CN104791385B - 铁路用密封式圆柱滚子轴承 - Google Patents

Abstract

一种铁路用密封式圆柱滚子轴承，包括：沿轴向的两端均设有挡边的内圈；设在所述内圈外的外圈，所述外圈和内圈之间形成有内腔；位于所述内腔内的滚子，所述滚子可与外圈一起相对内圈沿轴向移动；在所述内腔轴向两侧密封所述内腔的环形密封罩，所述环形密封罩沿轴向的两端分别具有内侧周缘和外侧周缘，所述环形密封罩的内侧周缘固设于所述外圈上；所述环形密封罩的外侧周缘环绕所述挡边并可相对所述挡边转动，所述外圈相对内圈沿轴向移动时，所述环形密封罩可伸缩，同时所述环形密封罩的外侧周缘相对所述挡边在轴向上无相对运动。解决了现有铁路用密封式圆柱滚子轴承的轴向位移较大时密封效果不佳的问题。

Description

铁路用密封式圆柱滚子轴承

技术领域

本发明涉及轴承领域，特别是涉及一种铁路用密封式圆柱滚子轴承（CylindricalRoller Bearing，简称CRB）。

背景技术

如图1所示，现有一种铁路用密封式圆柱滚子轴承包括：沿轴向的两端均设有挡边1a的内圈1；设在内圈1外的外圈2；位于内圈1和外圈2之间的两列圆柱滚子3，圆柱滚子3可与外圈2一起相对内圈1沿轴向移动，外圈2位于中间位置时，每列圆柱滚子3和邻近的挡边1a之间均存在轴向间隙S；用于密封轴承、防止润滑剂从轴承内部泄漏的环形密封罩4，环形密封罩4的一个周缘固定于外圈2上、另一周缘位于挡边1a的径向外侧并与挡边1a之间存在间隙，使得由环形密封罩4实现的密封为非接触式密封。

轴承工作时，结合图1和图2所示，外圈2可以相对内圈1从中间位置沿轴向向左移动，直至到达左极限位置；或者，结合图1和图3所示，外圈2可以相对内圈1从中间位置沿轴向向右移动，直至到达右极限位置。

随着铁路领域的技术发展，要求铁路用密封式圆柱滚子轴承的轴向位移越来越大。若继续采用上述密封式圆柱滚子轴承结构，会出现以下问题：如图2和图3中的A区域所示，由于外圈2相对内圈1沿轴向移动时，外圈1会带着环形密封罩4一起移动，故会导致外圈2相对内圈1移动至左极限或右极限位置时，挡边1a完全位于环形密封罩4之外，即两者在径向均无正对面积，造成环形密封罩4与挡边1a之间存在较大间隙，该间隙会引起泵效应（pumping effect），致使润滑剂泄漏、以及外界污染物进入轴承内，进而降低轴承的寿命。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有铁路用密封式圆柱滚子轴承在外圈轴向位移较大时，密封效果不佳。

为解决上述问题，本发明提供了一种铁路用密封式圆柱滚子轴承，包括：

沿轴向的两端均设有挡边的内圈；

设在所述内圈外的外圈，所述外圈和内圈之间形成有内腔；

位于所述内腔内的滚子，所述滚子可与外圈一起相对内圈沿轴向移动；

在所述内腔轴向两侧密封所述内腔的环形密封罩，所述环形密封罩沿轴向的两端分别具有内侧周缘和外侧周缘，所述环形密封罩的内侧周缘固设于所述外圈上；

所述环形密封罩的外侧周缘环绕所述挡边并可相对所述挡边转动，所述外圈相对内圈沿轴向移动时，所述环形密封罩可伸缩，同时所述环形密封罩的外侧周缘相对所述挡边在轴向上无相对运动。

可选的，所述挡边设有环绕内圈轴线的环形凹槽，所述环形密封罩的外侧周缘嵌设于所述环形凹槽内。

可选的，所述挡边的径向外侧套接有与所述挡边无相对运动的连接套筒，所述连接套筒设有环绕内圈轴线的环形凹槽，所述环形密封罩的外侧周缘嵌设于所述环形凹槽内。

可选的，所述环形密封罩具有弹性，所述外圈相对内圈沿轴向移动时，所述环形密封罩发生弹性变形以使环形密封罩可伸缩。

可选的，所述环形密封罩包括嵌设于所述环形凹槽内的密封圈、与所述外圈固定连接的环形连接部、以及具有弹性且一端与所述密封圈固定连接，另一端与所述环形连接部固定连接的环形罩部。

可选的，所述环形罩部为波纹管；或者，

所述环形罩部具有面向所述内腔的内表面，所述内表面具有多个沿所述环形罩部内侧周缘至外侧周缘方向依次连接、环绕所述内圈轴线的环形齿部。

可选的，所述环形密封罩包括：至少两个相互套设的套筒；

相互套设的相邻两套筒之间密封接触且可沿轴向相对移动。

可选的，所述环形密封罩还包括嵌设于所述环形凹槽内的密封圈，轴向最外侧套筒与所述密封圈固定连接，轴向最内侧套筒与所述外圈固定连接

可选的，所述环形密封罩包括轴向自外向内依次套设的第一套筒、第二套筒及第三套筒；

所述第二套筒轴向外侧的一端设有内翻边、轴向内侧的一端设有外翻边；

所述第一套筒轴向内侧的一端设有与第二套筒的内表面接触并可与第二套筒内翻边相抵持的外翻边，所述第三套筒轴向外侧的一端设有与第二套筒外表面接触并可与第二套筒外翻边相抵持的内翻边；

所述第二套筒轴向外侧的一端设有自外表面径向向外延伸的凸台，沿轴向方向所述第三套筒的内翻边位于所述第二套筒的凸台和外翻边之间。

可选的，所述第一套筒轴向外侧的一端设有自外表面径向向外延伸的凸台，沿轴向方向所述第二套筒的内翻边位于所述第一套筒的凸台和外翻边之间。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

环形密封罩的内侧周缘固设于外圈上、外侧周缘始终相对内圈的挡边在轴向上无相对运动，即使在轴承具有较大轴向位移的情况下，也能够避免挡边完全位于环形密封罩之外、以及环形密封罩与挡边之间存在较大间隙的情况发生，进而能够提高环形密封罩的密封效果。

附图说明

图1是现有一种铁路用密封式圆柱滚子轴承的外圈位于中间位置时沿轴向剖面的局部剖面图；

图2是图1中外圈位于左极限位置时沿轴向剖面的局部剖面图；

图3是图1中外圈位于右极限位置时沿轴向剖面的局部剖面图；

图4是本发明的第一实施例中铁路用密封式圆柱滚子轴承的外圈位于中间位置时沿轴向剖面的局部剖面图；

图5是图4中P区域的放大图；

图6是图4中外圈位于左极限位置时沿轴向剖面的局部剖面图；

图7是本发明的第二实施例中铁路用密封式圆柱滚子轴承的外圈位于中间位置时沿轴向剖面的局部剖面图；

图8是图7中外圈位于左极限位置时沿轴向剖面的局部剖面图；

图9是本发明的第三实施例中铁路用密封式圆柱滚子轴承的外圈位于中间位置时沿轴向剖面的局部剖面图；

图10是图9中环形密封罩及密封圈沿轴向剖面的局部剖面图；

图11是图9中外圈位于左极限位置时沿轴向剖面的局部剖面图。

具体实施方式

结合图4和图5所示，本发明第一实施例的铁路用密封式圆柱滚子轴承包括：

沿轴向的两端均设有挡边11的内圈10；

套设在挡边11径向外侧的连接套筒12，连接套筒12与挡边11无相对运动，连接套筒12的外圆周侧面设有环绕内圈10轴线的环形凹槽110；在其他实施例中，也可以没有连接套筒12，环形凹槽110直接设置在挡边11的外圆周侧面上；

设在内圈10外的外圈20，外圈20和内圈10之间形成有内腔G；

位于内腔G内的滚子30，滚子30可与外圈20一起相对内圈10沿轴向移动；

位于内腔G内的保持架50，保持架50用于将多个滚子30沿周向分隔开；

在内腔G轴向两侧密封内腔G并可相对挡边11转动的环形密封罩40，环形密封罩40沿轴向的两端分别具有内侧周缘和外侧周缘（未标识）。其中，环形密封罩40的内侧周缘固设于外圈20上、外侧周缘环绕挡边11并可相对挡边11转动。外圈20相对内圈10沿轴向移动时，环形密封罩40可伸缩，同时环形密封罩40的外侧周缘相对挡边11在轴向上无相对运动。

具体地，环形密封罩40包括：嵌设于环形凹槽110内的密封圈410；具有弹性且一端与密封圈410固定连接的环形罩部420；环形罩部420的另一端与环形连接部430的一端固定连接，环形连接部430的另一端与外圈20固定连接。在其他实施例中，环形密封罩40中也可以没有环形连接部430，而是由环形罩部420的一端与外圈20直接固定连接。

轴承工作时，外圈20会相对内圈10沿轴向移动。结合图4和图6所示，外圈20相对内圈10从中间位置向左极限位置沿轴向移动的过程中，外圈20会带着环形密封罩40的环形连接部430一起移动，而密封圈410会一直嵌设于内圈10上的环形凹槽110内。由于环形罩部420具有弹性，故在外圈20和内圈10的相对轴向移动的作用下，左侧环形密封罩40的环形罩部420会逐渐收缩，右侧环形密封罩40的环形罩部420会逐渐被拉伸。

轴承工作时，两个环形密封罩40的密封圈410均与环形凹槽110表面接触，使得由环形密封罩40实现的密封为接触式密封。

类似地，外圈20相对内圈10从中间位置向右极限位置沿轴向移动的过程中，两个环形密封罩40的密封圈410也均会与环形凹槽110表面接触。

现有轴承的密封为非接触式密封，而本实施例轴承的密封为接触式密封。比较可知，本实施例的轴承具有更佳的密封效果。而且，即使本实施例的轴承具有较大的轴向位移，也依然具有良好的密封效果。

继续参照图5所示，轴承工作时，外圈20和内圈10会相对转动，使得密封圈410和内圈10会相对转动。由于密封圈410会与内圈10上的环形凹槽110表面接触，故密封圈410会被磨损。由于外圈20相对内圈10沿轴向移动时，环形密封罩40的环形罩部420会发生实时变化的弹性变形，使得施加在密封圈410上的作用力大小和方向也会发生实时变化，故可以使密封圈410的磨损位置发生变化，避免密封圈410的磨损位置始终保持在同一位置，改善了密封圈410的摩擦性能。

在本实施例中，环形罩部420为波纹管。该波纹管的两个管口口径不同，口径较小的管口与密封圈410固定连接，口径较大的管口与环形连接部430固定连接。

环形罩部420可以由金属弹性材料，如黄铜、不锈钢等制成，或者，也可以由非金属弹性材料，如塑料制成。

在本实施例中，环形连接部430的材料可以为钢。在这种情况下，可以以冲压的方式形成环形连接部430。

在本实施例中，密封圈410为O型密封圈。在其他实施例中，密封圈410也可以为其他类型的密封圈。环形凹槽110的形状可根据密封圈410的形状确定，使得轴承工作时密封圈410总是能够嵌设在环形凹槽110内，而不会从环形凹槽110内脱离出来。

在本实施例中，通过注塑成型的方法使密封圈410将环形罩部420的一端紧紧包裹住，以此实现密封圈410和环形罩部420的固定连接。

在本实施例中，两个挡边11中，其中一个挡边11为固定挡边，另一个挡边11为活动挡边，以便于轴承组装。

本发明的第二实施例提供了一种铁路用密封式圆柱滚子轴承，它与第一实施例的铁路用密封式圆柱滚子轴承之间的区别在于环形罩部。

如图7所示，在本实施例中，环形罩部420具有面向内腔G的内表面（未标识），该内表面具有多个沿环形罩部420内侧周缘至外侧周缘方向依次连接、环绕内圈10轴线的环形齿部421。

结合图7和图8所示，外圈20相对内圈10从中间位置向左极限位置沿轴向移动的过程中，左侧环形密封罩40的环形罩部420会逐渐被压缩、且环形罩部420中相邻两个环形齿部421逐渐靠拢，右侧环形密封罩40的环形罩部420会逐渐被拉伸、且环形罩部420中相邻两个环形齿部421逐渐远离。通过在环形罩部420中设置多个环形齿部421，使得环形罩部420具有较好的伸缩变形能力。

概括来讲，上述两个实施例的铁路用密封式圆柱滚子轴承中，均是通过在环形密封罩中设置具有弹性的环形罩部以使环形密封罩具有弹性，进而达到外圈相对内圈沿轴向移动时，环形密封罩可伸缩的目的。

需说明的是，具有弹性的环形密封罩结构并不应局限于所给实施例，它可以为任意在外圈相对内圈沿轴向移动时可通过发生弹性变形，以使环形密封罩达到可伸缩目的的环形部件。这样一来，在外圈相对内圈沿轴向移动时，环形密封罩的内侧周缘能够始终固设于外圈上、外侧周缘能够始终嵌设于环形凹槽内，使得环形密封罩的外侧周缘相对挡边在轴向上无相对运动。

本发明的第三实施例提供了一种铁路用密封式圆柱滚子轴承，它与上述任一实施例的铁路用密封式圆柱滚子轴承之间的区别在于：环形密封罩。

如图9所示，本实施例的环形密封罩40包括：嵌设于环形凹槽110（结合图10所示）内的密封圈410、及三个相互套设的套筒，该三个套筒沿轴向自外向内依次为第一套筒440、第二套筒450、第三套筒460。第一套筒440的一端与密封圈410固定连接，第三套筒460的一端与外圈20固定连接，相互套设的相邻两套筒之间密封接触且可沿轴向相对移动。

如图10所示，第二套筒450轴向外侧的一端设有内翻边T5、轴向内侧的一端设有外翻边T3。第一套筒440轴向内侧的一端设有与第二套筒450内表面密封接触的外翻边T1，第一套筒440的外翻边T1可与第二套筒450的内翻边T5相抵持，以防止第一套筒440和第二套筒450相互脱离。第三套筒460轴向外侧的一端设有与第二套筒450外表面密封接触的内翻边T6，第三套筒460的内翻边T6可与第二套筒450的外翻边T3相抵持，以防止第二套筒450和第三套筒460相互脱离。第二套筒450轴向外侧的一端设有自外表面径向向外延伸的凸台T4，沿轴向方向第三套筒460的内翻边T6位于第二套筒450的凸台T4和外翻边T3之间。

第一套筒440、第二套筒450和第三套筒460组装时，可先将第一套筒440沿A方向穿过第二套筒450的中心孔，此时第一套筒440的外翻边T1可沿第二套筒450的内表面运动，与此同时，第二套筒450的内翻边T5可沿第一套筒440的外表面运动；然后将第一套筒440和第二套筒450穿过第三套筒460的中心孔，此时第二套筒450的外翻边T3可沿第三套筒460的内表面运动，与此同时，第三套筒460的内翻边T6可沿第二套筒450的外表面运动。当然，也可以先将第二套筒450与第三套筒460组装，再将第一套筒440与第二套筒450组装。

以图9中左侧环形密封罩40为例，当外圈20相对内圈10沿轴向向右运动时，第一套筒440、第二套筒450和第三套筒460开始分离，使左侧环形密封罩40逐渐伸长。当左侧环形密封罩40达到最大伸长距离时，第三套筒460的内翻边T6与第二套筒450的外翻边T3相互抵持，从而防止第二套筒450和第三套筒460脱离；与此同时，第二套筒450的内翻边T5与第一套筒440的外翻边T1抵持，从而防止第一套筒440和第二套筒450脱离。

同样以图9中左侧环形密封罩40为例，当外圈20相对内圈10沿轴向向左运动时，第一套筒440、第二套筒450和第三套筒460开始收缩。为了防止相互套设的两个套筒脱离，第一套筒440轴向较外侧的一端设有自外表面径向向外延伸的凸台T2，沿轴向方向第二套筒450的内翻边T5位于第一套筒440的凸台T2和外翻边T1之间；第二套筒450轴向较外侧的一端设有自外表面径向向外延伸的凸台T4，沿轴向方向第三套筒460的内翻边T6位于第二套筒450的凸台T4和外翻边T3之间。在左侧环形密封罩40达到最短收缩距离时，第三套筒460的内翻边T6与第二套筒450的凸台T4抵持，第二套筒450的内翻边T5与第一套筒440的凸台T2抵持。

需说明的是，第一套筒440上的凸台T2以及第二套筒450上的凸台T4均是在第一套筒440、第二套筒450和第三套筒460套设后焊接或冲压得到的。

如前所述，轴承工作时，外圈20会相对内圈10沿轴向移动。结合图9和图11所示，以外圈20相对内圈10从中间位置向左极限位置沿轴向移动为例。在轴向移动过程中，外圈20会带着第三套筒460相对第二套筒450沿轴向移动，接着外圈20和第三套筒460会带着第二套筒450一起相对第一套筒440沿轴向移动，从而使两个环形密封罩40可伸缩；而密封圈410会一直嵌设于内圈10上的环形凹槽110（结合图10所示）内。

外圈20相对内圈10从中间位置向右极限位置沿轴向移动的过程，与外圈20相对内圈10从中间位置向左极限位置沿轴向移动的过程类似，在此不再赘述。

如图10所示，在本实施例中，密封圈410与环形凹槽110表面接触，使得由环形密封罩40实现的密封为接触式密封。

由上述分析可知，本实施例的轴承工作时，密封圈410会始终嵌设于挡边11上的环形凹槽110内，故即使在轴承具有较大轴向位移、且外圈20位于左极限或右极限位置的情况下，也能够避免挡边11完全位于密封罩40之外、以及密封罩40与挡边11之间存在较大间隙的情况发生，进而能够改善密封效果。

在本实施例中，继续参照图10所示，第一套筒440包括：第一圆形套筒单元441；外周缘与第一圆形套筒单元441固定连接、内周缘与密封圈410固定连接的第一环形端盖442。

在本实施例中，第三套筒460包括：沿轴向并排的第二圆形套筒单元461、第二环形端盖462和一端固设于外圈20（结合图9所示）上的第三圆形套筒单元463，第二环形端盖462的内周缘与第二圆形套筒单元461固定连接、外周缘与第三圆形套筒单元463固定连接。

需说明的是，第一套筒440、第二套筒450和第三套筒460的形状并不仅仅局限于本实施例中，也可以设置为其他形状。

另外，在本发明的技术方案中，所述套筒并不能仅限定为圆形套筒，它可指任意沿轴向设有通孔的柱状结构。

在其他实施例中，也可以在环形密封罩中设置三个以外相互套设且相邻两套筒之间密封接触且可沿轴向相对移动的套筒。

本发明中，各实施例采用递进式写法，重点描述与前述实施例的不同之处，各实施例中的相同部分可以参照前述实施例。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (6)

1.一种铁路用密封式圆柱滚子轴承，包括：

沿轴向的两端均设有挡边的内圈；

设在所述内圈外的外圈，所述外圈和内圈之间形成有内腔；

位于所述内腔内的滚子，所述滚子可与外圈一起相对内圈沿轴向移动；

在所述内腔轴向两侧密封所述内腔的环形密封罩，所述环形密封罩沿轴向的两端分别具有内侧周缘和外侧周缘，所述环形密封罩的内侧周缘固设于所述外圈上；

其特征在于，所述环形密封罩的外侧周缘环绕所述挡边并可相对所述挡边转动，所述外圈相对内圈沿轴向移动时，所述环形密封罩可伸缩，同时所述环形密封罩的外侧周缘相对所述挡边在轴向上无相对运动，所述环形密封罩包括：至少两个相互套设的套筒；相互套设的相邻两套筒之间密封接触且可沿轴向相对移动。

2.根据权利要求1所述的铁路用密封式圆柱滚子轴承，其特征在于，所述挡边设有环绕内圈轴线的环形凹槽，所述环形密封罩的外侧周缘嵌设于所述环形凹槽内。

3.根据权利要求1所述的铁路用密封式圆柱滚子轴承，其特征在于，所述挡边的径向外侧套接有与所述挡边无相对运动的连接套筒，所述连接套筒设有环绕内圈轴线的环形凹槽，所述环形密封罩的外侧周缘嵌设于所述环形凹槽内。

4.根据权利要求2或3所述的铁路用密封式圆柱滚子轴承，其特征在于，所述环形密封罩还包括嵌设于所述环形凹槽内的密封圈，轴向最外侧套筒与所述密封圈固定连接，轴向最内侧套筒与所述外圈固定连接。

5.根据权利要求4所述的铁路用密封式圆柱滚子轴承，其特征在于，所述环形密封罩包括轴向自外向内依次套设的第一套筒、第二套筒及第三套筒；

所述第二套筒轴向外侧的一端设有内翻边、轴向内侧的一端设有外翻边；

所述第一套筒轴向内侧的一端设有与第二套筒的内表面接触并可与第二套筒内翻边相抵持的外翻边，所述第三套筒轴向外侧的一端设有与第二套筒外表面接触并可与第二套筒外翻边相抵持的内翻边；

所述第二套筒轴向外侧的一端设有自外表面径向向外延伸的凸台，沿轴向方向所述第三套筒的内翻边位于所述第二套筒的凸台和外翻边之间。

6.根据权利要求5所述的铁路用密封式圆柱滚子轴承，其特征在于，所述第一套筒轴向外侧的一端设有自外表面径向向外延伸的凸台，沿轴向方向所述第二套筒的内翻边位于所述第一套筒的凸台和外翻边之间。