CN103836067A - 一种高铁用密封型调心滚子轴承及其修复方法 - Google Patents

Abstract

一种高铁用密封型调心滚子轴承及其修复方法，它包括内圈、外圈、滚子、保持架和密封壳体，保持架由玻璃纤维增强尼龙66材料一体注塑成型制成,所述保持架位于内外圈之间的滚道中线的位置，所述保持架整体为锥筒状且单侧壁在轴向上截面为“/”型轮廓，所述保持架周向具有均布的滚子安装部，且在滚子安装部的侧面为球面，且所述滚子安装部的最宽处和轴承中心的连线与轴承径向截面的夹角β等于公称接触角。并公布了该种轴承的修复方法。本结构的设计使得轴承经过修复后可继续使用，有效降低了高铁的维护成本，使轴承的使用寿命显著延长。

Description

一种高铁用密封型调心滚子轴承及其修复方法

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，主要涉及一种高铁用密封型调心滚子轴承结构型式，另涉及一种该类型轴承修复方法。

背景技术

目前，高铁上应用的调心滚子轴承为单套或成对使用的SRB130×220，其内部结构如图1至图4所示：由外圈1、内圈2、滚子3、冲压保持架4、中挡圈5组成。该类型轴承尺寸为高铁专用设计，受结构设计原因，该设计的调心滚子轴承存在润滑脂易污染、运转时噪音大、能耗大、承载能力较低、安全性能差等缺点。因高铁轴承应用场合的特殊性，为安全考虑，往往在高铁维护时出现一些细微磨损就得更换新轴承，其替换下来的轴承的实际使用寿命远未达到其设计寿命，造成维护成本高昂。

发明内容

本发明的目的是提供一种高铁用密封型调心滚子轴承结构型式，该轴承为滚子引导型，具有承载能力高、使用寿命长、耐污染能力高、运转时噪音小、能耗低、安全性高等优点。同时提供一种该类型轴承的修复方法，可有效降低维护成本，使轴承的使用寿命显著延长。

本发明的目的可采用如下技术方案来实现：一种高铁用密封型调心滚子轴承，包括内圈、外圈、滚子、保持架和密封壳体，所述内圈具有双滚道，所述外圈滚道为球面，滚子为球面滚子，其特征在于：所述保持架由玻璃纤维增强尼龙66材料一体注塑成型制成,所述保持架位于内外圈之间的滚道中线的位置，且所述保持架的厚度占据滚道空间厚度的二分之一左右，所述保持架整体为锥筒状且单侧壁在轴向上截面为“/”型轮廓，所谓的“/”型轮廓是指在保持架轴向截面的内外两侧为倾斜设置的两彼此平行的平直线，所述保持架周向具有均布的滚子安装部，且在滚子安装部的侧面为球面，并在折角处设有工艺倒角，且所述滚子安装部的最宽处和轴承中心的连线与轴承径向截面的夹角β等于公称接触角。

轴承运转时，外圈外径与轴箱壳体配合，内圈承受整节高铁车厢的车体重量和载重，以及由于运行中车厢的振动摇摆所产生的上下、左右力，给位于轴承下部的滚子提供足够的摩擦力，当主轴有足够的扭矩时，带动调心滚子轴承的内圈旋转，由于摩擦力存在，此时滚子会沿其自身轴线进行旋转，滚子旋转时带动尼龙保持架一起旋转。设置在轴承两端面的密封壳体的作用是为轴承内的润滑油脂提供保护，防止外物污染和防止润滑油脂流失，与传统密封方式不同，该轴承的密封方案为“回”字迷宫式设计，对轴承的极限转速无任何影响。可有效解决传统密封唇式方案极限转速低、温升大的难题。

进一步地，所述保持架的滚子安装部的形状与滚子横截面形状一致，滚子由保持架外侧装入保持架滚子安装部。

进一步地，所述保持架的两侧端面均为垂直于轴线方向的环状平面。

进一步地，靠近两侧的所述保持架的大端外径和小端内径部分均为平行于轴线方向的圆柱面。

进一步地，所述外圈外径面两端设置有与外圈密封壳体配合的阶梯外径。

进一步地，设置在轴承两侧端面的密封壳体由外圈密封壳体和内圈密封壳体组成，外圈密封壳体横截面形状包括与外圈阶梯外径和侧面进行配合的固定部和对滚道进行封盖的封盖部，所述内圈密封壳体贴合在内圈的侧面上，且在两壳体结合处为“回”字迷宫式设计。

一种高铁用密封型调心滚子轴承的修复方法，

针对上述高铁用调心滚子轴承一种修复方法是：

步骤一，拆卸并清洗轴承，

步骤二，通过仪器检查和测量滚子、保持架和密封壳体的磨损情况；

步骤三，根据仪器检查和测量结果，分析结果并给出纠正措施建议：

如果轴承内外滚道、滚子、保持架状态均较好，达到使用标准则继续使用；

如果内、外滚道出现较重磨损或有疲劳点蚀现象，则依次进行步骤四和步骤五；

如果内、外滚道状态较好，滚子出现较重磨损或有疲劳点蚀现象，则跳至步骤五；

步骤四，轴承零件喷砂处理，根据实际磨损情况修磨外圈滚道或/和内圈滚道，使得滚道达到如下技术要求：圆度△Cir≤3μm粗糙度Ra≤0.16，

步骤五，更换大直径滚子和保持架，安装后轴承应达到如下技术要求：径向游隙Gr=0.09mm～0.145mm。

步骤六，当密封壳体结构因安装、拆卸不当造成磨损时，根据实际情况调整密封壳体形状或更换新密封壳体。

本发明的有益效果将结合实施例部分进行详细的阐述。

附图说明

附图1为标准设计的高铁用调心滚子轴承结构示意图。

附图2为高铁用调心滚子轴承的保持架半剖视图。

附图3为图2中B向视图。

附图4为图3中A—A部位的断面示意图。

附图5为本发明的高铁用调心滚子轴承结构示意图。

附图6为发明的尼龙保持架半剖视图。

附图7为密封壳体的结构示意图。

附图8为图7中G处的局部放大图。

图中：1外圈，2内圈，3滚子，4保持架，5中挡圈，6密封壳体，11外圈阶梯，41滚子安装部，42球面R轮廓，43工艺倒角，44小端内径，45大端外径，46平面，61外圈密封壳体，62内圈密封壳体，63内圈密封壳体下弯，64外圈密封壳体上弯。

具体实施方式

结合附图，说明本发明的具体实施例。

如附图5所示：本发明轴承其零件包括外圈1、内圈2、滚子3、尼龙保持架4、密封壳体6。

如附图5至6所示：尼龙保持架4的轴向截面为“/”型轮廓，即内外的锥面在截面上显示为平直线L，彼此平行。保持架的两侧端面均为垂直于轴线方向的环状平面M。靠近两侧的所述保持架的大端外径和小端内径部分均为平行于轴线方向的圆柱面N。保持架使用玻璃纤维增强尼龙66采用一体式注塑成型，其中的玻璃纤维增强尼龙66为一种工程塑料材质，可参考JB/T7048—2002中工程塑料保持架的有关技术标准。在其周向上均匀设有滚子安装部41和横梁，并在滚子安装部的转角处设有工艺倒角43。其中的滚子安装部41的最宽处和轴承中心的连线与轴承径向截面的夹角β等于公称接触角（公称接触角：公称接触角α是滚动体与套圈滚道接触点处的法线n与轴承径向平面之间的夹角。α越大，轴承承受轴向载荷的能力就越大），保持架滚子安装部的形状为球面R轮廓42，与滚子横截面形状一致，方便滚子由保持架外侧装入保持架滚子安装部41。滚子安装部四个倒角位置设置工艺倒角43，保持架小端内径44、大端外径45设计为圆柱面（N），保持架两端面设计为平面46。

如附图5、7、8所示：设置在轴承两端面的密封壳体6分为外圈密封壳体61和内圈密封壳体62，材料为钢板10，外圈密封壳体61的外侧与外圈阶梯11外径配合；内圈密封壳体62的一端面与内圈端面配合；外圈密封壳体61与内圈密封壳体62的配合处为“回”型迷宫设计，为轴承内的润滑油脂提供保护，防止外物污染和防止润滑油脂流失，且应用该密封设计的高铁用调心滚子轴承对其极限转速无任何影响。在轴承和轴箱配合时，密封壳体凸出的部位对其装配无影响。

由上面结构可以看出，本发明设计的保持架采用“/”型一体式轮廓设计，内部采用加强型设计，使得保持架位于内外圈之间的滚道中线的位置，且保持架的厚度占据滚道空间的二分之一左右，强度高，动作灵活，通过加大滚子直径和长度，使额定载荷数值增加，进而使轴承的使用寿命更长；轴承两端面的密封结构采用“回”字迷宫式结构设计，一方面为轴承内的润滑油脂提供保护，防止外物污染和防止润滑油脂流失，另一方面，采用迷宫式设计，对轴承的极限转速无任何影响。可有效解决传统密封唇式方案极限转速低、温升大的难题；保持架采用玻璃纤维增强尼龙66材质，与冲压钢保持架相比，运转时的噪音明显降低，摩擦阻力小。原有的高铁用调心滚子轴承采用冲压钢保持架的重大缺陷是当冲压钢保持架在高速运转出现失效时，使得轴承会急速卡停，由于高铁在高速运行时的惯性，此时会出现轴箱主轴轴颈处断裂，产生“热切”现象，造成严重的安全事故，本设计方案的高铁用调心滚子轴承保持架采用玻璃纤维增强尼龙66材质，可有效避免“热切”现象，即使出现保持架失效现象，由于尼龙材质的特殊特性，仍可安全运行一段距离。综上所述，本发明具有承载能力高、使用寿命长、耐污染能力高、运转时噪音小、能耗低、安全性高等优点。

因高铁轴承应用场合的特殊性，为安全考虑，往往在高铁维护时出现一些细微磨损就得更换新轴承，其替换下来的轴承的实际使用寿命远未达到其设计寿命，造成维护成本高昂。下面介绍该轴承的修复方案。

针对上述高铁用调心滚子轴承一种修复方法是：

步骤一，拆卸并清洗轴承，

步骤二，通过仪器检查和测量滚子、保持架和密封壳体的磨损情况，

步骤三，根据仪器检查和测量结果，分析结果并给出纠正措施建议：

如果轴承内外滚道、滚子、保持架状态均较好，达到使用标准则继续使用；

如果内、外滚道出现较重磨损或有疲劳点蚀现象，则依次进行步骤四和步骤五；

如果内、外滚道状态较好，滚子出现较重磨损或有疲劳点蚀现象，则跳至步骤五；

步骤四，轴承零件喷砂处理，根据实际磨损情况修磨外圈滚道或/和内圈滚道，使得滚道达到如下技术要求：圆度△Cir≤3μm粗糙度Ra≤0.16，

步骤五，如果原有滚子和保持架尺寸不能满足间隙要求，则更换大直径滚子和保持架，安装后轴承应达到如下技术要求：径向游隙Gr=0.09mm～0.145mm。

步骤六，当密封壳体结构因安装、拆卸不当造成磨损时，根据实际情况调整密封壳体形状或更换新密封壳体。

该修复方案的有益效果是：使得轴承经过修复后可继续使用，有效降低了高铁的维护成本，使轴承的使用寿命显著延长。

Claims (7)

1.一种高铁用密封型调心滚子轴承，包括内圈、外圈、滚子、保持架和密封壳体，所述内圈具有双滚道，所述外圈滚道为球面，滚子为球面滚子，其特征在于：所述保持架由玻璃纤维增强尼龙66材料一体注塑成型制成，所述保持架位于内外圈之间的滚道中线的位置，且所述保持架的厚度占据滚道空间厚度的二分之一左右，所述保持架整体为锥筒状且单侧壁在轴向上截面为“/”型轮廓，所谓的“/”型轮廓是指在保持架轴向截面的内外两侧为倾斜设置的两彼此平行的平直线（L），所述保持架周向具有均布的滚子安装部，且在滚子安装部的侧面为球面，并在折角处设有工艺倒角，且所述滚子安装部的最宽处和轴承中心的连线与轴承径向截面的夹角β等于公称接触角。

2.根据权利要求1所述的一种高铁用密封型调心滚子轴承，其特征是，所述保持架的滚子安装部的形状与滚子横截面形状一致，所述滚子由保持架外侧装入保持架滚子安装部。

3.根据权利要求1所述的一种高铁用密封型调心滚子轴承，其特征是，所述保持架的两侧端面均为垂直于轴线方向的环状平面（M）。

4.根据权利要求1所述的一种高铁用密封型调心滚子轴承，其特征是，靠近两侧的所述保持架的大端外径和小端内径部分均为平行于轴线方向的圆柱面（N）。

5.根据权利要求1所述的一种高铁用密封型调心滚子轴承，其特征是，所述外圈外径面两端设置有与外圈密封壳体配合的阶梯外径。

6.根据权利要求1所述的一种高铁用密封型调心滚子轴承，其特征是，设置在轴承两侧端面的密封壳体由外圈密封壳体和内圈密封壳体组成，所述外圈密封壳体横截面形状包括与外圈阶梯外径和侧面进行配合的固定部和对滚道进行封盖的封盖部，所述内圈密封壳体贴合在内圈的侧面上，且在两壳体结合处为“回”字迷宫式设计。

7.一种高铁用密封型调心滚子轴承的修复方法，

针对上述高铁用调心滚子轴承一种修复方法是：

步骤一，拆卸并清洗轴承，

步骤二，通过仪器检查和测量滚子、保持架和密封壳体的磨损情况；

步骤三，根据仪器检查和测量结果分析结果并给出纠正措施建议：

如果轴承内外圈滚道、滚子、保持架状态均较好，达到使用标准则继续使用；

如果内、外滚道出现较重磨损或有疲劳点蚀现象，则依次进行步骤四和步骤五；

如果内、外滚道状态较好，滚子出现较重磨损或有疲劳点蚀现象，则跳至步骤五，

步骤四，轴承零件喷砂处理，根据实际磨损情况修磨外圈滚道或/和内圈滚道，使得滚道达到如下技术要求：圆度△Cir≤3μm粗糙度Ra≤0.16，

步骤五，更换大直径滚子和保持架，安装后轴承应达到如下技术要求：径向游隙Gr=0.09mm～0.145mm，

步骤六，当密封壳体结构因安装、拆卸不当造成磨损时，根据实际情况调整密封壳体形状或更换新密封壳体。

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