CN106286584A - 一种四列圆锥滚子轴承及保持架的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种四列圆锥滚子轴承及保持架的处理方法，包括两个单列外圈，一个双列外圈，两个双列内圈，四列滚子、四个保持架和卡簧，单列外圈的内表面设置有外滚道，双列外圈的内表面设置有两个外滚道，每个双列内圈的外表面设置有两个内滚道，四列滚子分别装在四个保持架内，两列滚子及所连接的保持架安装在一个双列内圈上，两个双列内圈轴向并排设置，两个双列内圈的连接部套接双列外圈，单列外圈的轴向剖面上，外径呈圆弧状，双列外圈的内孔表面的中间部位设置有卡簧槽，卡簧槽内设置有卡簧，保持架采用特殊工艺处理，工艺原理简单，操作过程灵活，加工处理成本低，质量好，其产品的表面致密性和耐磨性好，环境友好。

Description

一种四列圆锥滚子轴承及保持架的处理方法
技术领域
本发明涉及轴承领域，特别是涉及一种四列圆锥滚子轴承及保持架的处理方法。
背景技术
四列圆锥滚子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，一般来说在轴承配置中不需要另外的推力轴承，已成功地使用在轧钢速度为低速至中速的轧钢机的工作辊以及开坯机的轧辊中。由于四列圆锥滚子轴承的设计，这种轴承必须作为完整轴承安装在轧辊轴承座上，为了能够快速更换轧辊，这种轴承在轧辊轴颈上必须松配合。松配合的缺点是内圈在主载荷条件下在其基座上蠕动，通常会引起硬度比轴承圈低的基座的磨损，并且当轧辊辊颈与轴承内径之间采取过渡配合或间隙配合安装时，缝隙内的油污及微小杂质加快了辊颈与轴承内径表面的磨损速度，影响轧机的运行质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种组装方便，承载能力强，并能降低磨损的四列圆锥滚子轴承及保持架的处理方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种四列圆锥滚子轴承，包括两个单列外圈7，一个双列外圈5，两个双列内圈8，四列滚子1、四个保持架2和卡簧4，所述单列外圈7的内表面设置有外滚道，所述双列外圈5的内表面设置有两个外滚道，每个所述双列内圈8的外表面设置有两个内滚道，所述四列滚子1分别装在四个所述保持架2内，两列所述滚子1及所连接的所述保持架2安装在一个所述双列内圈8上，两个所述双列内圈8轴向并排设置，两个所述双列内圈8的连接部套接所述双列外圈5，所述单列外圈7的轴向剖面上，外径呈圆弧状，所述双列外圈5的内孔表面的中间部位设置有卡簧槽，所述卡簧槽内设置有所述卡簧4。
可选的，所述内圈内孔表面设置有螺旋线形状的凹槽。
所述保持架2处理方法，包括下列步骤：
(1)、氮化处理：将钢制轴承保持架2在空气炉中预热，在240～245℃温度下其金属表面与空气中的氧发生氧化反应，生成铁的氧化物，氧化会促进后续处理中氮的渗入，有利于氮化物的形成；经过氧化处理的轴承保持架2表面比不经过处理的表面氮化渗层的深度更深；预热时间为10～15min，过长的预热时间会形成较厚的氧化层，对后续处理不利，预热还会使轴承保持架2外观均匀一致，不产生表面缺陷；然后将钢制轴承保持架2放入610～620℃的氮化基盐浴中停留80～90min，氮化基盐包括K2CO3的多种碳酸盐与尿素的混合物，高温下两者合成使其盐浴中形成20％-23％以上的氰酸根，在工作温度下氰酸根发生分解，产生活性氮原子渗入金属表面，形成化合物层和扩散层，其中化合物层为Fe3N或Fe4N，同时氰酸根分解产生的CO分解出碳原子渗入轴承保持架2表面，形成碳化物或固溶体；氮化基盐高温熔化存在的氰根通过补充调整盐方式，调整氮化基盐，其成分为有机缩合物，将CO32-转变为CNO-，使之恢复到原始的氰酸根状态，恢复活性，防止产生公害；轴承保持架2在盐浴中渗层的形成过程与通常的元素渗入规律一样，包括分解、吸附和扩散过程；首先是分解，氰酸根在氮化基盐的工作温度下，分解出活性的N原子和碳原子，活性氮原子浓度的高低取决于氮化基盐盐浴中氰酸根含量的高低和氮化温度的高低；其次是吸附，是活性氮原子和碳原子向金属表面吸附，金属表面氮的浓度逐渐升高，与金属表面形成浓度差，这种浓度差会促使氮原子和碳原子向金属内部扩散；最后是扩散，氮原子和碳原子的半径比铁原子的半径小，氮原子和碳原子在铁原子的点阵间隙中进行扩散；
(2)、氧化处理：在氮化处理结束后将轴承保持架2放入350～375℃的氧化盐盐浴中停留5～9min，然后进行冷水冲洗；氧化盐与轴承保持架2上微量的氮化基盐中的氰根发生氧化反应，生成氰酸根，然后使用冷水进行冲洗，冲洗后水中氰根含量低于排放标准要求，不会对环境造成污染，轴承保持架2经过流水清洗后自然干燥或吹干；轴承保持架2在经过氮化工序处理后在氧化盐盐浴中保温时会在表面形成氧化膜，氧化膜为铁的氧化物Fe3O4，是一种致密的黑色氧化物，能有效提高钢铁材料的耐腐蚀性；
(3)、光饰或抛光处理：氮化和氧化处理后，将轴承保持架2放入光饰或抛光设备中，与磨料或光饰材料混合后，在振动或旋转状态下对轴承保持架2表面进行抛光处理，消除疏松层对保持架2表面质量的影响；将轴承保持架2水平放入装有加工介质的容器中，通过主轴的回转运动和容器的往复运动，使磨块与保持架2表面之间产生一定的相对运动和相互作用力，游离的磨块对工件表面产生碰撞、滚压、滑擦和刻划的微量磨削作用，实现对轴承保持架2的去毛刺和表面光整加工，提高表面质量，改善物理力学性能；在磨块和保持架2之间添加由羟基硅酸盐组分构成的纳米级的矿石粉体组合物的ART粉体材料，该粉体材料是多种天然矿石超细粉体添加催化剂的混合物，无毒副作用，在常温下化学成份稳定；通过油、油脂、水、气体和化学转化膜多种载体将微量的ART粉体输送到金属摩擦表面，在摩擦力的作用下，清理摩擦表面的同时进行超精细研磨，利用摩擦产生的瞬时高温高压及超细的金属磨粒发生微冶金过程；在金属摩擦表面形成类金属陶瓷孕育层，随磨斑的不断扩大，最终形成类金属微晶陶瓷保护层；整个过程是在金属摩擦表面动态地、自调节地、不断地、有选择性地修复和补偿金属表面的摩擦磨损；随着类金属微晶陶瓷层的不断形成，磨损不断得到补偿，摩擦表面粗糙度值降低，使摩擦释放的能量降低，最终在失去热动力学条件下自修复停止，此时的金属摩擦副已由金属—金属的摩擦，改变成类金属微晶陶瓷层—类金属微晶陶瓷层的摩擦；
(4)、再次氧化处理：再次将抛光处理后的轴承保持架2放入350～375℃的与步骤(2)相同的氧化盐盐浴中，停留5～9min，然后进行冷水冲洗，轴承保持架2经过流水清洗后自然干燥或吹干；再次氧化处理后的轴承保持架2表面形成致密的氧化层，氧化层为铁的氧化物Fe3O4，是一种致密的黑色氧化物，能有效提高钢铁材料的耐腐蚀性；再次氧化处理不仅在工件的表面形成氧化层，而且还有一部分氧原子以间隙形式溶入化合物晶格中，使表面钝化，改善表面的耐蚀性。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
1、与常规轴承相比，取消了外隔圈及内隔圈，减少了轴承零件，简化了安装程序，并且长期使用过程中，游隙加大后，可以研磨轴承端面，以达到调整游隙的目的；
2、该轴承滚子长度增加，额定动载荷提高了6.3％；
3、轴承内圈内孔表面增加了螺旋线，当轧辊辊颈与轴承内径之间采取过渡配合或间隙配合安装时，缝隙内的油污及微小杂质可以从螺旋线排出，减轻辊颈与轴承内径表面磨损，提高轧机运行质量。
4、保持架的处理工艺原理简单，操作过程灵活，加工处理成本低，质量好，其产品的表面致密性和耐磨性好，环境友好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的四列圆锥滚子轴承及保持架2的处理方法的结构示意图；
图中，1、滚子 2、保持架 3、油孔 4、卡簧 5、双列外圈 6、油道 7、单列外圈 8、双列内圈
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
四列圆锥滚子轴承及保持架2的处理方法，包括两个单列外圈7，一个双列外圈5，两个双列内圈8，四列滚子1、四个保持架2和卡簧4，所述单列外圈7的内表面设置有外滚道，所述双列外圈5的内表面设置有两个外滚道，每个所述双列内圈8的外表面设置有两个内滚道，所述四列滚子1分别装在四个所述保持架2内，两列所述滚子1及所连接的所述保持架2安装在一个所述双列内圈8上，两个所述双列内圈8轴向并排设置，两个所述双列内圈8的连接部套接所述双列外圈5，所述单列外圈7的轴向剖面上，外径呈圆弧状，所述双列外圈5的内孔表面的中间部位设置有卡簧槽，所述卡簧槽内设置有所述卡簧4。
所述双列外圈5与所述单列外圈7之间设置有油道6，所述油道中设置有贯穿所述双列外圈与所述单列外圈7的油孔3。
所述内圈内孔表面设置有螺旋线形状的凹槽；当轧辊辊颈与轴承内径之间采取过渡配合或间隙配合安装时，凹槽内的油污及微小杂质可以从螺旋线排出，减轻辊颈与轴承内径表面磨损，提高轧机运行质量。
所述保持架2的处理方法，包括下列步骤：
(1)、氮化处理：将钢制轴承保持架2在空气炉中预热，在240～245℃温度下其金属表面与空气中的氧发生氧化反应，生成铁的氧化物，氧化会促进后续处理中氮的渗入，有利于氮化物的形成；经过氧化处理的轴承保持架2表面比不经过处理的表面氮化渗层的深度更深；预热时间为10～15min，过长的预热时间会形成较厚的氧化层，对后续处理不利，预热还会使轴承保持架2外观均匀一致，不产生表面缺陷；然后将钢制轴承保持架2放入610～620℃的氮化基盐浴中停留80～90min，氮化基盐包括K2CO3的多种碳酸盐与尿素的混合物，高温下两者合成使其盐浴中形成20％-23％以上的氰酸根，在工作温度下氰酸根发生分解，产生活性氮原子渗入金属表面，形成化合物层和扩散层，其中化合物层为Fe3N或Fe4N，同时氰酸根分解产生的CO分解出碳原子渗入轴承保持架2表面，形成碳化物或固溶体；氮化基盐高温熔化存在的氰根通过补充调整盐方式，调整氮化基盐，其成分为有机缩合物，将CO32-转变为CNO-，使之恢复到原始的氰酸根状态，恢复活性，防止产生公害；轴承保持架2在盐浴中渗层的形成过程与通常的元素渗入规律一样，包括分解、吸附和扩散过程；首先是分解，氰酸根在氮化基盐的工作温度下，分解出活性的N原子和碳原子，活性氮原子浓度的高低取决于氮化基盐盐浴中氰酸根含量的高低和氮化温度的高低；其次是吸附，是活性氮原子和碳原子向金属表面吸附，金属表面氮的浓度逐渐升高，与金属表面形成浓度差，这种浓度差会促使氮原子和碳原子向金属内部扩散；最后是扩散，氮原子和碳原子的半径比铁原子的半径小，氮原子和碳原子在铁原子的点阵间隙中进行扩散；
(2)、氧化处理：在氮化处理结束后将轴承保持架2放入350～375℃的氧化盐盐浴中停留3～4min，然后进行冷水冲洗；氧化盐与轴承保持架2上微量的氮化基盐中的氰根发生氧化反应，生成氰酸根，然后使用冷水进行冲洗，冲洗后水中氰根含量低于排放标准要求，不会对环境造成污染，轴承保持架2经过流水清洗后自然干燥或吹干；轴承保持架2在经过氮化工序处理后在氧化盐盐浴中保温时会在表面形成氧化膜，氧化膜为铁的氧化物Fe3O4，是一种致密的黑色氧化物，能有效提高钢铁材料的耐腐蚀性；
(3)、光饰或抛光处理：氮化和氧化处理后，将轴承保持架2放入光饰或抛光设备中，与磨料或光饰材料混合后，在振动或旋转状态下对轴承保持架2表面进行抛光处理，消除疏松层对保持架2表面质量的影响；将轴承保持架2水平放入装有加工介质的容器中，通过主轴的回转运动和容器的往复运动，使磨块与保持架2表面之间产生一定的相对运动和相互作用力，游离的磨块对工件表面产生碰撞、滚压、滑擦和刻划的微量磨削作用，实现对轴承保持架2的去毛刺和表面光整加工，提高表面质量，改善物理力学性能；在磨块和保持架2之间添加由羟基硅酸盐组分构成的纳米级的矿石粉体组合物的ART粉体材料，该粉体材料是多种天然矿石超细粉体添加催化剂的混合物，无毒副作用，在常温下化学成份稳定；通过油、油脂、水、气体和化学转化膜多种载体将微量的ART粉体输送到金属摩擦表面，在摩擦力的作用下，清理摩擦表面的同时进行超精细研磨，利用摩擦产生的瞬时高温高压及超细的金属磨粒发生微冶金过程；在金属摩擦表面形成类金属陶瓷孕育层，随磨斑的不断扩大，最终形成类金属微晶陶瓷保护层；整个过程是在金属摩擦表面动态地、自调节地、不断地、有选择性地修复和补偿金属表面的摩擦磨损；随着类金属微晶陶瓷层的不断形成，磨损不断得到补偿，摩擦表面粗糙度值降低，使摩擦释放的能量降低，最终在失去热动力学条件下自修复停止，此时的金属摩擦副已由金属—金属的摩擦，改变成类金属微晶陶瓷层—类金属微晶陶瓷层的摩擦；
(4)、再次氧化处理：再次将抛光处理后的轴承保持架2放入350～375℃的与步骤(2)相同的氧化盐盐浴中，停留5～9min，然后进行冷水冲洗，轴承保持架2经过流水清洗后自然干燥或吹干；再次氧化处理后的轴承保持架2表面形成致密的氧化层，氧化层为铁的氧化物Fe3O4，是一种致密的黑色氧化物，能有效提高钢铁材料的耐腐蚀性；再次氧化处理不仅在工件的表面形成氧化层，而且还有一部分氧原子以间隙形式溶入化合物晶格中，使表面钝化，改善表面的耐蚀性。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种四列圆锥滚子轴承，其特征在于：包括两个单列外圈(7)，一个双列外圈(5)，两个双列内圈(8)，四列滚子(1)、四个保持架(2)和卡簧(4)，所述单列外圈(7)的内表面设置有外滚道，所述双列外圈(5)的内表面设置有两个外滚道，每个所述双列内圈(8)的外表面设置有两个内滚道，所述四列滚子(1)分别装在四个所述保持架(2)内，两列所述滚子(1)及所连接的所述保持架(2)安装在一个所述双列内圈(8)上，两个所述双列内圈(8)轴向并排设置，两个所述双列内圈(8)的连接部套接所述双列外圈(5)，所述单列外圈(7)的轴向剖面上，外径呈圆弧状，所述双列外圈(5)的内孔表面的中间部位设置有卡簧槽，所述卡簧槽内设置有所述卡簧(4)。
2.根据权利要求1所述的四列圆锥滚子轴承，其特征在于：所述内圈内孔表面设置有螺旋线形状的凹槽。
3.一种四列圆锥滚子轴承中保持架的处理方法，其特征在于：所述保持架为权利要求1或2所述的保持架(2)，所述方法包括下列步骤：
(1)、氮化处理：将钢制轴承保持架(2)在空气炉中预热，在240～245℃温度下其金属表面与空气中的氧发生氧化反应，生成铁的氧化物，氧化会促进后续处理中氮的渗入，有利于氮化物的形成；经过氧化处理的轴承保持架(2)表面比不经过处理的表面氮化渗层的深度更深；预热时间为10～15min，过长的预热时间会形成较厚的氧化层，对后续处理不利，预热还会使轴承保持架(2)外观均匀一致，不产生表面缺陷；然后将钢制轴承保持架(2)放入610～620℃的氮化基盐浴中停留80～90min，氮化基盐包括K2CO3的多种碳酸盐与尿素的混合物，高温下两者合成使其盐浴中形成20％-23％以上的氰酸根，在工作温度下氰酸根发生分解，产生活性氮原子渗入金属表面，形成化合物层和扩散层，其中化合物层为Fe3N或Fe4N，同时氰酸根分解产生的CO分解出碳原子渗入轴承保持架(2)表面，形成碳化物或固溶体；氮化基盐高温熔化存在的氰根通过补充调整盐方式，调整氮化基盐，其成分为有机缩合物，将CO32-转变为CNO-，使之恢复到原始的氰酸根状态，恢复活性，防止产生公害；轴承保持架(2)在盐浴中渗层的形成过程与通常的元素渗入规律一样，包括分解、吸附和扩散过程；首先是分解，氰酸根在氮化基盐的工作温度下，分解出活性的N原子和碳原子，活性氮原子浓度的高低取决于氮化基盐盐浴中氰酸根含量的高低和氮化温度的高低；其次是吸附，是活性氮原子和碳原子向金属表面吸附，金属表面氮的浓度逐渐升高，与金属表面形成浓度差，这种浓度差会促使氮原子和碳原子向金属内部扩散；最后是扩散，氮原子和碳原子的半径比铁原子的半径小，氮原子和碳原子在铁原子的点阵间隙中进行扩散；
(2)、氧化处理：在氮化处理结束后将轴承保持架(2)放入350～375℃的氧化盐盐浴中停留3～4min，然后进行冷水冲洗；氧化盐与轴承保持架(2)上微量的氮化基盐中的氰根发生氧化反应，生成氰酸根，然后使用冷水进行冲洗，冲洗后水中氰根含量低于排放标准要求，不会对环境造成污染，轴承保持架(2)经过流水清洗后自然干燥或吹干；轴承保持架(2)在经过氮化工序处理后在氧化盐盐浴中保温时会在表面形成氧化膜，氧化膜为铁的氧化物Fe3O4，是一种致密的黑色氧化物，能有效提高钢铁材料的耐腐蚀性；
(3)、光饰或抛光处理：氮化和氧化处理后，将轴承保持架(2)放入光饰或抛光设备中，与磨料或光饰材料混合后，在振动或旋转状态下对轴承保持架(2)表面进行抛光处理，消除疏松层对保持架(2)表面质量的影响；将轴承保持架(2)水平放入装有加工介质的容器中，通过主轴的回转运动和容器的往复运动，使磨块与保持架(2)表面之间产生一定的相对运动和相互作用力，游离的磨块对工件表面产生碰撞、滚压、滑擦和刻划的微量磨削作用，实现对轴承保持架(2)的去毛刺和表面光整加工，提高表面质量，改善物理力学性能；在磨块和保持架(2)之间添加由羟基硅酸盐组分构成的纳米级的矿石粉体组合物的ART粉体材料，该粉体材料是多种天然矿石超细粉体添加催化剂的混合物，无毒副作用，在常温下化学成份稳定；通过油、油脂、水、气体和化学转化膜多种载体将微量的ART粉体输送到金属摩擦表面，在摩擦力的作用下，清理摩擦表面的同时进行超精细研磨，利用摩擦产生的瞬时高温高压及超细的金属磨粒发生微冶金过程；在金属摩擦表面形成类金属陶瓷孕育层，随磨斑的不断扩大，最终形成类金属微晶陶瓷保护层；整个过程是在金属摩擦表面动态地、自调节地、不断地、有选择性地修复和补偿金属表面的摩擦磨损；随着类金属微晶陶瓷层的不断形成，磨损不断得到补偿，摩擦表面粗糙度值降低，使摩擦释放的能量降低，最终在失去热动力学条件下自修复停止，此时的金属摩擦副已由金属—金属的摩擦，改变成类金属微晶陶瓷层—类金属微晶陶瓷层的摩擦；
(4)、再次氧化处理：再次将抛光处理后的轴承保持架(2)放入350～375℃的与步骤(2)相同的氧化盐盐浴中，停留5～9min，然后进行冷水冲洗，轴承保持架(2)经过流水清洗后自然干燥或吹干；再次氧化处理后的轴承保持架(2)表面形成致密的氧化层，氧化层为铁的氧化物Fe3O4，是一种致密的黑色氧化物，能有效提高钢铁材料的耐腐蚀性；再次氧化处理不仅在工件的表面形成氧化层，而且还有一部分氧原子以间隙形式溶入化合物晶格中，使表面钝化，改善表面的耐蚀性。
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