CN104074865A - 滚动轴承及其安装方法 - Google Patents

Abstract

一种滚动轴承包括内圈14，外圈16和多排滚子元件18，20，所述圈上设置滚道，每个滚子元件排设置于滚道之间，滚子元件排的数量N_rows大于等于2。内圈和外圈14，16中的至少一个包括多个部分圈30，32，34，部分圈轴向相互支撑安装，部分圈的数量N_rings定义为N_rings≥N_rows+1。

Description

滚动轴承及其安装方法

技术领域

本发明涉及滚动轴承领域，尤其涉及包括内圈，外圈和至少两排滚子元件的滚动轴承，所述滚子元件例如滚柱，其布置于所述内外圈之间。

更具体地说，本发明涉及大直径滚动轴承领域，尤其是用于风轮机或隧道钻机，如隧道掘进机或挖掘机的大直径滚动轴承。

背景技术

这种滚动轴承通常包括两个圈，内圈，外圈，和至少两列置于所述圈的滚道之间以同时承受轴向和径向作用力的角接触滚柱。这种轴承也可承受升高的倾覆力矩。

为使滚子列径向安装于所述圈之间，通常设置安装开口，其径向穿过一个圈的厚度，并开口到布置于所述圈上的滚道里。密封塞安装于所述开口的内侧并局部形成用于滚子的滚道。

在滚动轴承的承载区存在此种密封塞会引起降低容许的轴向和径向力的问题。此外，所述解决方案的不足之处在于将滚子列装入并固定密封塞，需要大量的操作。此外，在所述环的热处理过程中，该安装开口导致该环的进一步空间变形，特别是对于大直径轴承。

发明内容

本发明的目的是克服这些缺点。

更具体地，本发明的目的在于提供一种生产安装简便、允许承受升高的轴向和/或径向力的滚动轴承。

在一个实施例中，滚动轴承包括一个内圈，一个外圈和多排设置于滚道之间的滚动元件排，所述滚道置于所述圈上，滚动元件的排的数量N_rows大于等于2。内外圈中至少一个包括轴向相互支撑安装的多个部分圈。部分圈的数量N_rings定义为N_rings≥N_rows+1。

一种有利的方式是，所述圈的每个部分圈包括至少一个径向安装面，轴向支撑其他部分圈之一的相应的径向安装面。一种优选的方式，每排的滚动元件在相应的部分圈的径向安装面两侧上轴向延伸。

所述圈的至少一个部分圈可包括用于两个相邻滚动元件排的滚道。在所述条件下，一种有利的方式，所述部分圈可以比所述圈的其他部分环具有更高的机械强度。

在一个实施例中，每排滚动元件与内外圈的相应滚道直接接触。

一种有利的方式，至少所述环的滚道在圆周方向上连续。

一种优选的方式，轴承包括用于组装所述圈的部分圈的装置，可以是，例如，所述安装装置包括至少一个在所述圈厚度内轴向延伸的固定螺钉。

在一个实施例中，滚动元件是适合同时承受径向和轴向应力的角接触滚子。所述圈的至少两个部分圈可各自包括一个导向面，其形成每个滚子端面的支撑。

在一个实施例中，内外圈中的每一个包括轴向相互支撑安装的多个部分圈，每个圈的部分圈的数量定义为N_rings≥N_rows+1。

本发明还涉及一种安装如先前所述的滚动轴承的方法，其中第一排滚动元件安装于所述圈的第一部分圈和另一个圈之间，所述圈的第二部分圈在第一排滚动元件侧上倚靠第一部分圈轴向支撑安装，第二排滚动元件安装于第二部分环和与第一排滚动元件轴向相反的另一个圈之间，然后，所述圈的第三部分圈在第二排滚动元件侧上倚靠第二部分圈轴向支撑安装。

附图说明

阅读实施例的详细说明将更好的理解本发明，附图做出说明但不作为限制，其中：

图1是根据本发明的第一实施例的滚动轴承的轴向半剖视图，并且

图2是根据本发明的第二实施例的滚动轴承的轴向半剖视图。

具体实施方式

在图1中，大直径滚动轴承10可用于特别是风轮机或隧道钻机。滚动轴承10，具有轴12，包括内圈14，外圈16，和置于所述圈之间的两排角接触滚子18，20。内圈14和外圈16同轴，并沿轴承的旋转轴线12轴向延伸。内圈14是整体圈。术语“整体圈”指的是一种圈，其形状是通过机械加工，从管材、棒材、锻造和/或轧制坯移除(车削，矫正)切屑得到。如将在下面更详细地说明，外圈16经过特别设计，以方便将滚子18，20安装于所述圈之间径向限定的环形空间中。

轴承的滚子18，20本身是相同的，并且每一个滚子包括一个外滚动面18a，20a和两个相对的端面18b，18c，20b，20c，它们对应于所述滚子的旋转轴线18d，20d轴向限定了所述外滚动面。在示出的实施例中，滚动面18a，20a是圆柱形的。作为一种替换，该滚动表面可具有球形或对数曲线形轮廓。在示出的实施例中，滚子的旋转轴线18d，20d之间形成的夹角等于90°。每条旋转轴线18d，20d与轴承的轴线12之间形成的夹角约等于45°。作为一种替换，所述角度可以在20°(含)到70°(含)之间。

内圈14为单个工件或单个部件，并包括孔14a，旨在将其安装于机器的框架或结构上(未示出)，并通过两个相对的径向横截面14b，14c轴向限定。内圈14还包括分段的外表面14d，其上形成第一和第二环形内滚子轨道或滚道22，24。滚道22，24本身是关于通过滚子排18，20之间的径向横截面对称的。滚道22，24在圆周方向上连续。每条滚道22，24呈截头圆锥体形，并从圆柱形外表面14d向内部倾斜地延伸。在直线区域，每个滚道22，24具有与每个滚子18，20的滚柱表面18a，20a线性接触的直线内轮廓。

内圈14还包括环形的导向面26，28，其对应于旋转轴线18d，20d，形成在所述外表面14d上，并能够轴向承载滚子外表面18b，20b。导向面26，28本身是关于通过滚子排18，20之间的径向横截面对称的。每个导向面26，28是直线型的，并且垂直于关联的滚道22，24设置，通过凹沟连接到所述滚道的小直径边缘。每个导向面26，28从所述沟倾斜地向外延伸，并连接到内圈的外表面14d。导向面26，28相对于滚子的旋转轴线18d，20d径向延伸。每个导向面26，28和关联的滚道22，24限制出一个沿径向朝向外部的V型凹槽。

外圈16由三个彼此轴向支撑安装的部分圈30，32，34组装形成。外圈16轴向方向上分为三个部分圈30，32，34。部分圈30形成中间圈，两个部分圈32，34形成端圈，它们从两侧轴向支撑所述中间圈。部分圈30至34是整体圈。

各部分圈30，32，34包括圆柱形的外表面30a，32a，34a，各外表面分别被两个相对的径向横截面30b和30c，32b和32c，34b和34c轴向限定。部分圈30轴向支撑安装于与部分圈34相反的一侧上的部分圈32。端圈30的径向面30c直接轴向地支撑中间环32的径向面32b。另一个端环34的径向面34b直接支撑所述中间环的径向面32c。径向面30b，34c形成外圈16的端面，其相对于相应的内圈14的径向面14b，14c轴向偏置。作为一种替换，内外圈的径向面30b和14b，34c和14c可以是共面的。部分圈的外表面30a至34a形成外圈16的圆柱形外表面。

外圈16包括一个由部分圈30至34的孔形成的分段的孔。环形外滚道36，38形成于外圈16的孔中。滚道36，38形成于中间部分圈32的孔中。滚道36，38是关于通过滚子排18，20之间的径向横截面对称的。每个滚道36，38从中间部分圈32的孔中向外部倾斜地延伸，并通过凹沟连接到对应的径向安装面32b，32c的小直径边缘。每个滚道36，38为截头的圆锥体形，并且，在直线区域具有与滚子的滚动表面18a，20a线性接触的直线型内轮廓。内圈的滚道22，24与外圈的滚道36，38是分别平行且相对的，并且关于滚子的旋转轴线18d，20d对称。

外圈16还包括导向面40，42，其相对于旋转轴线18d，20d，形成于外圈16的孔中，并能够轴向移动与滚子的端面18c，20c接触。导向面40，42分别形成在端圈30，34相应的孔中。导向面40，42关于通过滚子排18，20之间的径向横截面对称。每个导向面40，42是直线型的，并且垂直于相关的滚道36，38设置。每个导向面40，42从端部部分圈30，34的孔倾斜地向外延伸，并且通过凹沟连接到所述滚道的小直径边缘。每个导向面40，42相对于滚子的旋转轴线18d，20d径向延伸。每个导向面40，42和相应的滚道36，38限定出一个沿径向朝向内部的V型凹槽。外导向面40，42和内导向面26，28是分别平行且相对的。

内圈的导向面26和滚道22与外圈的导向面40和滚道36确定了将滚子排18设置于其中的第一环形空间。每个滚子18与滚道22，36直接接触安装，并通过导向面26，40横向保持位置。每个导向面26，40构成滚子的端面18b，18c的支撑表面。滚子18在外圈的部分圈30，32的径向安装面30c，32b两侧上轴向延伸。每个径向面30c，32b轴向位于滚子排18的高度上或位置上。

类似的，内圈的导向面28和滚道24与外圈的导向面42和滚道38限定了将滚子排20置于其中的第二环形空间。滚子20与滚道24，38直接接触安装，并通过导向面28，42横向保持位置。滚子20在外圈的部分圈32，34的径向安装面32c，34b两侧上轴向延伸。

轴承10还包括至少一个用于组装外圈的部分圈30至34的固定螺钉44。螺钉44在每个所述部分圈的厚度内径向延伸。为了这个目的，每个部分圈30至34包括用于安装螺钉44的轴向通孔30d至34d。孔34d在部分圈34内具有用于在其内轴向安装螺钉帽的分段外形。孔30c包括用于旋紧螺钉44的螺纹端的螺纹。

外圈16由至少三个不同的部分或部分圈30，32，34组成，这种设计是特别有利的，这是因为在内圈或者外圈的厚度上不再需要提供用于安装滚子18，20的径向孔。因此，外圈的滚道36，38和内圈的滚道22，24在圆周方向上连续。轴承10承受升高的轴向力和径向力。

实施轴承10的装配过程如下。第一步，将第一排滚子18安装到内圈14和外圈的部分圈30之间。滚子排18倚靠滚道22安装，并通过导向面26，40横向保持。随后，在第二步中，移动外圈的部分圈32，从而轴向抵靠部分圈30的径向安装面30c和滚子的滚动表面18a。部分圈32的滚道36因此与滚子排18接触。在第三步中，第二滚子排20安装于部分圈32和内圈14与第一滚子排18轴向相对的一侧上。滚子排20安装于滚道24和38之间。在第四步中，部分圈34倚靠部分圈32的径向安装面32c安装。最后，在第五步中，部分圈32至34通过安装螺钉44组装。

在示出的实施例中，仅中间圈32允许在外圈和两滚子排18，20之间传输轴向和径向力。外滚道36，38设置于外圈16的一个单独的部分环上，即中间环32上。由此，能够想到的是，部分圈32采用比外圈的其他部分圈30，34机械强度更高的材料和/或对所述部分圈32的滚道36，38的提供特别的表面处理。因此，外圈的其他部分圈30，34可以低成本获得，降低了轴承的总成本。另外，如果部分圈32的滚道36，38毁坏需要更换，仅仅更换包括所述滚道的部分圈32即可。

在示出的第一实施例中，轴承10包括两排滚子18，20，轴承接触为O型。在图2示出的第二实施例中，相同元件给出相同标记，轴承10的接触为X型。这里外圈16由一个部件实现并且内圈14包括三个部分圈50，52，54，三者之间以类似于实施例一的方式轴向相互支撑安装。在所述的实施例中，因滚子排18，20的接触是O型的，内圈14和外圈16上的导向面和滚道的轴向布置与前述的实施例相反。在一体形成的外圈16上，导向面40，42轴向位于滚道36，38之间。内圈的滚道22，24形成于中间圈52上，而导向面26，28相应地形成于端部分圈50，54上。

在示出的两个实施例中，仅内圈和外圈中的一个轴向细分为几个部分圈。作为一个变形，可以提供一种轴承，每个内圈和外圈均包括多个装配在一起的区域或部分圈，每个圈的部分圈的数量严格的超过滚子排的数量，滚子排的数量自身至少等于2。对于轴承的每个圈，部分圈的数量N_rings因此定义为N_rings≥N_rows+1，其中N_rows是轴承滚子排的数量并且N_rows≥2。

在示出的实施例中，滚动轴承包括位于圈之间的两排滚动元件。作为一种变形，多个部分组成的圈可以同时保持较大数量的滚子排，部分圈的数量严格超过滚子排的数量。此外，在示出的实施例中，滚动元件为角接触滚柱以同时承受径向和轴向力。作为一种变形，也可不脱离本发明的框架，使用其他类型的滚动元件以承受这种混合应力，如滚珠。在这种情况下，滚动轴承是一种角接触滚珠轴承。作为一种变形，也可提供一种轴承，单纯承受轴向或径向负载。

Claims (13)

1.一种滚动轴承，包括内圈(14)，外圈(16)和多排滚动元件(18，20)，所述圈上设置滚道，每排滚动元件设置在滚道之间，滚动元件的排的数量N_rows大于等于2，其特征在于，内圈和外圈(14，16)中的至少一个包括多个部分圈(30，32，34)，部分圈轴向相互支撑安装，部分圈的数量N_rings定义为N_rings≥N_rows+1。

2.根据权利要求1的滚动轴承，其中所述圈的每个部分圈(30，32，34)包括至少一个径向安装面(30c，32b，32c，34b)，其轴向支撑其他部分圈之一的相应的径向安装面。

3.根据权利要求2的滚动轴承，其中每排滚动元件在相应的部分圈的径向安装面(30c，32b，32c，34b)两侧上轴向延伸。

4.根据前述权利要求任意之一的滚动轴承，其中至少一个所述圈的部分圈(32)包括用于两相邻滚子元件排的两个滚道(36，38)。

5.根据权利要求4所述的滚动轴承，其中所述部分圈具有比所述圈的其他部分圈更高的机械强度。

6.根据前述权利要求任意之一的滚动轴承，其中至少所述圈的滚道在圆周方向上连续。

7.根据前述权利要求任意之一的滚动轴承，其中每排的滚子元件(18，20)与内圈和外圈相应的滚道直接接触。

8.根据前述权利要求任意之一的滚动轴承，包括组装所述圈的部分圈的装置。

9.根据权利要求8的滚动轴承，其中所述组装装置包括至少一个在所述圈厚度内轴向延伸的固定螺钉(44)。

10.根据前述权利要求任意之一的滚动轴承，其中滚动元件为适合同时承受径向和轴向力的角接触滚子。

11.根据权利要求10的滚动轴承，其中所述圈的至少两个部分圈(30，34)的每一个包括导向面(40，42)，所述导向面形成每个滚子的端面的支撑。

12.根据前述权利要求任意之一的滚动轴承，其中内圈和外圈(14，16)各自包括多个轴向相互支撑安装的部分圈，内圈和外圈各自的部分圈的数量定义为N_rings≥N_rows+1。

13.一种安装根据前述权利要求任意之一的滚动轴承的方法，其中第一排滚子元件安装于所述圈的第一部分圈和另一个圈之间，所述圈的第二部分圈在第一排滚子元件侧轴向支撑所述第一部分圈安装，第二排滚子元件安装于第二部分圈和与第一排滚子元件轴向相反的另一个环之间，然后所述圈的第三部分圈在第二排滚子元件侧轴向支撑第二部分圈安装。