CN106321624B - 圆锥滚子轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轴承技术领域，尤其涉及一种圆锥滚子轴承。该圆锥滚子轴承包括外圈和至少一个内圈，在外圈与各内圈之间的圆锥滚道中均设有多个第一滚子和多个第二滚子，通过保持架固定第一滚子和第二滚子，使得第一滚子和第二滚子能够分别绕着其自身的中心轴线转动，其中第一滚子的端面的与内圈接触的部位的材料的硬度小于第二滚子的端面的与内圈接触的部位的材料的硬度。通过采用上述技术方案，本发明提供了一种在圆锥滚子轴承使用一段时间之后能够根据圆锥滚子轴承所承受的轴向负荷的大小来调整与内圈接触的滚子数量，进而实现了能耗小、工作温度低且启动时转矩小的圆锥滚子轴承。

Description

圆锥滚子轴承

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，尤其涉及一种圆锥滚子轴承。

背景技术

在如图1所示的现有的圆锥滚子轴承(双列圆锥滚子轴承)中，在外圈1和内圈2之间通过保持架4固定有两列滚子3，在两列滚子3之间设置有用于调整该圆锥滚子轴承的轴向游隙的分隔件5。通常，各滚子3采用相同的形状和尺寸且各滚子3也采用同样的材料制成。在上述现有的圆锥滚子轴承的构造中，无论圆锥滚子轴承承受的轴向负荷的大小如何，由于所有滚子3的端面始终均与内圈2保持接触，因而在滚子3与内圈2产生相对运动(转动)的过程中会产生大量的热并且摩擦力矩大，导致了圆锥滚子轴承的能耗增加、工作温度高且圆锥滚子轴承启动时所需的转矩增大。

因此，需要提供一种改进的圆锥滚子轴承来解决上述问题。

发明内容

基于上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供了一种能耗小、工作温度低且启动时转矩小的圆锥滚子轴承。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案。

本发明提供一种如下的圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承包括外圈和至少一个内圈，在所述外圈与各所述内圈之间的圆锥滚道中均设有多个第一滚子和多个第二滚子，通过保持架固定所述第一滚子和所述第二滚子，使得所述第一滚子和所述第二滚子能够分别绕着其自身的中心轴线转动，所述第一滚子的端面的与所述内圈接触的部位的材料的硬度小于所述第二滚子的端面的与所述内圈接触的部位的材料的硬度。

优选地，所述第一滚子具有滚子主体和安装于所述滚子主体的环状的插入圈，所述第一滚子的端面的与所述内圈接触的部位始终位于所述插入圈，并且所述第一滚子的滚子主体的材料的硬度大于所述插入圈的材料的硬度。

更优选地，所述第二滚子的材料与所述第一滚子的滚子主体的材料相同。

进一步优选地，在所述第一滚子中，所述插入圈的材料为铜，所述滚子主体的材料为钢。

另外，优选地，在所述外圈和各所述内圈之间的所述圆锥滚道中，沿着所述内圈的周向交替地设置所述第一滚子和所述第二滚子，使所述第一滚子和所述第二滚子的数量相等。

此外，优选地，所述滚子主体设置有供所述插入圈插入的端面槽，所述插入圈与所述端面槽在形状和尺寸上相匹配。

更优选地，所述插入圈的径向上的外表面的两端缘分别设置有插入圈唇部和凸缘部，所述插入圈唇部和所述凸缘部均从所述外表面突出，从而在所述插入圈唇部和所述凸缘部之间形成有凹部，所述端面槽的径向上的内表面设置有与所述凹部相匹配的槽唇部，所述槽唇部具有从所述内表面突出的突起形状。

进一步优选地，在所述第一滚子的滚子主体的沿着所述中心轴线的截面中，所述突起形状为梯形形状，该梯形形状的彼此平行的边中的较长的边位于所述内表面上。

从本发明的圆锥滚子轴承的工作过程来看，优选地，所述第一滚子和所述第二滚子被构造成：在所述第一滚子的插入圈磨耗后，在所述圆锥滚子轴承未受到轴向负荷或受到较小的轴向负荷时，所述第一滚子的所述插入圈不与所述内圈接触，所述第二滚子与所述内圈接触；在所述圆锥滚子轴承受到较大的轴向负荷时，所述第一滚子的插入圈和所述第二滚子均与所述内圈接触。

通过采用上述技术方案，本发明提供了一种在圆锥滚子轴承使用一段时间之后能够根据圆锥滚子轴承所承受的轴向负荷的大小来调整与内圈接触的滚子数量，进而实现了能耗小、工作温度低且启动时转矩小的圆锥滚子轴承。

附图说明

图1是根据现有技术的圆锥滚子轴承的截面图；

图2是根据本发明的一实施方式的圆锥滚子轴承的立体图；

图3是图2中的圆锥滚子轴承的区域A的局部放大图；

图4是图2中的圆锥滚子轴承所采用的第一滚子的立体图；

图5A是图4中的第一滚子中的插入圈的立体图，图5B是图4中的第一滚子的截面立体图，其示出了第一滚子的端面槽；

图6A是图5A中的插入圈的截面立体图，图6B是图5B中的第一滚子的设置有端面槽的部分的截面图。

附图标记说明

1 外圈 2 内圈 3 滚子 4 保持架

5 间隔件 10 外圈 20 内圈 31 第一滚子

32 第二滚子 40 保持架 50 间隔件 311 滚子主体

312 端面 313 插入圈 3131 插入圈唇部 3132 凸缘部

3133 凹部 314 端面槽 3141 槽唇部

具体实施方式

以下将结合说明书附图具体说明本发明的具体实施方式。需要说明的是，各附图均是示意性的；并且各附图中的相同结构或组件采用相同的附图标记进行表示。

如图2和图3所示，根据本发明的一实施方式的圆锥滚子轴承为双列圆锥滚子轴承。该双列圆锥滚子轴承包括外圈10以及在该轴承的轴向上间隔设置的两个内圈20，在外圈10与各内圈20之间的圆锥滚道中设置有两列滚子，该两列滚子分别沿着整个圆周配置在外圈10与内圈20之间的圆锥滚道中。通过保持架40固定各滚子，使得各滚子能够分别绕着其自身的中心轴线转动。另外，在两列滚子之间设置有间隔件50，该间隔件50用于调整轴承的轴向游隙。在本实施方式的圆锥滚子轴承中，两个内圈20的结构相同、两个内圈20与外圈10形成的圆锥滚道以及在圆锥滚道中配置的两列滚子具有对称的结构和配置。因此，以下在本实施方式中仅以该双列圆锥滚子轴承的一侧结构为例进行说明。

在根据本实施方式的双列圆锥滚子轴承的一侧结构中，在内圈20与外圈10之间的圆锥滚道中设置的一列滚子包括沿着内圈20的周向交替地设置的第一滚子31和第二滚子32。如图4所示，第一滚子31具有圆柱状的滚子主体311和安装于该滚子主体31的环状的插入圈313，插入圈313设置于第一滚子31的用于与内圈20接触的端面312(与图1中的左侧滚子3的左端面和右侧滚子3的右端面对应，即轴承的径向外侧的端面)，使该端面312与内圈20的接触部位始终位于插入圈313上；而第二滚子32可以是现有技术中常用的滚子。另外，在本实施方式中，第一滚子31和第二滚子32的数量相等，安装有插入圈313的第一滚子31与第二滚子32的形状和尺寸也均相同。这样，在本实施方式的圆锥滚子轴承的安装完成之后，当圆锥滚子轴承开始受到轴向负荷时，所有第一滚子31的端面312和所有第二滚子32的端面均与内圈20实现点接触，随着圆锥滚子轴承受到的轴向负荷逐渐增大，由于第一滚子31的端面312和第二滚子32的端面产生变形使得上述点接触变成面接触，该面接触的接触区域为大致椭圆形，而第一滚子31的端面312与内圈20的接触点以及大致椭圆形的接触区域始终限定在插入圈313上，这样限定的具体原因在下面进行具体说明。

进一步地，在本实施方式中，插入圈313采用铜制造而滚子主体311采用钢制造、即插入圈313的材料比滚子主体311的材料的硬度低。第二滚子32采用与滚子主体311相同的钢制成，这样也保证了第二滚子32也比第一滚子31的插入圈313的硬度大。在圆锥滚子轴承最初受到轴向负荷的情况下，第一滚子31和第二滚子32相对于内圈20转动，由于第一滚子31的端面312和第二滚子32的端面均与内圈20接触，因此在第一滚子31和第二滚子32与内圈20之间由于相对转动而产生摩擦，第一滚子31的插入圈313以及第二滚子32的端面产生磨耗。但是由于第一滚子31的插入圈313的材料的硬度低，因此在经过一段时间之后，插入圈313磨耗程度大于第二滚子32的与内圈20接触的端面的磨耗程度。因此，在这之后的工作过程中，在圆锥滚子轴承开始受到较小轴向负荷的情况下，仅第二滚子32的端面与内圈20接触而通过第二滚子32支撑轴向负荷；随着轴向负荷增大，第二滚子32由于轴向负荷而产生的变形变大，导致第一滚子31的磨耗程度大的插入圈313与内圈20接触，这时才通过第一滚子31和第二滚子32共同支撑轴向负荷。在上述工作过程中，由于在较小的轴向负荷条件下，仅第二滚子32与内圈20接触，因此产生的摩擦力矩小、发热量少，这样使得圆锥滚子轴承在启动时所需的转矩小并且在受到较小的轴向负荷时的工作温度低。

无论轴向负荷的大小如何变化，只要第一滚子31的端面312与内圈20彼此接触，它们的接触点/接触区域均位于插入圈313上，则在第一滚子31中，始终是插入圈313受到磨耗。而由于插入圈313的硬度低于第二滚子32的硬度，因此能够保证插入圈313的磨耗程度始终大于第二滚子32的磨耗程度，因而能够容易实现如下的过程：在使用一段时间之后，即在插入圈313磨耗后，在较小的轴向负荷条件下，仅第二滚子32与内圈20接触，随着轴向负荷逐渐增大内圈20才与第一滚子31的插入圈313接触。

图5A、图5B、图6A和图6B示出了在本实施方式中采用的插入圈313和与该插入圈313配合的端面槽314的结构和形状。其中，端面槽314设置在第一滚子31的与内圈20接触的端面312上、即设置在滚子主体311的端面上。插入圈313与端面槽314不仅在形状和尺寸上相匹配，而且插入圈313的在该端面312的径向上的两个外表面(径向内侧表面和径向外侧表面)的形状与端面槽314的在端面312的径向上的两个内表面(径向内侧表面和径向外侧表面)的形状相匹配，因此插入圈313可以被牢固地装配到端面槽314中。

如图6A和图6B所示，插入圈313的外表面的两端缘(即，外表面的沿滚子主体311的轴向的端缘)分别沿着整个圆周设置有插入圈唇部3131以及凸缘部3132，插入圈唇部3131和凸缘部3132均从插入圈313的两个外表面突出，即在插入圈唇部3131和凸缘部3132之间设置有凹部3133。对应地，端面槽314的两个内表面均设置有与插入圈313的凹部3133相匹配的槽唇部3141，槽唇部3141具有从端面槽314的两个内表面突出的突起形状。这样，当将插入圈313压入第一滚子31的端面312上的端面槽314中后，插入圈313的凹部3133与端面槽314的槽唇部3141彼此配合，由于槽唇部3141与插入圈唇部3131和凸缘部3132的卡合使得插入圈313牢固地固定于槽唇部314，防止插入圈313在槽唇部314中晃动。

参见图6B，在本实施方式中，在滚子主体311的沿着中心轴线的截面中，槽唇部3141的突起形状为梯形形状，该梯形形状的彼此平行的边中的较长的边位于端面槽314的内表面上。

另外需要进一步说明的是：

(1)虽然在图中仅示出了两列圆锥滚子轴承，但是本发明并不限于此。而是可以将本发明的技术应用于单列圆锥滚子轴承、四列或更多列圆锥滚子轴承。

(2)虽然在图中所示的实施方式中，在内圈20与外圈10之间的圆锥滚道中设置的一列滚子包括沿着内圈20的周向交替地设置的第一滚子31和第二滚子32，使得第一滚子31和第二滚子32的数量相等，但是本发明并不限于此。而是可以根据实际需要在一列滚子中采用不同的排列方式设置第一滚子31和第二滚子32，而第一滚子31和第二滚子32的数量也不是必须相等。例如，在需要圆锥滚子轴承始终承受较小轴向负荷的情况下，可以使第二滚子32的数量小于第一滚子31的数量。

(3)虽然在图中仅示出了插入圈313和端面槽314的一个优选的实施方式，但是本发明并不限于此。而是可以使插入圈313和端面槽314采用不同的结构或连接方式，例如在未设置插入圈唇部3131和槽唇部3141的情况下，将插入圈313以过盈配合的方式装入端面槽314中。

(4)在图中所示的实施方式中，第一滚子31的插入圈313的材料采用铜、而第一滚子31的滚子主体311和第二滚子32的材料采用钢。但是，本发明不限于此。只要满足第一滚子31的插入圈313的硬度/耐磨性小于第一滚子31的滚子主体311和第二滚子32的硬度/耐磨性，则第一滚子31的插入圈313可以采用除了铜之外的材料制成，而第一滚子31的滚子主体311和第二滚子32可以采用除了钢之外的材料制成，它们可以采用不同类型的材料制成、也可以采用相同类型且不同型号的材料制成。

(5)在图中所示的实施方式中，仅第一滚子31设置有插入圈313，而第二滚子32为一体的(未设置有插入圈)，但是本发明不限于此。可以采用第一滚子31不设置插入圈313，而仅使第一滚子31的材料的硬度/耐磨性小于第二滚子32的方案。当然也可以采用如下方案：不仅在第一滚子31设置上述插入圈313，而且在第二滚子32的与内圈20接触的端面设置另一插入圈并使得第二滚子32的该端面与内圈20接触的部位位于该另一插入圈上，这样只要满足第一滚子31的插入圈313的硬度/耐磨性小于第二滚子32的另一插入圈的硬度/耐磨性即可。

(6)另外，本发明优选地适用于重负载且低速率的圆锥滚子轴承；并且采用本发明的技术不会对圆锥滚子轴承的负荷能力等的性能产生负面影响；在圆锥滚子轴承中的第一滚子31位于内圈20接触的情况下，减少了在内圈20上产生的摩擦力以及产生的热量，进而减小了启动时所需的转矩且降低了一些工作条件下的工作温度，由于降低了工作温度还使得圆锥滚子轴承的润滑特性得到了改进；并且提高了轴承的限制速度。

本发明的保护范围不限于上述具体实施方式，而是只要满足本发明的权利要求的特征的组合就落入了本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承包括外圈和至少一个内圈，在所述外圈与各所述内圈之间的圆锥滚道中均设有多个第一滚子和多个第二滚子，通过保持架固定所述第一滚子和所述第二滚子，使得所述第一滚子和所述第二滚子能够分别绕着其自身的中心轴线转动，

其特征在于，所述第一滚子的端面的与所述内圈接触的部位的材料的硬度小于所述第二滚子的端面的与所述内圈接触的部位的材料的硬度。

2.根据权利要求1所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，

所述第一滚子具有滚子主体和安装于所述滚子主体的环状的插入圈，所述第一滚子的端面的与所述内圈接触的部位始终位于所述插入圈，并且

所述第一滚子的滚子主体的材料的硬度大于所述插入圈的材料的硬度。

3.根据权利要求2所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，

所述第二滚子的材料与所述第一滚子的滚子主体的材料相同。

4.根据权利要求2所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，

在所述第一滚子中，所述插入圈的材料为铜，所述滚子主体的材料为钢。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，

在所述外圈和各所述内圈之间的所述圆锥滚道中，沿着所述内圈的周向交替地设置所述第一滚子和所述第二滚子，使所述第一滚子和所述第二滚子的数量相等。

6.根据权利要求2-4中任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，

所述滚子主体设置有供所述插入圈插入的端面槽，所述插入圈与所述端面槽在形状和尺寸上相匹配。

7.根据权利要求6所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，

所述插入圈的径向上的外表面的两端缘分别设置有插入圈唇部和凸缘部，所述插入圈唇部和所述凸缘部均从所述外表面突出，从而在所述插入圈唇部和所述凸缘部之间形成有凹部，

所述端面槽的径向上的内表面设置有与所述凹部相匹配的槽唇部，所述槽唇部具有从所述内表面突出的突起形状。

8.根据权利要求7所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，

在所述第一滚子的滚子主体的沿着所述中心轴线的截面中，所述突起形状为梯形形状，该梯形形状的彼此平行的边中的较长的边位于所述内表面上。

9.根据权利要求2-4中任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，

所述第一滚子和所述第二滚子被构造成：在所述第一滚子的插入圈磨耗后，

在所述圆锥滚子轴承未受到轴向负荷或受到较小的轴向负荷时，所述第一滚子的所述插入圈不与所述内圈接触，所述第二滚子与所述内圈接触；

在所述圆锥滚子轴承受到较大的轴向负荷时，所述第一滚子的插入圈和所述第二滚子均与所述内圈接触。