CN102287450A - 结构优化的长寿命圆锥滚子轴承 - Google Patents

结构优化的长寿命圆锥滚子轴承 Download PDF

Info

Publication number
CN102287450A
CN102287450A CN2011102230381A CN201110223038A CN102287450A CN 102287450 A CN102287450 A CN 102287450A CN 2011102230381 A CN2011102230381 A CN 2011102230381A CN 201110223038 A CN201110223038 A CN 201110223038A CN 102287450 A CN102287450 A CN 102287450A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bearing
roller
bus
inner ring
raceway
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011102230381A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102287450B (zh
Inventor
陈其南
陈德富
章志慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Yongan Bearing Co Ltd
Original Assignee
Fujian Yongan Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Yongan Bearing Co Ltd filed Critical Fujian Yongan Bearing Co Ltd
Priority to CN201110223038A priority Critical patent/CN102287450B/zh
Publication of CN102287450A publication Critical patent/CN102287450A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102287450B publication Critical patent/CN102287450B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/36—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
    • F16C19/364—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C23/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
    • F16C23/06—Ball or roller bearings
    • F16C23/08—Ball or roller bearings self-adjusting
    • F16C23/088—Ball or roller bearings self-adjusting by means of crowning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/34—Rollers; Needles
    • F16C33/36—Rollers; Needles with bearing-surfaces other than cylindrical, e.g. tapered; with grooves in the bearing surfaces
    • F16C33/366—Tapered rollers, i.e. rollers generally shaped as truncated cones
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/30—Angles, e.g. inclinations
    • F16C2240/34—Contact angles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/50—Crowning, e.g. crowning height or crowning radius

Abstract

本发明涉及一种结构优化的长寿命圆锥滚子轴承，它包括外圈、内圈、滚子及保持架，其特征在于：所述内圈滚道母线、外圈滚道母线及滚子母线呈相互匹配的对数曲线凸度形状。本发明通过改善滚子与内圈滚道和外圈滚道接触面之间的应力分布，从而可消除边缘应力，提高轴承疲劳寿命。此外，本发明还通过加大内圈的大挡边根部宽度和加大轴承接触角，从而提高轴向承载能力，解决在高扭矩和高轴向载荷工况下的轴承损坏问题，使本发明所述的轴承能够适应引进的八吨载货汽车驱动桥主减速器主齿的需要。

Description

结构优化的长寿命圆锥滚子轴承
技术领域
Figure 2011102230381100002DEST_PATH_IMAGE001
本发明涉及滚动轴承技术领域，特别涉及一种用于汽车驱动桥主锥上的结构优化的长寿命圆锥滚子轴承。
背景技术
国内某车桥厂新引进的八吨载货汽车驱动桥中，其主锥上的圆锥滚子轴承（通用产品72212C/72487）原是国外的渗碳钢轴承。该车桥在引进再开发的国产化过程中，为较大幅度降低成本，要求选用GCr15轴承钢材料。同时，为适应国内载货汽车普遍存在的超载且路况差的工况，要求在做车桥台架试验时，采用超过额定扭矩20％的输出试验扭矩：15000N.m；轴承寿命合格要求50万转。
然而，采用GCr15钢制造的通用轴承在台架试验中，有的轴承运转不到30万转就因大挡边破裂，造成轴承提前失效；有的轴承运转不到50万转就疲劳失效。经分析：在高试验扭矩的作用下，主锥圆锥滚子轴承承受相当大的轴向载荷，而采用GCr15钢制造的轴承韧性低于渗碳钢轴承，导致大挡边破裂，轴承提前失效。同样，在高试验扭矩的作用下，促使轴承疲劳破坏加快，寿命降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构优化的长寿命圆锥滚子轴承，它通过改善滚子与内圈滚道和外圈滚道接触面之间的应力分布，从而可消除边缘应力，提高轴承疲劳寿命。
本发明技术方案是这样构成的：一种结构优化的长寿命圆锥滚子轴承，它包括外圈、内圈、滚子及保持架，其特征在于：所述内圈滚道母线、外圈滚道母线及滚子母线呈相互匹配的对数曲线凸度形状。
本发明上述技术方案中，①内圈滚道母线的对数曲线凸度形状的总凸度量为9～12
Figure 676911DEST_PATH_IMAGE002
，滚道母线中间部分70％长度凸度量为1.5～2，对数曲线方程为：
 
Figure 2011102230381100002DEST_PATH_IMAGE003
②外圈滚道母线的对数曲线凸度形状的总凸度量为6.5～9
Figure 694732DEST_PATH_IMAGE002
，滚道母线中间部分70％长度凸度量为1.45～2
Figure 995132DEST_PATH_IMAGE002
，对数曲线方程为： 
Figure 858046DEST_PATH_IMAGE004
③滚子母线的对数曲线凸度形状的总凸度量为6.5～9，滚子母线中间部分70％长度凸度量为1.45～2
Figure 330801DEST_PATH_IMAGE002
，对数曲线方程为：
Figure 2011102230381100002DEST_PATH_IMAGE005
。
此外，本发明上述技术方案还做了以下改进：
为了提高轴承的轴向承载能力，内圈的大挡边根部宽度增加为6.48mm，通过加大内圈的大挡边根部宽度，可增加挡边强度，提高轴向承载能力，防止大挡边破裂。
为了进一步提高轴承的轴向承载能力，轴承接触角加大为28°48’39”。
为了弥补因轴承接触角加大和滚子母线投影长度减小而导致的额定载荷的下降，确保额定载荷不低于原设计值，滚子3直径加大为17.808mm，并相应优化其它零件的结构参数。
较之现有技术而言，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明将内圈滚道、外圈滚道和滚子母线由原来的直线改变为对数曲线形状且采用最佳的凸度值，从而可在滚子与滚道接触面提供最佳应力分布，消除“边缘应力”，提高轴承疲劳寿命；
（2）本发明通过加大内圈大挡边根部宽度，可增加挡边强度，提高轴向承载能力，防止大挡边破裂；与原通用轴承相比，挡边强度提高8.54％；
（3）本发明通过加大轴承接触角，可进一步提高轴向承载能力；与原通用轴承相比，轴承轴向承载能力提高9.13％。
（4）本发明通过优化滚子直径等内部设计参数，可确保额定负荷不低于原设计值。
（5）由于具有上述优点，使得本发明的轴承可在采用与原通用轴承相同的外形尺寸以满足汽车的安装要求的前提下，采用国产GCr15钢制造，从而既降低生产成本，又有效解决在高扭矩和高轴向载荷工况下的轴承损坏问题，适应引进的八吨载货汽车驱动桥主减速器主齿的需要。本发明制造的轴承经国家汽车质量监督检验中心台架强化试验，寿命达到55.7万转，超过用户提出的寿命50万转的要求。
附图说明
图1是已有技术的通用轴承圆锥滚子轴承的剖视图。
图2是已有技术的通用轴承外圈零件图。
图3是已有技术的通用轴承内圈零件图。
图4是已有技术的通用轴承滚子零件图。
图5是本发明的轴承剖视图。
图6是本发明的轴承外圈零件图。
图7是本发明的轴承内圈零件图。
图8是本发明的轴承滚子零件图。
图中标号说明：1-外圈、2-内圈、3-滚子、4-保持架。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1-图4所示为现有技术的通用圆锥滚子轴承示意图。
如图5-图6所示为本发明提供的结构优化的长寿命圆锥滚子轴承的实施例示意图，它包括外圈1、内圈2、夹设于外圈1和内圈2之间起支撑作用并实现相对旋转的多个滚子3以及隔开并引导滚子运动的保持架4。
与现有技术的相对应部分相比，本发明具有以下改进之处：
一、所述内圈2滚道母线、外圈1滚道母线及滚子3母线呈相互匹配的对数曲线凸度形状。
其中，①内圈2滚道母线的对数曲线凸度形状的总凸度量为9～12
Figure 552835DEST_PATH_IMAGE002
，滚道母线中间部分70％长度凸度量为1.5～2
Figure 152313DEST_PATH_IMAGE002
，对数曲线方程为：
 
Figure 117995DEST_PATH_IMAGE003
②外圈1滚道母线的对数曲线凸度形状的总凸度量为6.5～9
Figure 299577DEST_PATH_IMAGE002
，滚道母线中间部分70％长度凸度量为1.45～2
Figure 676201DEST_PATH_IMAGE002
，对数曲线方程为： 
Figure 576024DEST_PATH_IMAGE004
③滚子3母线的对数曲线凸度形状的总凸度量为6.5～9
Figure 79817DEST_PATH_IMAGE002
，滚子母线中间部分70％长度凸度量为1.45～2
Figure 568436DEST_PATH_IMAGE002
，对数曲线方程为：
Figure 929011DEST_PATH_IMAGE005
。
现有技术中内圈2滚道母线、外圈1滚道母线和滚子3母线呈直线（如图1-图4所示）；而本发明中，内圈2滚道母线、外圈1滚道母线和滚子3母线采用相互匹配的对数曲线凸度形状及最佳的凸度值（如图5-图8所示），在滚子3与内圈2滚道及外圈1滚道接触面提供最佳应力分布，从而有效消除“边缘应力”，提高轴承疲劳寿命。
二、内圈2 的大挡边根部宽度由图3的5.54mm增加图7的为6.48mm，提高挡边强度8.54％，从而提高了轴向承载能力，防止大挡边破裂。
三、轴承接触角由图2的26°10’加大为图6的28°48’39”， 轴承轴向承载能力提高9.13％。
四、滚子3直径由图4的16.998mm加大为图8的17.808mm，弥补因轴承接触角加大和滚子母线投影长度减小而导致的额定载荷的下降，确保额定载荷不低于原设计值。
五、外圈1滚道小内径由图2的Φ88.386mm改变为图6的Φ88.685mm，内圈2滚道最大直径由图3的Φ81.017mm改变为图7的Φ81.183mm。另外，其它零件的结构参数均作相应改变。
六、本发明所述的结构优化的长寿命圆锥滚子轴承与原通用轴承的外形尺寸相同且额定负荷不低于原标准设计值，满足了汽车的安装要求。

Claims (6)

1.一种结构优化的长寿命圆锥滚子轴承，它包括外圈（1）、内圈（2）、滚子（3）及保持架（4），其特征在于：所述内圈（2）滚道母线、外圈（1）滚道母线及滚子（3）母线呈相互匹配的对数曲线凸度形状。
2.根据权利要求1所述的结构优化的长寿命圆锥滚子轴承，其特征在于：
①内圈（2）滚道母线的对数曲线凸度形状的总凸度量为9～12                                                
Figure 2011102230381100001DEST_PATH_IMAGE001
，滚道母线中间部分70％长度凸度量为1.5～2
Figure 38961DEST_PATH_IMAGE001
，对数曲线方程为：
 
Figure 492945DEST_PATH_IMAGE002
②外圈（1）滚道母线的对数曲线凸度形状的总凸度量为6.5～9
Figure 691845DEST_PATH_IMAGE001
，滚道母线中间部分70％长度凸度量为1.45～2
Figure 298407DEST_PATH_IMAGE001
，对数曲线方程为： 
Figure 2011102230381100001DEST_PATH_IMAGE003
③滚子（3）母线的对数曲线凸度形状的总凸度量为6.5～9
Figure 478722DEST_PATH_IMAGE001
，滚子母线中间部分70％长度凸度量为1.45～2
Figure 170734DEST_PATH_IMAGE001
，对数曲线方程为：
Figure 94697DEST_PATH_IMAGE004
  。
3.根据权利要求2所述的结构优化的长寿命圆锥滚子轴承，其特征在于：内圈（2） 的大挡边根部宽度为6.48mm。
4.根据权利要求2所述的结构优化的长寿命圆锥滚子轴承，其特征在于：轴承接触角为28°48’39”。
5.根据权利要求2所述的结构优化的长寿命圆锥滚子轴承，其特征在于：滚子（3）直径为17.808mm。
6.根据权利要求2所述的结构优化的长寿命圆锥滚子轴承，其特征在于：外圈（1）滚道小内径为88.685mm，内圈（2）滚道最大直径为81.183mm。
CN201110223038A 2011-08-05 2011-08-05 结构优化的长寿命圆锥滚子轴承 Active CN102287450B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110223038A CN102287450B (zh) 2011-08-05 2011-08-05 结构优化的长寿命圆锥滚子轴承

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110223038A CN102287450B (zh) 2011-08-05 2011-08-05 结构优化的长寿命圆锥滚子轴承

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102287450A true CN102287450A (zh) 2011-12-21
CN102287450B CN102287450B (zh) 2012-10-03

Family

ID=45334122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110223038A Active CN102287450B (zh) 2011-08-05 2011-08-05 结构优化的长寿命圆锥滚子轴承

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102287450B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103115068A (zh) * 2013-01-31 2013-05-22 山东博特轴承有限公司 矿井提升机用轴承
CN103967930A (zh) * 2014-04-24 2014-08-06 福建省永安轴承有限责任公司 高轴向承载能力的圆柱滚子轴承
CN104565022A (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 浙江大学 变接触角圆锥滚子轴承
CN110494664A (zh) * 2017-04-12 2019-11-22 日本精工株式会社 圆锥滚子轴承
CN111188838A (zh) * 2020-03-26 2020-05-22 洛阳Lyc轴承有限公司 一种类对数轮廓滚子及制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4776710A (en) * 1987-03-11 1988-10-11 Nippon Thompson Co., Ltd. Low friction roller member
JP2006226306A (ja) * 2005-02-15 2006-08-31 Jtekt Corp オイル潤滑式ころ軸受装置
CN101158371A (zh) * 2007-11-07 2008-04-09 张荣发 实现圆锥滚子轴承低摩擦的方法及其结构
CN101520071A (zh) * 2009-04-09 2009-09-02 福建省永安轴承有限责任公司 高强度低摩擦力矩圆锥滚子轴承
CN202209352U (zh) * 2011-08-05 2012-05-02 福建省永安轴承有限责任公司 结构优化的长寿命圆锥滚子轴承

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4776710A (en) * 1987-03-11 1988-10-11 Nippon Thompson Co., Ltd. Low friction roller member
JP2006226306A (ja) * 2005-02-15 2006-08-31 Jtekt Corp オイル潤滑式ころ軸受装置
CN101158371A (zh) * 2007-11-07 2008-04-09 张荣发 实现圆锥滚子轴承低摩擦的方法及其结构
CN101520071A (zh) * 2009-04-09 2009-09-02 福建省永安轴承有限责任公司 高强度低摩擦力矩圆锥滚子轴承
CN202209352U (zh) * 2011-08-05 2012-05-02 福建省永安轴承有限责任公司 结构优化的长寿命圆锥滚子轴承

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103115068A (zh) * 2013-01-31 2013-05-22 山东博特轴承有限公司 矿井提升机用轴承
CN103115068B (zh) * 2013-01-31 2016-08-10 山东博特轴承有限公司 矿井提升机用轴承
CN103967930A (zh) * 2014-04-24 2014-08-06 福建省永安轴承有限责任公司 高轴向承载能力的圆柱滚子轴承
CN103967930B (zh) * 2014-04-24 2016-06-22 福建省永安轴承有限责任公司 高轴向承载能力的圆柱滚子轴承
CN104565022A (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 浙江大学 变接触角圆锥滚子轴承
CN110494664A (zh) * 2017-04-12 2019-11-22 日本精工株式会社 圆锥滚子轴承
CN111188838A (zh) * 2020-03-26 2020-05-22 洛阳Lyc轴承有限公司 一种类对数轮廓滚子及制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102287450B (zh) 2012-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102287450B (zh) 结构优化的长寿命圆锥滚子轴承
EP3372852B1 (en) Rotation support device for pinion shaft
CN101520071B (zh) 高强度低摩擦力矩圆锥滚子轴承
CN202209352U (zh) 结构优化的长寿命圆锥滚子轴承
CN106050905A (zh) 机车轴箱用整体式密封轴箱轴承
CN106050913A (zh) 轴承及轴承装置
CN202531646U (zh) 双列圆锥滚子轴承
CN2854189Y (zh) 双列四点角接触球轴承
CN202132382U (zh) 圆柱孔调心球轴承
CN201763806U (zh) 带3列角接触球轴承的轮毂单元
CN101586605A (zh) 无挡边双列滚子轴承
CN203948450U (zh) 内圈整体型多列圆柱滚子推力轴承
CN207961267U (zh) 一种高耐磨性调心滚子轴承
CN202991851U (zh) 一种三列滚子四点接触式轮毂轴承
CN201487049U (zh) 高强度低摩擦力矩圆锥滚子轴承
CN204312549U (zh) 一种重载轮毂轴承
CN208024711U (zh) 双列角接触球轴承
CN203214604U (zh) 双列圆柱滚子轴承
CN202510547U (zh) 一种新型圆锥滚子轴承
CN201705816U (zh) 一种煤机专用轴承
CN202371005U (zh) 双列滚柱单列钢球连轴组合轴承
CN203962684U (zh) 多列圆柱滚子推力轴承
CN203948451U (zh) 外圈整体型多列圆柱滚子推力轴承
CN202100606U (zh) 单列圆锥滚子轴承
CN202398397U (zh) 一种水泥磨机支撑机构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant