CN102333967A - 铁路轴承垫环 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于在单个压配合操作中将轴承组件压配合到轴颈上的新的方法和装置。可压缩的粘接垫圈使垫环附接到轴承组件的轴承锥形内圈上，以便于将轴承组件压配合到轴颈上。通过引入可压缩的垫圈，无论垫圈如何退化，轴承组的压缩预载荷被保持在轴承组件上。

Description

铁路轴承垫环
技术领域
本发明涉及减摩轴承，更具体而言，在一个实施例中涉及锥形滚子轴承。
背景技术
减摩轴承(通常也已知为滚动接触轴承)，例如球轴承和锥形滚子轴承，通常用于各种工业应用中。类似于任何其它运动机械部件，轴承最终经受与磨损相关的退化。由于轴承是高价值的物品，修理磨损的轴承组件是常见行为。从使用中移除以进行修理的轴承组件被清洗、探伤并按照要求被修复。轴承被重新组装，并在发放之前进行质量控制的检测。通过质量控制检测的轴承组件准备好被压到轴(例如轨道车的车轴)上。
然而，某些类型的轴承组件缺乏用于将垫环保持到轴承组件上的装置。由于期望将轴承组件和垫环作为一个单元压配合在轴颈上，缺少将这两个部件附接的保持装置可以证明对于它们的有效的安装来说是有问题的。
发明内容
提供一种具有可压缩的粘接垫圈的轴承组件，该垫圈用于使轴承垫环附接于轴承组件的轴承锥形内圈(bearing cone)。粘接垫圈便于在单个操作中将轴承组件和垫环作为一个单元压配合到轴(例如轨道车的车轴)的轴颈上。
在一个实施例中，可压缩的粘接垫圈具有由可压缩的闭孔聚合物泡沫材料形成的主体。在该实施例中，垫圈的主体涂敷有压力敏感型粘接剂。
在一个实施例中，粘接垫圈具有环形形状，以便绕垫环的一部分配合，并配合到垫环和轴承锥形内圈之间的间隙中。粘接垫圈的可压缩的性质有助于确保垫圈在位于垫环和轴承锥形内圈之间的潜在的粗糙、不平行以及不平坦的表面上的均匀接触。将粘接垫圈设置在间隙中允许轴承组件具有从垫环到保持盖的一系列邻接的整套金属部件，从而允许由保持盖在轴承组件上施加预载荷压缩，以便与粘接垫圈中的任何退化保持隔离并且不受其影响。
附图说明
带有新的可压缩的粘接垫圈的轴承组件的各种实施例在附图中描述和示出。附图仅作为示例并且不希望被认为是对本发明的限制。因此，轴承组件和垫圈通过例子而不是限制的方式在附图中示出，其中：
图1是轴承组件的一个实施例的截面图；
图2是图1中示出的轴承组件的放大的截面图；
图3是在图1中示出的轴承组件实施例中描述的粘接垫圈的一个实施例的详细截面图；以及
图4是通过轴承压紧件将轴承组件安装到轴颈上的截面图。
具体实施方式
参见图1，示出了示例性的轴承组件10。在这个实施例中，轴承组件10是通常在铁路应用中使用以便支撑轨道车轮类型的锥形滚子轴承。然而，在下面的实施例中描述的轴承组件10可适用于许多其它通常的工业应用中。因此，为了方便，下面仅示出和描述涉及用于轨道车轮的锥形滚子轴承组件的轴承组件10。
轴承组件10在安装在轴11(例如轨道车的车轴)上之前通常被预组装。在轴11的自由端处，轴颈12终止于略微为圆锥形的、或以锥形变化的导向部分13，以便于将轴承组件10安装到轴颈12上。在一个实施例中，轴承组件10被压配合到轴颈12上，轴颈被机械加工为非常紧密的公差，以便精确地适于压配合。
轴颈12在其内侧端终止于通向轴11上的轴肩19的、形成一定轮廓的圆角18。具有圆柱形表面的防尘部14从轴肩19沿轴向向内延伸。具有形成一定轮廓的内表面的垫环22附接到圆角18的互补的表面。圆角18和相邻的轴肩19附接轴承组件10，抵抗沿轴向向内的位移。
在一些实施例中，垫环22还具有环部(collar)26，该环部沿轴向向内并且在防尘部14的外部圆柱形表面15之上同心地延伸。在一些实施例中，环部26与防尘部14的外部圆柱形表面15形成干涉配合。
具有多个螺纹孔的轴承保持盖20通过带有螺纹的盖帽螺钉或螺栓21而在轴11的自由端处安装到轴颈12。轴承保持盖20和垫环22协作地将轴承组件10夹持到轴颈12上的合适位置处。轴承保持盖20直接邻接轴承组件10的轴承锥形内圈38并且在轴承组件上形成压缩预载荷。
轴承组件10由多个单独部件预组装而成。轴承组件10包括轴承杯31，轴承杯具有在轴承杯的内表面上形成的座圈32、34。座圈32、34分别与轴承锥形内圈38、40协作来捕获和支撑两排锥形滚子42、44。在一些实施例中，保持架46、48将滚子42、44的空间位置保持在座圈32、34内。中心间隔件47位于轴承锥形内圈38、40之间，以便将锥形内圈保持成相对于彼此精确地间隔开并且允许适当的轴承侧隙。
轴承密封壳50、52盖住轴承组件10的端部，从而防止轴承受到外部污染物的污染并且将润滑剂密封在轴承组件内。在图1中描述的轴承密封壳50、52是锥形跨接式轴承密封件类型的，所述轴承密封壳安装在轴承锥形内圈38、40以及轴承杯31上。
参见图2，图1的轴承组件10的内侧端以及特别地，轴承密封壳52以详细截面图的方式示出。轴承密封壳50、52是相同的，因此在下面的讨论中，对轴承组件10的内侧上的轴承密封壳52的所有介绍可应用于外侧的轴承密封壳50。
轴承密封壳52包括两个部件：外部密封壳54和内部密封壳56。外部密封壳54附接到轴承杯31。在一个实施例中，外部密封壳54可通过大直径开口端部分51和轴承杯31的沉孔33之间的干涉配合而附接到轴承杯31。
可替代地，在另一个实施例中，外部密封壳54可具有适于搭扣配合(snap)到轴承杯31中的底切保持槽37内的保持唇缘53。这种设计允许外部密封壳54可释放地保持在轴承组件10上。
内部密封壳56通常为圆柱形的壳体，该内部密封壳在轴承锥形内圈40的突出部43上附接到轴承锥形内圈。内部密封壳56具有耐磨表面57，以便提供如其它类型的轴承组件中具有的耐磨环的相似的功能。
密封体60(通常为弹性体构造)连接到外部密封壳54并且压靠内部密封壳56的耐磨表面57，以便形成在轴承组件的静止部件和运动的部件之间的动态密封。
用于轨道车的车轴的锥形滚子轴承组件和垫环通常被压在轨道车的车轴的轴颈上。如上所述，垫环22是单独的并且相对于轴承组件10为不固定的部件，特别在一些简单设计例如K类轴承中。如今，这些轴承组件经常被修理，并且已经证明，缺乏连接装置对于在修理之后的将它们重新组装到轨道车的车轴上而言是有问题的。
提供一种便于在单个压配合操作中将轴承组件安装到轴颈上的新的方法和装置。为了防止垫环22从轴承组件10脱离，特定的粘接垫圈90以防止轴承组件的压缩预载荷损失的方式定位在垫环22和轴承锥形内圈40之间。
粘接垫圈90可具有任何形状，但环形形状的垫圈覆盖轴承锥形内圈40和垫环22之间可得的最大表面面积，从而使连接轴承组件和垫环的粘接力最大化。环形形状也便于将粘性垫圈90放置在垫环22和轴承锥形内圈40之间，以便避免在轴承保持盖20和垫环22之间的整套的金属轴承组(bearing stack)中断。这将垫圈90与轴承组相隔离，防止了任何的垫圈退化对轴承组上的预载荷压缩的影响。
在这个实施例中，轴承组是一系列相邻接的金属部件，包括：轴承保持盖、轴承锥形内圈、中心间隔件以及垫环。任何插在该整套的金属轴承组中的可压缩的材料均可能退化，从而导致由保持盖施加在轴承组件和垫环上的夹持力(即压缩预载荷)的损失和降低。轴承组压缩预载荷的损失使轴承组件和垫环松散；这又加速了与磨损有关的退化，并且可能最终导致轴承、轴或垫环失效。
为了排除这种可能的压缩损失，环形粘接垫圈90设置在垫环22的环形凸起23上并相对于垫环22的环形凸起23沿径向向外地设置。环形凸起23从垫环22的沿轴向向外指向的表面延伸并且直接邻接轴承锥形内圈40，从而在轴承保持盖和垫环之间保持金属和金属的一系列接触。从垫环22突伸的环形凸起23具有外部圆柱形表面，该外部圆柱形表面的外径小于锥形内圈的背面41的外径。因此，在垫环22和锥形内圈的背面41之间形成圆周状的间隙25。
粘接垫圈90设置在间隙25中。在一个实施例中，粘接垫圈90的外部直径从锥形内圈的背面41的外部直径沿径向向内，以便防止与轴承密封壳52发生重叠和粘接。在一个实施例中，粘接垫圈90可邻接环形凸起23的外部圆柱形表面。
参见图3，详细描述了粘接垫圈90。在一个实施例中，粘接垫圈90包括可压缩的聚合物环形垫圈主体92，并且粘接剂94(例如，丙烯酸粘接剂或者环氧树脂)施加到向内和向外指向的端部表面。
在一个实施例中，环形垫圈主体92可包括任意数目的开孔或闭孔聚合物泡沫材料。在一个实施例中，可压缩的环形垫圈主体92是闭孔的聚乙烯材料(例如：
Figure BPA00001327751400051
)。也可以使用其它类型的聚合物泡沫材料，包括交联的聚乙烯和聚氨酯泡沫材料，这取决于轴承组件部件的抗拉强度要求。
由于垫圈主体92由可压缩的聚合物材料形成，在一个实施例中，粘接垫圈90的厚度可在尺寸上加大，以便确保与垫环和轴承锥形内圈两者的完全接触。任何由垫环和轴承锥形内圈之间的粗糙的或不平坦的表面所形成的空隙在轴承保持盖压缩轴承组时由粘接垫圈填充，从而允许垫圈与垫环和轴承锥形内圈两者完全接触。
可以在粘接垫圈90上采用各种不同的粘接剂94。在一个实施例中，垫圈主体92的向内和向外指向的表面均涂敷有粘接剂94，例如压力敏感型粘接剂(例如，丙烯酸树脂粘接剂)。也可使用其它类型的粘接剂94，例如环氧树脂。
某些粘接剂94可能需要防活化保护(例如，压力活化)和防污染保护。施加到垫圈表面的丙烯酸树脂粘接剂在其应用之前可通过可释放的衬垫96(例如，纸背衬)得到保护。可释放的衬垫96可包括释放涂层(例如，硅树脂)(未示出)以及衬垫(例如，纸)两者。可释放的衬垫96在其应用到轴承组件之前立即移除。
在一个实施例中，环形形状的粘接垫圈90在垫环22和轴承锥形内圈40之间建立连续的圆周边界。在一个实施例中，用在粘接垫圈90(包括主体92和粘接剂94)的构造中的聚合物材料为防水的，从而提供绕由环形凸起与锥形内圈背面邻接所形成的外部圆周接合部分的防水边界。
多种不同的过程可结合粘接垫圈使用，以便通过轴承压紧件将轴承组件压配合到轴上。参见图4，示出了用于压配合轴承组件10的典型的轴承压紧件100。
在一个实施例中，压配合过程的第一步是将粘接垫圈90绕垫环22的环形凸起23连接。粘接垫圈90不应该与环形凸起23的沿轴向向外指向的表面重叠，以便确保可在安装在轴承组件10上之后保持预载荷压缩。
在该过程的一个实施例中，轴承组件10和垫环22被压在一起，以便使垫圈90上的压力敏感型粘接剂活化并且将这些轴承部件附接在一起。现在，轴承组件单元(即，轴承组件10和垫环22)可被设置在导向套筒130上，该导向套筒130是轴承压紧件100的一部分。在轴承组件单元被压到轴颈12上时，导向套筒130通过轴承锥形内圈38、40的内径以及垫环22而把持轴承部件10。
在压配合过程的另一个实施例中，轴承组件10和垫环22(带有连接的粘接垫圈)被分别地放置在导向套筒130上。然后，当足够的压力施加到导向套筒130上时，在垫环22和轴承组件10之间施加足够的压力，以便使压力敏感型粘接剂活化，并将部件附接在一起。
然后，带有其导向套筒130的轴承压紧件100(包括轴承组件和垫环)相对于轴颈12的端部同心地对准。现在，轴颈准备好用于接收轴承组件10和垫环22。轴承压紧件100具有压锤110，用于将力施加到套筒组件120(轴承压紧件100的另一部件)，该套筒组件120在导向套筒130上叠缩(telescope)并且推动轴承组件10和垫环22离开导向套筒130到达轴颈12上。轴承组件10和垫环22被沿轴向向内压到轴颈12上，直到垫环22的形成一定轮廓的表面27与圆角18呈互补关系。然后安装过程完成，并且轴承压紧件100从轴颈移除。
通常，轴承压紧件100的压锤110是液压驱动的。在轴承组件10和轴颈12之间形成的压配合通过车轴与压在车轴上的轴承部件的尺寸公差所预先确定。为了确保压配合的一致性，与在压配合操作期间所实现的最大压力和力有关的某些技术规范必须满足，以便确保紧密配合。这些技术规范的满足通常通过利用从连接到轴承压紧件上的压力计获取的测量得到验证。
尽管针对几个特定的实施例已经示出了本发明，这些实施例仅仅只是示例性的而不是限制性的。正如对于本领域技术人员来说是显而易见的那样，可以对这些实施例中的每一个进行各种修改和添加。相应地，本发明不应当由作为实例所提供的具体的实施例的说明或上述说明所限定。而是，本发明应当仅通过下面的权利要求来限定。

Claims (20)

1.一种附接于轴上的轴承组件，该轴具有：与自由端间隔开的轴肩；位于轴肩和自由端之间的轴颈，该轴颈的直径比轴的直径小；以及，从轴颈通向轴肩的圆角，轴承组件用于配合到轴颈上，该轴承组件包括：
具有沿径向向内指向的座圈的轴承杯；
附接到轴颈的轴承锥形内圈；
在轴承杯的座圈和轴承锥形内圈之间保持的多个滚子；
附接到轴承锥形内圈的内部密封壳；
附接到轴承杯的外部密封壳，该外部密封壳具有延伸到内部密封壳的密封主体；
附接到轴颈的圆角并且邻接轴承锥形内圈的垫环；以及
在垫环和轴承锥形内圈之间设置的粘接垫圈，该粘接垫圈使垫环附接到轴承锥形内圈。
2.如权利要求1所述的轴承组件，其中垫环包括沿轴向向外延伸的环形凸起，环形凸起邻接轴承锥形内圈，垫环和轴承锥形内圈形成从环形凸起沿径向向外的间隙。
3.如权利要求2所述的轴承组件，还包括附接到轴颈的自由端的轴承保持盖。
4.如权利要求3所述的轴承组件，还包括用于分开多个滚子的保持架。
5.如权利要求2所述的轴承组件，其中粘接垫圈设置在间隙中。
6.如权利要求5所述的轴承组件，其中粘接垫圈是能够压缩的。
7.如权利要求5所述的轴承组件，其中粘接垫圈是环形的。
8.如权利要求5所述的轴承组件，其中粘接垫圈包括：
具有沿轴向向内指向的表面和沿轴向向外指向的表面的垫圈主体，其中该垫圈主体是聚合物；以及
位于沿轴向向内指向的表面和沿轴向外指向的表面上的粘接剂。
9.如权利要求8所述的轴承组件，其中聚合物是闭孔泡沫材料。
10.如权利要求8所述的轴承组件，其中聚合物是聚乙烯。
11.如权利要求8所述的轴承组件，其中粘接剂是丙烯酸树脂。
12.一种用于通过轴承压紧件将轴承组件和垫环压到轴上的方法，该轴具有：与自由端间隔开的轴肩；位于轴肩和自由端之间的轴颈，该轴颈的直径比轴的直径小；以及，从轴颈通向轴肩的圆角，该方法包括：
在垫环和轴承组件的轴承锥形内圈之间安装粘接垫圈，以便将垫环附接到轴承锥形内圈；
将垫环和轴承锥形内圈保持到轴承压紧件的导向套筒上；
将轴承压紧件附接到轴颈的自由端；以及
使压锤抵靠叠缩的套筒组件施加力，套筒组件抵靠轴承锥形内圈邻接，以便使轴承组件和垫环沿轴向向内滑动到轴颈上。
13.如权利要求12所述的方法，其中垫环包括沿轴向向外延伸的环形凸起，环形凸起邻接轴承锥形内圈，垫环和轴承锥形内圈形成从环形凸起沿径向向外的间隙。
14.如权利要求13所述的方法，其中粘接垫圈设置在间隙中。
15.如权利要求14所述的方法，其中粘接垫圈是环形的。
16.如权利要求14所述的方法，其中粘接垫圈是能够压缩的。
17.如权利要求14所述的方法，还包括将轴承保持盖连接到轴颈的自由端。
18.如权利要求14所述的方法，其中粘接垫圈包括：
具有沿轴向向内指向的表面和沿轴向外指向的表面的垫圈主体，其中该垫圈主体是聚合物；以及
施加到沿轴向向内指向的表面和沿轴向外指向的表面上的粘接剂。
19.如权利要求18所述的方法，其中粘接剂是丙烯酸树脂。
20.如权利要求18所述的方法，其中聚合物是聚乙烯泡沫材料。
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