CN102069344A - 可变径轴承内环感应拆装器 - Google Patents

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李国发
任晓丽
杨淑香
刘晓研
王龙山
韩春学
马飞
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Abstract

可变径轴承内环感应拆装器属于机械工程及自动化技术领域，本发明中径向导磁体和周向导磁体依次相隔排列，线圈分别套在径向导磁体上，固定环位于导磁体圆周组的上下两侧；正面径向调整环和反面径向调整环分别位于固定环两侧，固定夹与正面径向调整环和反面径向调整环固接；手柄与周向导磁体上的周向导磁体孔螺纹连接；固定杆和夹紧杆固连于固定夹上的两个固定夹孔中，两个拉杆的两端经螺栓连接到固定杆和夹紧杆上；导柱两端的导柱轴承，分别与正反面径向调整环螺旋槽间隙配合；滚动体中的滚珠保持架与固定环3固接。本发明可快速、无损地拆装不同外径尺寸的轴承内环，轴承内环表面温度易控制，还可用于轴承的过盈装配线，成本低、能耗小、无污染。

Description

可变径轴承内环感应拆装器
技术领域
本发明属于机械工程及自动化技术领域。
背景技术
设备装配、检修或者样机的调试过程中，经常需要对轴承进行拆卸与安装。例如，对于轨道车辆而言，一方面，车辆轴承长期受到交变应力的作用，容易损坏，需要更换；另一方面，轴承装配后如果某些技术指标不合格，如轮距超差，也要进行拆卸。但是往往轴承内环是过盈装配到轴上的，导致轴承内环的拆装比较困难。
目前，国内外传统的轴承过盈装配和拆卸的方法主要有以下几种：
1、采用油煮、电阻炉、烤箱等加热，加热设备简单，被加热受热均匀，适用于轴承的装配，但是对于轴承的拆卸，由于加热时间过长，热量传递至轴，致使轴承和轴同时膨胀，因此通常辅以压力机、顶拔器等辅助工具，结果造成轴和轴承的严重损伤。
2、通过乙炔火焰直接加热来实现轴承的拆卸，该方法不仅污染环境、浪费能源，而且加热不均匀会导致轴和轴承变形，其最大的缺点是加热温度不易控制，轴承表面易被氧化，此种方法极易导致拆卸后轴和轴承的报废。
3、采用手锤敲打、压力机或者顶拔器等机械方法，把轴承内环从轴上拉下来，这样容易造成轴和轴承的损伤，而且由于受到内应力的影响，轴承的寿命会降低。
4、利用感应加热技术装卸轴承，把感应线圈套在轴承内环的外表面上，给线圈通以交流电，线圈内部产生交变磁场，由于集肤效应的作用，在轴承内环的外表面上产生感应涡流，进而在轴承内环中产生焦耳热，使轴承内环受热膨胀，实现轴承的过盈装配和拆卸。但是，目前国内利用感应加热技术拆装轴承的设备都具有很大的局限性，其主要原因是这类产品不具备可变径功能，一个型号的轴承拆卸器只能用于拆卸一定直径尺寸的轴承内环，严重限制了产品的广泛应用。
以上所述的轴承拆卸方法大都存在效率低、轴承报废率高、污染环境等缺点。因此，开发研制一种高效、无污染、能够广泛应用的轴承内环无损拆装装置具有重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速、无损、无污染，同时又能实现对不同外径尺寸的轴承内环进行拆卸和安装的轴承内环感应拆装器。
下面结合附图对本发明作详细描述：
本发明由固定夹1、正面径向调整环2、固定环3、手柄4、反面径向调整环5、固定杆6、周向导磁体7、径向导磁体8、线圈9、拉杆10、夹紧杆11、变径机构和滚动体组成，其中固定夹1、周向导磁体7、径向导磁体8、线圈9各为六个，固定环3、手柄4、拉杆10各为两个；六个径向导磁体8和六个周向导磁体7依次相隔排列，构成导磁体圆周组，六个线圈9分别套在六个径向导磁体8上，两个固定环3分别位于导磁体圆周组的上下两侧；正面径向调整环2和反面径向调整环5分别位于两个固定环3的两侧，六个固定夹1与正面径向调整环2和反面径向调整环5固接，且在圆周方向上均匀分布；两个手柄4与周向导磁体7上的周向导磁体孔13螺纹连接，且关于圆心对称分布，固定杆6和夹紧杆11分别固连于固定夹1上的两个固定夹孔24中，两个拉杆10的两端通过螺栓分别连接到固定杆3和夹紧杆11上；变径机构中的导柱16一端的导柱轴承17，与正面径向调整环2上的正面径向调整环螺旋槽20间隙配合；变径机构中的导柱16另一端的导柱轴承17，与反面径向调整环5上的反面径向调整环螺旋槽22间隙配合；滚动体中的滚珠保持架18与固定环3固接。
变径机构由导柱16、导柱轴承17、正面径向调整环2、反面径向调整环5、径向导磁体8和导柱轴承17组成，其中导柱16、径向导磁体8和导柱孔12各为六个，导柱轴承17为十二个；六个导柱16分别穿过导磁体圆周组上下两侧的两个固定环3上的十二个固定环长孔14和六个径向导磁体8外端部的六个导柱孔12，每个导柱16两端各安装一个导柱轴承17；导柱16一端的导柱轴承17与正面径向调整环2上的正面径向调整环螺旋槽20间隙配合；导柱16另一端的导柱轴承17与反面径向调整环5上的反面径向调整环螺旋槽22间隙配合；正面径向调整环2的内侧设有六个螺旋升角为8°的正面径向调整环螺旋槽20；反面径向调整环5的内侧设有六个螺旋升角为8°的反面径向调整环螺旋槽22。
滚动体由滚珠19、滚珠保持架18、固定环滚珠滚道15、正面径向调整环滚珠滚道21和反面径向调整环滚珠滚道23组成，其中滚珠19为三十六个，滚珠保持架18和固定环滚珠滚道15各为十二个，正面径向调整环滚珠滚道21和反面径向调整环滚珠滚道23各为六个，固定环3为两个；固定环滚珠滚道15设于固定环3上，正面径向调整环滚珠滚道21设于变径机构的正面径向调整环2上，反面径向调整环滚珠滚道23设于变径机构的反面径向调整环5上；滚珠保持架18固接于固定环3；滚珠19中的十八个置于滚珠保持架18中的六个、一个固定环滚珠滚道15和正面径向调整环滚珠滚道21之间形成的空间，且间隙配合；
滚珠19中的另十八个置于滚珠保持架18中的另六个、另一个固定环滚珠滚道15和反面径向调整环滚珠滚道23之间形成的空间，且间隙配合。
本发明目前可用于拆装外径尺寸范围在Φ120mm～Φ160mm内的轴承，由于线圈和导磁体的设计参数来源于ANSYS仿真，故根据需要可以方便地改变设计参数，以适应不同尺寸范围的用户要求。具体的变径功能实现如下：
按顺时针方向或逆时针方向扳动夹紧杆11，正面径向调整环2和反面径向调整环5在拉杆10和固定杆6的带动下绕其轴线做旋转运动，在正面径向调整环2和反面径向调整环5中设有螺旋升角为8°的正面径向调整环螺旋槽20和反面径向调整环螺旋槽22，六根导柱16两端的导柱轴承17分别间隙配合在正面径向调整环2上的正面径向调整环螺旋槽20和反面径向调整环5上的反面径向调整环螺旋槽22中，导柱16两端的导柱轴承17在正面径向调整环2和反面径向调整环5的旋转运动下，沿着正面径向调整环2上的正面径向调整环螺旋槽20和反面径向调整环5上的反面径向调整环螺旋槽22做径向的直线运动，从而带动导柱16做径向的直线运动，导柱16通过径向导磁体8上的导柱孔12带动径向导磁体8做径向的直线运动，从而把正面径向调整环2和反面径向调整环5的旋转运动转化为径向导磁体8的直线运动，实现对不同外径尺寸范围的轴承内环的夹紧和松开。
本发明在加热轴承内环时，以相邻两个线圈9为一组，通以三相工频交变电流，由轴承内环25、相邻两块径向导磁体8以及此相邻两块径向导磁体8之间的周向导磁体7构成磁力线27的闭合回路，由交变电流产生的交变磁通在轴承内环25内部产生涡流，由于涡流存在集肤效应，涡流只集中在轴承内环25的外表面的集肤层内，利用轴承内环25自身的电阻特性，在轴承内环25集肤层内产生焦耳热，此焦耳热为内部热源，由此内部热源产生的热量使轴承内环受热膨胀，而轴几乎不膨胀，从而在很短的时间内在轴承内圈和轴之间产生间隙，使轴承内环25从轴26上顺利脱落下来。
本发明基于感应加热技术，利用在径向调整环内部设螺旋槽的方法，把径向调整环的旋转运动转化为径向导磁体的径向直线运动，从而实现对不同外径尺寸的轴承内环进行加热拆装。
本发明的优点在于：
1.本发明基于工频感应加热技术，不需要额外的变频电源，降低了使用成本，加热速度快，轴承内环受热均匀，可连续拆装5～8个轴承内环，拆装后轴承内环表面不会出现烧伤划伤等损伤现象，实现了快速无损拆装。
2.本发明工作时，效率高，无污染，能耗低，且轴承内环的表面温度易于控制。
3.本发明特有的变径功能，可以对不同外径尺寸的轴承内环进行拆装，扩大了本发明的应用空间，如果配以相应的传动机构，可以直接应用于轴承的过盈装配线。
附图说明
图1为可变径轴承内环感应拆卸器总体结构示意图
图2为可变径轴承内环感应拆卸器工作示意图
图3为导磁体组及线圈组的结构示意图
图4为装有固定环的导磁体组和线圈组的结构示意图
图5为导柱及其两端轴承的结构示意图
图6为装有滚动部件的导磁体组和线圈组的结构示意图
图7正面径向调整环结构示意图
图8反面径向调整环结构示意图
图9为固定夹的结构示意图
图10为磁力线闭合回路示意图
其中：1.固定夹    2.正面径向调整环    3.固定环    4.手柄    5.反面径向调整环    6.固定杆    7.周向导磁体    8.径向导磁体    9.线圈    10.拉杆    11.夹紧杆    12.导柱孔    13.周向导磁体孔    14.固定环长孔    15.固定环滚珠滚道    16.导柱    17.导柱轴承    18.滚珠保持架19.滚珠    20.正面径向调整环螺旋槽    21.正面径向调整环滚珠滚道    22.反面径向调整环螺旋槽    23.反面径向调整环滚珠滚道    24.固定夹孔    25.轴承内环    26.轴    27.磁力线
具体实施方式
本发明中六个径向导磁体8和六个周向导磁体7依次相隔排列，构成导磁体圆周组，六个线圈9分别套在六个径向导磁体8上，两个固定环3分别位于导磁体圆周组的上下两侧；正面径向调整环2和反面径向调整环5分别位于两个固定环3的两侧，六个固定夹1与正面径向调整环2和反面径向调整环5固接，且在圆周方向上均匀分布；两个手柄4与周向导磁体7上的周向导磁体孔13螺纹连接，且关于圆心对称分布，固定杆6和夹紧杆11分别固连于固定夹1上的两个固定夹孔24中，两个拉杆10的两端通过螺栓分别连接到固定杆3和夹紧杆11上；变径机构中的导柱16一端的导柱轴承17，与正面径向调整环2上的正面径向调整环螺旋槽20间隙配合；变径机构中的导柱16另一端的导柱轴承17，与反面径向调整环5上的反面径向调整环螺旋槽22间隙配合；滚动体中的滚珠保持架18与固定环3固接。
变径机构中，六个导柱16分别穿过导磁体圆周组上下两侧的两个固定环3上的十二个固定环长孔14和六个径向导磁体8外端部的六个导柱孔12，每个导柱16两端各安装一个导柱轴承17；导柱16一端的导柱轴承17与正面径向调整环2上的正面径向调整环螺旋槽20间隙配合；导柱16另一端的导柱轴承17与反面径向调整环5上的反面径向调整环螺旋槽22间隙配合；正面径向调整环2的内侧设有六个螺旋升角为8°的正面径向调整环螺旋槽20；反面径向调整环5的内侧设有六个螺旋升角为8°的反面径向调整环螺旋槽22。
滚动体中，固定环滚珠滚道15设于固定环3上，正面径向调整环滚珠滚道21设于变径机构的正面径向调整环2上，反面径向调整环滚珠滚道23设于变径机构的反面径向调整环5上；滚珠保持架18固接于固定环3；滚珠19中的十八个置于滚珠保持架18中的六个、一个固定环滚珠滚道15和正面径向调整环滚珠滚道21之间形成的空间，且间隙配合；滚珠19中的另十八个置于滚珠保持架18中的另六个、另一个固定环滚珠滚道15和反面径向调整环滚珠滚道23之间形成的空间，且间隙配合。
以轨道车辆轴承内环拆卸为例，本发明工作时，把轴承内环25置于径向导磁体8内端所围成的圆中，扳动夹紧杆11，使径向导磁体8夹紧轴承内环25，给线圈9通以三相工频交变电流，其中，线圈的匝数为200匝，铜线的线径为2mm。交流电在轴承内环25集肤层中产生感生涡流，感生涡流在轴承内环内部产生焦耳热，使轴承内环25受热膨胀，在加热不超过30秒的情况下，轴承内环25的受热膨胀量约为0.10～0.15mm，停止加热后，反方向扳动夹紧杆11，把轴承内环25从拆卸器中取出，顺利实现轴承内环25与轴26之间的过盈拆卸，当然也可以用于轴承内圈的过盈装配。

Claims (3)

1.一种可变径轴承内环感应拆装器，其特征在于由固定夹(1)、正面径向调整环(2)、固定环(3)、手柄(4)、反面径向调整环(5)、固定杆(6)、周向导磁体(7)、径向导磁体(8)、线圈(9)、拉杆(10)、夹紧杆(11)、变径机构和滚动体组成，其中固定夹(1)、周向导磁体(7)、径向导磁体(8)、线圈(9)各为六个，固定环(3)、手柄(4)、拉杆(10)各为两个；六个径向导磁体(8)和六个周向导磁体(7)依次相隔排列，构成导磁体圆周组，六个线圈(9)分别套在六个径向导磁体(8)上，两个固定环(3)分别位于导磁体圆周组的上下两侧；正面径向调整环(2)和反面径向调整环(5)分别位于两个固定环(3)的两侧，六个固定夹(1)与正面径向调整环(2)和反面径向调整环(5)固接，且在圆周方向上均匀分布；两个手柄(4)与周向导磁体(7)上的周向导磁体孔(13)螺纹连接，且关于圆心对称分布，固定杆(6)和夹紧杆(11)分别固连于固定夹(1)上的两个固定夹孔(24)中，两个拉杆(10)的两端通过螺栓分别连接到固定杆(6)和夹紧杆(11)上；变径机构中的导柱(16)一端的导柱轴承(17)，与正面径向调整环(2)上的正面径向调整环螺旋槽(20)间隙配合；变径机构中的导柱(16)另一端的导柱轴承(17)，与反面径向调整环(5)上的反面径向调整环螺旋槽(22)间隙配合；滚动体中的滚珠保持架(18)与固定环(3)固接。
2.按权利要求1所述的可变径轴承内环感应拆装器，其特征在于所述的变径机构由导柱(16)、导柱轴承(17)、正面径向调整环(2)、反面径向调整环(5)、径向导磁体(8)和导柱轴承(17)组成，其中导柱(16)、径向导磁体(8)和导柱孔(12)各为六个，导柱轴承(17)为十二个；六个导柱(16)分别穿过导磁体圆周组上下两侧的两个固定环(3)上的十二个固定环长孔(14)和六个径向导磁体(8)外端部的六个导柱孔(12)，每个导柱(16)两端各安装一个导柱轴承(17)；导柱(16)一端的导柱轴承(17)与正面径向调整环(2)上的正面径向调整环螺旋槽(20)间隙配合；导柱(16)另一端的导柱轴承(17)与反面径向调整环(5)上的反面径向调整环螺旋槽(22)间隙配合；正面径向调整环(2)的内侧设有六个螺旋升角为8°的正面径向调整环螺旋槽(20)；反面径向调整环(5)的内侧设有六个螺旋升角为8°的反面径向调整环螺旋槽(22)。
3.按权利要求1所述的可变径轴承内环感应拆装器，其特征在于所述的滚动体由滚珠(19)、滚珠保持架(18)、固定环滚珠滚道(15)、正面径向调整环滚珠滚道(21)和反面径向调整环滚珠滚道(23)组成，其中滚珠(19)为三十六个，滚珠保持架(18)和固定环滚珠滚道(15)各为十二个，正面径向调整环滚珠滚道(21)和反面径向调整环滚珠滚道(23)各为六个，固定环(3)为两个；固定环滚珠滚道(15)设于固定环(3)上，正面径向调整环滚珠滚道(21)设于变径机构的正面径向调整环(2)上，反面径向调整环滚珠滚道(23)设于变径机构的反面径向调整环(5)上；滚珠保持架(18)固接于固定环(3)；滚珠(19)中的十八个置于滚珠保持架(18)中的六个、一个固定环滚珠滚道(15)和正面径向调整环滚珠滚道(21)之间形成的空间，且间隙配合；滚珠(19)中的另十八个置于滚珠保持架(18)中的另六个、另一个固定环滚珠滚道(15)和反面径向调整环滚珠滚道(23)之间形成的空间，且间隙配合。
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