的1.5倍。。
优选地，在精滚圆之后进行液体碳氮共渗处理，温度为600℃以上，时间为2.5小时以上，碳氮共渗处理后的硬度为HV440～470。
优选地，步骤d)中磨削加工冲出的圆孔时利用无心内孔磨。
本发明提供的回转支承轴承整体保持架的生产工艺，在使用非等角滚圆结构进行滚圆，所述非等角滚圆结构包括一个主动滚轮和两个被动滚轮，所述两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离小于或等于相邻两个圆孔的中心距的2倍，可以避免生产的轴承整体保持架出现多棱圆，可以生产出直径为1000mm以上，宽度为40mm以上，厚度为4～8mm的轴承整体保持架。
本发明所提供的回转支承轴承整体保持架的生产工艺，特别适用于生产大型轴承整体保持架。
附图说明
图1是实施例1提供的回转支承轴承整体保持架的整体外观示意图。
图2是实施例1提供的回转支承轴承整体保持架的主视示意图。
图3是实施例1提供的回转支承轴承整体保持架的展开示意图。
图4是实施例1提供的无心内孔磨设备进行磨削圆孔的示意图。
图5是实施例1提供的非等角滚圆结构滚圆的结构示意图。
图6是实施例1中的焊接工序的示意图。
图7是实施例1提供的控制调质变形的装置的示意图。
图8是实施例2提供的调整轮组的应用示意图。
图中各标记为：
1——无心内孔磨削设备，2——偏心轮，3——平行四边形机构，4——磨削轮，5——圆孔，6——轴承整体保持架，7——主动滚轮，8——被动滚轮，9——被动滚轮与轴承整体保持架的接触点，10——轴承整体保持架的闭圆处，11——滚轮轨道组，12——冷却介质，13——调整轮组。
具体实施方式
为了本领域的技术人员能够更好地理解本发明，下面结合具体实施例加以叙述和说明。
实施例1
本实施例为生产直径为2000mm，宽度为55mm，厚度为6mm的回转支承轴承整体保持架的生产工艺。如图1所示，图1为回转支承轴承整体保持架的整体外观示意图。图2为回转支承轴承整体保持架的主视示意图。本发明所述的直径和厚度如图2所示。图3为回转支承轴承整体保持架的展开示意图，本发明所述的宽度如图3所示。
本实施例包括如下步骤：
(1)将原料钢截断
本实施例中的原料钢为冷拉型钢，材质为40CrMnMo。将相应尺寸直径的圆钢经冷拉加工，成为稍有磨削加工余量的扁形毛坯，然后按照回转支承轴承整体保持架的最终成品的外圆展开长度截断。
(2)表面磨削加工
将截断后的冷拉型钢，用砂磨机对冷拉型钢的表面进行磨削加工，使得型钢加工后的表面粗糙度达到轴承整体保持架成品的要求，在本实施例中，表面粗糙度要达到
以上，尺寸公差控制在±0.1mm。表面粗糙度的评定方法有：表面粗糙度高度参数轮廓算术平均偏差(Ra)和轮廓最大高度(Rz)。关于表面粗糙度参照GB/T 131-1993执行。
(3)冲圆孔
本步骤就是冲压出滚动体圆孔的步骤。将冲孔模具安装在冲压机床上，以模具的定位装置，依次在已截断后的冷拉型钢上冲压出滚动体的圆孔，并且需要保证圆孔的位置和表面粗糙度。
(4)磨削加工冲出的圆孔
利用无心内孔磨床对冲压出的圆孔进行精密磨削，确保圆孔的误差和尺寸达到6级精度，表面粗糙度达到
以上。关于表面粗糙度参照GB/T131-1993执行。
圆孔的加工方法，现有技术中采用的是镗孔切削，加工精度低、难度大，而且又浪费材料。加工难度大的原因之一是，当轴承保持架的直径较大时，要使轴承保持架自身旋转实现磨孔加工是不可能的。
本实施例中，首先冲出滚动体圆孔之后，然后利用无心内孔磨对其进行磨削加工，磨削加工所采用的设备结构如图4所示，本发明中称之为无心内孔磨削设备。利用无心内孔磨设备进行磨削圆孔称之为无心内孔磨。从图4可以看出，所述无心内孔磨削设备1包括偏心轮2、平行四边形机构3和磨削轮4，偏心轮2与平行四边形机构3连接。平行四边形机构3与磨削轮4连接。在磨削过程中，偏心轮2通过平行四边形机构3将偏心轮的运动轨迹传送到磨削轮4上，以磨削轮4的自转对轴承整体保持架6上的圆孔5进行磨削。圆孔5也在做相应的公转，但是转动幅度不大。利用无心内孔磨削设备1，可以快速准确地对轴承整体保持架6的圆孔5进行磨削加工，而不需要使得轴承整体保持架自身进行旋转。
(5)粗滚圆
在此步骤，使用非等角滚圆结构进行滚圆，所述非等角滚圆结构包括一个主动滚轮和两个被动滚轮，两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离为相邻两个圆孔的中心距的1.5倍。
对于回转支承轴承整体保持架，圆孔冲出之后，如果采用常规的滚圆机——等角滚圆机机型滚圆成形，必然会造成轴承保持架的多棱圆。因此，本发明中采用非等角的滚圆结构，非等角滚圆结构包括一个主动滚轮和两个被动滚轮，两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离为相邻两个圆孔的中心距的1.5倍，从而可以保证轴承保持架在滚圆成形之后不会出现多棱圆。发明人在研究和开发的过程中，首先使用非常规的滚圆机对该轴承整体保持架进行滚圆，如果两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离不超过相邻两个圆孔的中心距的2倍，就可以避免多棱圆的出现。并且在不断的摸索实验过程中发现，如果两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离小于或等于相邻两个圆孔的中心距的1.5倍，则滚圆效果更佳，因此，本实施例提供的是一种非常优选的实施方式。
此种非等角滚圆结构滚圆的操作示意图如图5所示。非等角滚圆结构包括主动滚轮7和被动滚轮8，两个被动滚轮8与轴承整体保持架6有两个接触点9。两个接触点9之间的距离为相邻两个圆孔5的中心的距离的1.5倍。两个圆孔的中心的距离为两个中心点之间的连线的长度。在本实施例中，轴承整体保持架，由于圆孔围绕轴承整体保持架的中心均匀分布，所以每两个圆孔的中心的距离是相等的；如果利用其他的实施方式，例如轴承整体保持架可能由于某种原因，其上的圆孔虽然轴承整体保持架的中心不是均匀分布的，那么此时要求两个接触点9之间的距离为所有相邻两个圆孔5的中心的距离中的最小值的1.5倍。
利用此非等角滚圆结构，确保了滚圆后的工件平面度保证在0.1mm以内，内外圆的圆度在±3mm以内。
(6)焊接
请参见图6，图6为焊接工序的示意图。焊接时在轴承整体保持架的闭圆处10进行。本实施例中采用的焊接工艺为：加热时间为15s(秒)，顶锻压力为50kN(千牛顿)，焊接时需要注意的焊接要点为：(1)装夹要保证焊接余量尺寸控制；(2)装夹要保证不错位；(3)焊接端口也就是闭圆处要保证清洁无杂物。对于焊接工艺可以有多种变化，对于焊接工艺熟悉的工作人员对此焊接很容易掌握，如果轴承整体保持架的材料变化，也可以使用其它的焊接工艺，只要能够完成闭圆处的焊接缝合即可。
(7)焊缝修整
由于焊接精度的要求不一致，一般需要对焊缝进行修整。如果焊接工艺精度能够达到使用要求，则不需要进行焊缝修整。
在本实施例中，使用的焊接工艺为常规的焊接工艺，所以需要对焊缝进行修整。主要操作方法为：以手提电磨机手工打磨，将焊接后的焊缝处的毛刺、凸凹处修整磨光。
(8)精滚圆
精滚圆可以使得轴承整体保持架的圆度、平面度等技术指标达到最终使用要求，是粗滚圆之后滚圆操作的继续。精滚圆也使用与粗滚圆中同样的非等角滚圆结构，效果与粗滚圆相同，在此不再赘述。
(9)调质处理
调质处理是对已成型的回转支承轴承整体保持架进行后处理，以消除应力等，提高轴承保持架的力学稳定性。
调质处理实际上是高温回火，以期得到好的力学效果。然而现有技术中的回火方式不能够对轴承保持架进行有效的束缚，使得轴承保持架在回火过程中变形较大，如果对于精度要求不高的小型轴承保持架还能够满足要求，如果对于制作本发明所提供的如此大的轴承整体保持架，则对精度提出了更高的要求。因此，本发明中提供一种控制调质变形的装置，如图7所示。控制调质变形的装置包括两组以上的滚轮轨道组11，在本实施例中为20组滚轮轨道组。滚轮轨道组的使用方法，一方面可以固定滚轮轨道组的数目，使得冷却介质12刚好覆盖滚轮轨道组所能控制的区域；另一方面可以根据冷却介质12的工作范围，设计滚轮轨道组的数目。
本步骤中的调质处理是，利用高频加热机进行，高频加热机的运行参数为：频率为90kHz(千赫兹)，冷却介质为高压冷空气，加热温度为850±5℃，回火的温度为600±5℃。
(10)氮化处理
将调质处理后的轴承整体保持架固定在防变形装置上，放入氮化炉中，进行氮化处理，炉温为600℃，时间为2.5小时，处理后的硬度为HV440～470。氮化处理也可以称之为碳氮共渗处理。
如下的工艺选择是优选的实施方案，可以使得轴承整体保持架的力学性能提高，尤其是降低了脆裂的几率。即：在精滚圆之后进行液体碳氮共渗处理，温度为600℃以上，时间为2.5小时以上，只要能够使得碳氮共渗处理后的硬度达到HV440～470即可。
(11)后续检验和包装
利用磁粉探伤机进行探伤检验，属于无损检测范围，可以发现轴承整体保持架内部是否有缺陷。
直径的检验以转臂式读表检验台进行，其他尺寸的检验则相对较为简单。检验步骤是较为容易实现的步骤，主要依靠仪器进行测量。
对于合格的轴承整体保持架利用油纸防锈包裹，刚骨架层压板裹皮，以备使用。
在精滚圆之后的轴承整体保持架已经完成制造过程，完全可以使用，其后的步骤为本实施例为了提高轴承整体保持架的性能而设置。
实施例2
本实施例与实施例1的制备工艺过程相同，不同之处在于：
步骤(5)粗滚圆
本实施例中在粗滚圆中不仅使用非等角滚圆结构进行滚圆，非等角滚圆结构包括一个主动滚轮和两个被动滚轮，两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离为相邻两个圆孔的中心距的2倍。
另外，请参见图8，在滚圆的过程中，在非等角滚圆结构的两侧还设置有调整轮组13，调整轮组13可以进一步限定在滚圆过程中的轴承整体保持架的变形，轴承整体保持架的圆度和平面度得到进一步的提高。调整轮组13和滚轮轨道组11的工作原理相似，都是为了控制轴承整体保持架的变形，不同之处在于，调整轮组是防止滚圆过程中机械作用引起的变形，而滚轮轨道组是防止调质处理过程中内部应力作用引起的变形。
步骤(8)精滚圆
精滚圆过程中，不仅使用非等角滚圆结构进行滚圆，非等角滚圆结构包括一个主动滚轮和两个被动滚轮，两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离为相邻两个圆孔的中心距的2倍。虽然本实施例例的精滚圆过程中，两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离为相邻两个圆孔的中心距的2倍，然而，需要说明的是，在精滚圆过程中，两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离仍然以小于或等于相邻两个圆孔的中心距的1.5倍为更加优选。
本发明提供的回转支承轴承整体保持架的生产工艺，在使用非等角滚圆结构进行滚圆，所述非等角滚圆结构包括一个主动滚轮和两个被动滚轮，所述两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离小于或等于相邻两个圆孔的中心距的2倍，可以避免生产的轴承整体保持架出现多棱圆，可以生产出直径为1000mm以上，宽度为40mm以上，厚度为4～8mm的轴承整体保持架。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，包括整体保持架的分段加工，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1、一种回转支承轴承整体保持架，其特征在于，直径为1000mm以上，宽度为40mm以上，厚度为4～8mm。
2、根据权利要求1所述的回转支承轴承整体保持架，其特征在于，直径为2000～4000mm。
3、根据权利要求1所述的回转支承轴承整体保持架，其特征在于，宽度为40～150mm，优选地，宽度为40～80mm。
4、一种回转支承轴承整体保持架的生产工艺，包括如下步骤：
a)将原料钢截断；
b)表面磨削加工；
c)冲圆孔；
d)磨削加工冲出的圆孔；
e)粗滚圆，此步骤中使用非等角滚圆结构进行滚圆，所述非等角滚圆结构包括一个主动滚轮和两个被动滚轮，所述两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离小于或等于相邻两个圆孔的中心距的2倍；
f)焊接；
g)精滚圆。
5、根据权利要求4所述的回转支承轴承整体保持架的生产工艺，其特征在于，粗滚圆过程中，所述两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离小于或等于相邻两个圆孔的中心距的1.5倍。
6、根据权利要求4所述的回转支承轴承整体保持架的生产工艺，其特征在于，在焊接之后进行焊缝修整。
7、根据权利要求4所述的回转支承轴承整体保持架的生产工艺，其特征在于，在焊接之后进行调质处理，调质处理过程中利用滚轮轨道组控制轴承整体保持架的变形。
8、根据权利要求4所述的回转支承轴承整体保持架的生产工艺，其特征在于，精滚圆过程中，使用非等角滚圆结构进行滚圆，所述非等角滚圆结构包括一个主动滚轮和两个被动滚轮，所述两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离小于或等于相邻两个圆孔的中心距的2倍；更优选为，所述非等角滚圆结构包括一个主动滚轮和两个被动滚轮，所述两个被动滚轮与轴承整体保持架的接触点之间的距离小于或等于相邻两个圆孔的中心距的1.5倍。
9、根据权利要求4所述的回转支承轴承整体保持架的生产工艺，其特征在于，在精滚圆之后进行液体碳氮共渗处理，温度为600℃以上，时间为2.5小时以上，碳氮共渗处理后的硬度为HV440～470。
10、根据权利要求4所述的回转支承轴承整体保持架的生产工艺，其特征在于，步骤d)中磨削加工冲出的圆孔时利用无心内孔磨。
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2009
- 2009-01-15 CN CN2009100005644A patent/CN101487497B/zh active Active
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