CN104033491B - 三列圆柱滚子轴承、轴承组件及轧机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三列圆柱滚子轴承、轴承组件及轧机，轴承组件包括轴向间隔的装配在同一转轴上的三列圆柱滚子轴承和止推轴承，止推轴承为推力轴承或向心推力轴承，三列圆柱滚子轴承包括装配在转轴上的内圈和同轴套装在内圈外围的外圈，内、外圈之间装配有保持架和装配在保持架上的圆柱滚子，圆柱滚子有三列，同列中各圆柱滚子在内、外圈周向上间隔布置，各列圆柱滚子在内、外圈轴向上间隔排列。

Description

三列圆柱滚子轴承、轴承组件及轧机

技术领域

本发明涉及一种圆柱滚子轴承，同时还涉及使用该圆柱滚子轴承的轴承组件和轧机。

背景技术

目前，为了减小轧机上轧辊轴的长度，轧机上配置的轴承组件中轧辊轴承通常采用四列圆锥滚子轴承100（如图1所示），该轴承包括同轴套装的内圈101和外圈103以及夹设在内圈101和外圈103之间的圆锥滚子102，圆锥滚子102有四列并在内、外圈103轴向间隔布置，在使用时，这种轴承在承受较大的径向载荷时，可同时承受两个方向的轴向载荷，一般说来在轴承配置中不需要另外的推力轴承，所以轴向尺寸小，缺点是圆锥滚子轴承100精度不高，而且承载能力不如圆柱滚子轴承，通常用在中低速且精度要求不高的轧机的工作辊。同时，对于老旧轧机，其各部件的精度都有所降低，轧制过程中产生轴向力过大，超出了原始设计时选用四列圆锥滚子轴承的承载能力；或是轧制工艺改变，轧制速度提高等诸多因素都会导致轧机原先配置的四列圆锥滚子轴承频繁损坏，因此需要利用原四列圆锥滚子轴承的空间尺寸，选用新的轴承配置形式，以满足最低成本的轧机改造要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种精度高、极限转速高、承载能力好的三列圆柱滚子轴承，同时还提供了一种使用该三列圆柱滚子轴承的轴承组件和轧机。

为了实现以上目的，本发明中三列圆柱滚子轴承的技术方案如下：

三列圆柱滚子轴承，包括用于装配在转轴上的内圈和同轴套装在内圈外围的外圈，内、外圈之间装配有保持架和装配在保持架上的圆柱滚子，圆柱滚子有三列，同列中各圆柱滚子在内、外圈周向上间隔布置，各列圆柱滚子在内、外圈轴向上间隔排列。

保持架由用于控制两列圆柱滚子的双列保持架和用于控制另一列圆柱滚子的单列保持架构成。

外圈的内壁面上凸设有用于隔开相邻两列圆柱滚子的固定挡边，固定挡边挡止在圆柱滚子的端面位置处。

外圈上开设有供润滑油流入内、外圈之间的润滑油孔，润滑油孔处于相邻两列圆柱滚子之间的位置处。

本发明中轴承组件的技术方案如下：

轴承组件，包括用于轴向间隔的装配在同一转轴上的三列圆柱滚子轴承和止推轴承，止推轴承为推力轴承或向心推力轴承，三列圆柱滚子轴承包括用于装配在转轴上的内圈和同轴套装在内圈外围的外圈，内、外圈之间装配有保持架和装配在保持架上的圆柱滚子，圆柱滚子有三列，同列中各圆柱滚子在内、外圈周向上间隔布置，各列圆柱滚子在内、外圈轴向上间隔排列。

保持架由用于控制两列圆柱滚子的双列保持架和用于控制另一列圆柱滚子的单列保持架构成。

外圈的内壁面上凸设有用于隔开相邻两列圆柱滚子的固定挡边，固定挡边挡止在圆柱滚子的端面位置处。

本发明中轧机的技术方案如下：

轧机，包括转轴及其上装配的轴承组件，轴承组件包括轴向间隔的装配在同一转轴上的三列圆柱滚子轴承和止推轴承，止推轴承为推力轴承或向心推力轴承，三列圆柱滚子轴承包括装配在转轴上的内圈和同轴套装在内圈外围的外圈，内、外圈之间装配有保持架和装配在保持架上的圆柱滚子，圆柱滚子有三列，同列中各圆柱滚子在内、外圈周向上间隔布置，各列圆柱滚子在内、外圈轴向上间隔排列。

保持架由用于控制两列圆柱滚子的双列保持架和用于控制另一列圆柱滚子的单列保持架构成。

外圈的内壁面上凸设有用于隔开相邻两列圆柱滚子的固定挡边，固定挡边挡止在圆柱滚子的端面位置处。

本发明中轴承组件包括轴向间隔的装配在同一转轴上的三列圆柱滚子轴承和止推轴承，止推轴承为推力轴承或向心推力轴承，三列圆柱滚子轴承包括装配在转轴上的内圈和同轴套装在内圈外围的外圈，内、外圈之间装配有保持架和装配在保持架上的圆柱滚子，圆柱滚子有三列，同列中各圆柱滚子在内、外圈周向上间隔布置，各列圆柱滚子在内、外圈轴向上间隔排列。相比现有技术中单纯依靠向心推力轴承（圆锥滚子轴承）的结构，本发明保留部分推力轴承来承受轴向载荷，同时利用三列圆柱滚子轴承来承受径向载荷，针对现有的轧机轧制速度不断提高，对轧制精度的要求也越来越高，本发明即兼顾了圆柱滚子轴承承载能力强、精度高、转速高的优点，又可以适当的减小轧辊轴颈的长度，减小轴承箱体的尺寸，本发明可应用于老式轧机四列圆锥滚子轴承的改造，即在原四列圆锥滚子轴承的安装空间内改为三列圆柱滚子轴承和止推轴承的配置形式，从而提高轧制精度和速度；也可应用于新轧机轧辊轴承设计，主要适用于轧制力和轧制速度要求介于双列圆柱滚子轴承和四列圆柱滚子轴承之间的应用场合，即本发明比双列圆柱滚子轴承的承载能力强，比四列圆锥滚子轴承的极限转速高，同时轴承结构设计合理，加工成本较低，轴承安装、维护简单，具有很好的应用价值。

附图说明

图1是现有技术中轧机的结构示意图；

图2是本发明轧机实施例的结构示意图；

图3是图2中三列圆柱滚子轴承的结构示意图；

图4是图3中A处的局部放大图。

具体实施方式

本发明中轧机的实施例：如图2至图4所示，该轧机包括轧辊轴200及其上装配的轴承组件，轴承组件由轴向间隔的装配在轧辊轴200上的三列圆柱滚子轴承210和止推轴承209构成，其中止推轴承209为向心推力式双列角接触球轴承，三列圆柱滚子轴承210包括过盈装配在轧辊轴200上的内圈202、同轴套装在内圈202外围的外圈201、装配在内圈202和外圈201之间的保持架和保持架上装配的圆柱滚子203，圆柱滚子203有三列，同列中各圆柱滚子203在内圈202和外圈201周向上间隔布置，各列圆柱滚子在内圈202和外圈201轴向上间隔排列。

保持架由控制左侧两列圆柱滚子的双列保持架204和控制右侧单列圆柱管子的单列保持架205构成，双列保持架204的左右两侧分别开设有在内圈202和外圈201周向间隔均布的外保持槽，两列外保持槽在内圈202和外圈201的轴向上相互错开，以使左侧的两列圆柱滚子在内圈202和外圈201的轴向上相互错开；单列保持架205由两个半爿保持架对扣而成，两半爿保持架沿内圈202和外圈201轴向对接，并在两半爿保持架的相对侧开设有对应设置的内保持槽，两半爿保持架在对接且铆接后，两半爿保持架上的内保持槽形成容纳圆柱滚子203的封闭的兜孔。

外圈201的内壁面上凸设有挡止在左侧的一列圆柱滚子左端面处的外固定挡边和隔设在左侧的两列圆柱滚子之间的内固定挡边，内固定挡边和外固定挡边均为沿外圈201周向延伸的环形凸起。外圈201内装配有隔设在右侧的两列圆柱滚子之间的隔圈206，隔圈206的外周面贴合在外圈201的内壁面上。外圈201的右端面上设有挡止在右侧的一列圆柱滚子的右端面上的挡圈207。内固定挡边、外固定挡边、隔圈206和挡圈207均是用于隔开各列圆柱滚子，防止圆柱滚子203的端面相互摩擦。

外圈201上开设有贯通内外壁面的左润滑油孔和右润滑油孔，左润滑油孔和右润滑油孔均处于相邻两圆柱滚子203之间。左润滑油孔的外端口处于外圈201的外周面上、内端口处于内固定挡边的内壁面上。右润滑油孔的外端口处于外圈201的外周面上、内端口连通隔圈206上开设的过油穿孔上，过油穿孔的孔径比右润滑油孔的孔径大，以便润滑油能够顺利通过外圈201和隔圈206进入轴承内部实现润滑。右润滑油孔有两个以上并在外圈201周向上间隔布置，隔圈206上过油穿孔的数量和外圈201上右润滑油孔的数量相同并分别对应设置。同时为了防止隔圈206相对于外圈201转动，在一个右润滑油孔的内圈202设有沉头螺纹孔段，通过在该润滑油孔内旋入锁定螺钉208后，锁定螺钉208的尾部从右润滑油孔的内端穿出，穿出部分伸入隔圈206上的过油穿孔中，以实现对隔圈206的限位，防止隔圈206相对于外圈201转动。

内圈202的结构与四列圆柱滚子轴承的内圈结构相同，使得轴承可在轧辊轴200上轴向游动，不承受轴向载荷，同时采用互换性设计，即任意的内圈202采用过盈安装到轧辊轴200上后，更换不同的轧辊轴200时，所安装的内圈202都可以正常使用。

本发明中三列圆柱滚子轴承210在装配时，先将左侧的一列圆柱滚子装入外圈201，再装入双列保持架204，然后将中间的一列圆柱滚子装入双列保持架204，接着装入隔圈206，并拧入锁定螺钉208，将右侧的一列圆柱滚子与单列保持架205装配好后，一起装入外圈201，然后装上挡圈207，最后装入内圈202，完成三列圆柱滚子轴承210的装配。

本发明中三列圆柱滚子轴承210不同于现有多辊轧机上所采用的背衬轴承（backing bearings，其特点是外圈201外表面作为轧机的轧辊使用，外圈201转动，内圈202不转，多用于多辊轧机的支撑辊。），也不同于现有的四列圆锥滚子轴承（见背景技术），但由于该三列圆柱滚子轴承210只能承受径向力，所以在使用时，需要同时配合一个承受轴向力的止推轴承209，即在一个四列圆锥滚子轴承的轴向尺寸内配置两个轴承，主要是为了解决一些应用场合下四列圆锥滚子轴承精度低、极限转速低、轴向承载能力不强的问题，在轧机改造或提速的情况下应用效果更加明显。保持架采用处于内侧的双列保持架204和处于外侧的单列保持架205，双列保持架204所控制的两列圆柱滚子在外固定挡边、内固定挡边和隔圈206的限位作用下将不易从其上脱落，单列保持架205上的封闭式兜孔使得其与圆柱滚子203结合紧密，圆柱滚子203不会从单列保持架205上掉落，从而使得三列圆柱滚子轴承210安装方便，尤其是对于大型轴承，在较重的大型轴承采用天车吊装时，保持架的保持效果将更加显著。

外圈201的内壁面上的挡边采用一个一体设置、另一个分体设置的结构，此种设计即可以减少一个加工面，有效降低轴承加工的成本；又通过锁定螺钉208的设计使得隔圈206不会相对于外圈201转动。对于高速轧机，如果隔圈206和外圈201发生相对转动，会带来磨损、发热、噪声、振动等一系列问题，这也是本发明要求保护的要点之一。

在外圈201上于双列保持架204的中间位置和隔圈206所对应位置设置润滑油孔是为了更好的对轴承进行润滑，在高速轧机中润滑的关键性尤为突出，一般的轴承在隔圈206上，一般是都不加工润滑孔的；同时由于现有的背衬轴承都是外圈201旋转，因此其润滑孔都设计在了内圈202上，这也是现有的背衬轴承与本发明的明显区别之一。

以某板带轧机为例，工作辊轴承工况条件为径向载荷150kN，轴向载荷20kN，转速为800rpm。径向力原先工作辊轴承为四列圆锥滚子轴承，型号为M224749D-710-710D（外形尺寸为φ120.650×φ174.625×141.288），轴承径向额定动载荷为650kN，当量载荷计算系数X=1，Y=2（圆锥滚子轴承在计算轴承寿命时，其承受的轴向载荷需要当量计算为径向载荷），油润滑极限转速为1500rpm，计算寿命为3478小时。改为三列圆柱滚子轴承加双列角接触球轴承的配置后，三列圆柱滚子轴承（外形尺寸为φ120×φ180×90）径向额定动载荷为560kN，油润滑极限转速为2500rpm，计算寿命为6497小时；双列角接触球轴承（外形尺寸为φ120×φ180×50）轴向额定动载荷为140kN，油润滑极限转速为4000rpm，计算寿命为7145小时。通过上述计算可以看出，更改轴承配置形式后，轧机的速度可以提高2500/1500=1.67倍，轴承寿命提高6497/3478=1.86倍，同时由于减少了轴承更换次数，缩短了停机时间，能够非常明显地为厂家节省成本，创造更多的效益。

在上述实施例中，保持架是由双列保持架和单列保持架构成，在其他实施例中，保持架也可以由三个单列保持架构成。

在上述实施例中，推力轴承为向心推力式角接触球轴承，在其他实施例中，该推力轴承也可以是其他向心推力轴承或推力轴承。

本发明中轴承组件的实施例：本实施例中轴承组件的结构与上述实施例中轴承组件的结构相同，因此不再赘述。

本发明中三列圆柱滚子轴承的实施例：本实施例中三列圆柱滚子轴承的结构与上述实施例中三列圆柱滚子轴承的结构相同，因此不再赘述。

Claims (10)

1.三列圆柱滚子轴承，其特征在于，包括用于过盈装配在轧辊轴上的内圈和同轴套装在内圈外围的外圈，内、外圈之间装配有保持架和装配在保持架上的圆柱滚子，圆柱滚子有三列，同列中各圆柱滚子在内、外圈周向上间隔布置，各列圆柱滚子在内、外圈轴向上间隔排列，并在内圈上设有用于使三列圆柱滚子轴承在轧辊轴上轴向游动的结构。

2.根据权利要求1所述的三列圆柱滚子轴承，其特征在于，保持架由用于控制两列圆柱滚子的双列保持架和用于控制另一列圆柱滚子的单列保持架构成。

3.根据权利要求1所述的三列圆柱滚子轴承，其特征在于，外圈的内壁面上凸设有用于隔开相邻两列圆柱滚子的固定挡边，固定挡边挡止在圆柱滚子的端面位置处。

4.根据权利要求1或2或3所述的三列圆柱滚子轴承，其特征在于，外圈上开设有供润滑油流入内、外圈之间的润滑油孔，润滑油孔处于相邻两列圆柱滚子之间的位置处。

5.轴承组件，其特征在于，包括用于轴向间隔的装配在同一轧辊轴上的三列圆柱滚子轴承和止推轴承，止推轴承为推力轴承或向心推力轴承，三列圆柱滚子轴承包括用于过盈装配在轧辊轴上的内圈和同轴套装在内圈外围的外圈，内、外圈之间装配有保持架和装配在保持架上的圆柱滚子，圆柱滚子有三列，同列中各圆柱滚子在内、外圈周向上间隔布置，各列圆柱滚子在内、外圈轴向上间隔排列，并在内圈上设有用于使三列圆柱滚子轴承在轧辊轴上轴向游动的结构。

6.根据权利要求5所述的轴承组件，其特征在于，保持架由用于控制两列圆柱滚子的双列保持架和用于控制另一列圆柱滚子的单列保持架构成。

7.根据权利要求5所述的轴承组件，其特征在于，外圈的内壁面上凸设有用于隔开相邻两列圆柱滚子的固定挡边，固定挡边挡止在圆柱滚子的端面位置处。

8.轧机，包括轧辊轴及其上装配的轴承组件，其特征在于，轴承组件包括轴向间隔的装配在同一轧辊轴上的三列圆柱滚子轴承和止推轴承，止推轴承为推力轴承或向心推力轴承，三列圆柱滚子轴承包括过盈装配在轧辊轴上的内圈和同轴套装在内圈外围的外圈，内、外圈之间装配有保持架和装配在保持架上的圆柱滚子，圆柱滚子有三列，同列中各圆柱滚子在内、外圈周向上间隔布置，各列圆柱滚子在内、外圈轴向上间隔排列，并在内圈上设有用于使三列圆柱滚子轴承在轧辊轴上轴向游动的结构。

9.根据权利要求8所述的轧机，其特征在于，保持架由用于控制两列圆柱滚子的双列保持架和用于控制另一列圆柱滚子的单列保持架构成。

10.根据权利要求8所述的轧机，其特征在于，外圈的内壁面上凸设有用于隔开相邻两列圆柱滚子的固定挡边，固定挡边挡止在圆柱滚子的端面位置处。