CN106640952A - 一种具有传感器结构的紧凑型双列圆锥滚子轴承 - Google Patents

一种具有传感器结构的紧凑型双列圆锥滚子轴承 Download PDF

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Abstract

一种具有传感器结构的紧凑型双列圆锥滚子轴承，涉及一种双列圆锥滚子轴承。本发明为了解决现有圆锥滚子轴承存在润滑剂的分布不均匀、保持架工作温度高、运转不稳定、润滑脂的寿命短、轴承工作温度易升高的问题。本发明轴承包括两个内圈、一个共用外圈、两列圆锥滚子、保持架、一个中心隔圈、迷宫式唇形密封结构和迷宫密封结构，迷宫密封结构与其中一个内圈之间设置有与该内圈同轴的脉冲轮，迷宫密封结构内部设置有传感器，保持架为聚合物保持架。本发明保持架工作温度更低、运转更稳定，适合高转速环境，承载能力高、高效防污染、使用寿命长、运行性能高、安全可靠性高、可以测量速度。本发明适用于圆锥滚子轴承。

Description

一种具有传感器结构的紧凑型双列圆锥滚子轴承
技术领域
本发明涉及一种具有传感器结构的紧凑型双列圆锥滚子轴承。
背景技术
轴箱轴承是高铁客车最重要的部件之一，许多高铁客车都采用圆锥滚子轴承设计，其结构基本尺寸TBU130×230，其部结构包括外圈、内圈、滚子、塑料保持架、中隔圈和密封结构。该类型轴承尺寸专为高铁专用设计，由于其特殊的应用环境，要求轴承具备以下特点：防污染、使用寿命长、运行性能高、可靠性高、维护周期短，现有圆锥滚子轴承仍然存在润滑剂的分布不均匀、保持架工作温度更高、运转不稳定、润滑脂的寿命短、轴承工作温度易升高以及带有微型传感器的轴承获取的信号种类少的问题。
发明内容
本发明为了解决现有圆锥滚子轴承存在润滑剂的分布不均匀、保持架工作温度高、运转不稳定、润滑脂的寿命短、轴承工作温度易升高的问题，提出一种具有传感器结构的紧凑型双列圆锥滚子轴承
一种具有传感器结构的紧凑型双列圆锥滚子轴承，包括两个内圈、一个共用外圈、两列圆锥滚子、保持架、一个中心隔圈和两个端面密封结构；
所述两个端面密封结构中，其中一个端面密封结构为迷宫式唇形密封结构，另一个端面密封结构为迷宫密封结构，迷宫密封结构与其中一个内圈之间设置有与该内圈同轴的脉冲轮，迷宫密封结构内部设置有传感器；所述迷宫密封结构为非接触式迷宫密封结构；所述传感器为速度传感器；
所述保持架为聚合物保持架；所述聚合物保持架材质为玻璃纤维增强尼龙66材料，该聚合物保持架由玻璃纤维增强尼龙66材料一体注塑成型；所述保持架由保持架第一边框、保持架第二边框和保持架过梁组成，保持架第一边框和保持架第二边框同轴设置，保持架过梁设置于保持架第一边框和保持架第二边框之间，保持架过梁垂直于保持架第一边框和保持架第二边框的共有轴线；所述保持架过梁由左部过梁、右部过梁和增强过梁组成，左部过梁为长条状且截面为梯形，左部过梁一端与保持架第一边框固接，左部过梁另一端远离保持架中心一侧为斜面，斜面的端部与保持架第二边框固接，增强过梁为长条状且截面为方形，增强过梁设置于左部过梁靠近离保持架中心一侧，增强过梁两端分别与保持架第一边框和保持架第二边框固接；右部过梁为楔形，右部过梁的楔形尖部一端朝向左部过梁设置，右部过梁的楔形斜面与左部过梁斜面固接，右部过梁的楔形另一端与保持架第二边框固接；
其中脉冲轮为现有装置，脉冲轮的主体为金属圈，金属圈的圆周外表面为含有磁粉的硫化橡胶涂层，圆周分布的磁粉可以在金属圈的圆周外表面产生N极和S极交错的磁场；速度传感器感应交错的磁场后产生传感器输出信号。
本发明装置的原理和有益效果如下：
1、本发明保持架为弹性结构设计，保持架质量均匀分布在保持架过梁的每个质量中心，保持架为弹性结构具有径向、切向和弯曲刚度；在保持架边框和过梁之间结合处结构的优化提高了力的密度和减小应力峰值，减小与滚子之间滑动摩擦，保持架梁结构型式还可以使润滑剂的分布和保持更加有效，使保持架工作温度更低、运转更稳定；
2、轴承的两个端面的密封结构的作用是为轴承的润滑脂提供保护，防止外物污染和防止润滑油脂流失，与传统密封方式不同，本发明轴承端面的密封方案为迷宫式唇形密封和非接触式迷宫密封，迷宫式唇形密封与传统卡紧密封相比，摩擦力矩可减少75％，从而降低轴承的工作温度，延长润滑脂的寿命并节省能量；非接触式迷宫密封结构能够减少牵引高铁客车的能耗，降低接触区温度，适合高转速环境；
3、本发明圆锥滚子轴承采用整体式密封，改善防污染并延长轴承的使用寿命；使用更佳性能的新型长效润滑脂，延长维护周期；优化设计的聚合物保持架，提高了安全和性能；
4、本发明轴承紧凑型设计，有助于减轻重量和节省空间，配套的轴箱设计更为简化，延长了设备的维护周期，提高了安全性，减少了机器重量、承载能力高、高效防污染、使用寿命长、运行性能高、安全可靠性高等优点；
5、本发明传感器脉冲轮的外表面设置有含有磁粉的硫化橡胶涂层，圆周分布的磁粉可以在金属圈的圆周外表面产生N极和S极交错的磁场；速度传感器感应交错的磁场后产生传感器输出信号；传感器以非接触式磁通量和每圈脉冲数测量为基础，根据每圈脉冲数和车轮直径确定弧线，传感器输出信号为等幅正弦波形，其频率与旋转轴速度成比例，这种微型传感器在高铁客车中的应用非常普遍，传感器获得的信号可以测量速度。
附图说明：
图1为本发明具有传感器结构的紧凑型双列圆锥滚子轴承结构图；
图2为保持架的结构图。
具体实施方式：
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式；本实施方式具有传感器结构的紧凑型双列圆锥滚子轴承，包括两个内圈2、一个共用外圈1、两列圆锥滚子3、保持架4、一个中心隔圈5和两个端面密封结构；
所述两个端面密封结构中，其中一个端面密封结构为迷宫式唇形密封结构6，另一个端面密封结构为迷宫密封结构7，迷宫密封结构7与其中一个内圈之间设置有与该内圈同轴的脉冲轮9，迷宫密封结构7内部设置有传感器8；
所述保持架4由保持架第一边框13、保持架第二边框14和保持架过梁组成，保持架第一边框13和保持架第二边框14同轴设置，保持架过梁设置于保持架第一边框13和保持架第二边框14之间，保持架过梁垂直于保持架第一边框13和保持架第二边框14的共有轴线；所述保持架过梁由左部过梁10、右部过梁11和增强过梁12组成，左部过梁10为长条状且截面为梯形，左部过梁10一端与保持架第一边框13固接，左部过梁10另一端远离保持架4中心一侧为斜面，斜面的端部与保持架第二边框14固接，增强过梁12为长条状且截面为方形，增强过梁12设置于左部过梁10靠近离保持架4中心一侧，增强过梁12两端分别与保持架第一边框13和保持架第二边框14固接；右部过梁11为楔形，右部过梁11的楔形尖部一端朝向左部过梁10设置，右部过梁11的楔形斜面与左部过梁10斜面固接，右部过梁11的楔形另一端与保持架第二边框14固接。
本实施方式装置的原理和有益效果如下：
1、本实施方式保持架为弹性结构设计，保持架质量均匀分布在保持架过梁的每个质量中心，保持架为弹性结构具有径向、切向和弯曲刚度；在保持架边框和过梁之间结合处结构的优化提高了力的密度和减小应力峰值，减小与滚子之间滑动摩擦，保持架梁结构型式还可以使润滑剂的分布和保持更加有效，使保持架工作温度更低、运转更稳定；
2、本实施方式轴承的两个端面的密封结构的作用是为轴承的润滑脂提供保护，防止外物污染和防止润滑油脂流失，与传统密封方式不同，本实施方式轴承端面的密封方案为迷宫式唇形密封和非接触式迷宫密封，迷宫式唇形密封与传统卡紧密封相比，摩擦力矩可减少75％，从而降低轴承的工作温度，延长润滑脂的寿命并节省能量；非接触式迷宫密封结构能够减少牵引高铁客车的能耗，降低接触区温度，适合高转速环境；
3、本实施方式圆锥滚子轴承采用整体式密封，改善防污染并延长轴承的使用寿命；使用更佳性能的新型长效润滑脂，延长维护周期；优化设计的聚合物保持架，提高了安全和性能；
4、本实施方式轴承紧凑型设计，有助于减轻重量和节省空间，配套的轴箱设计更为简化，延长了设备的维护周期，提高了安全性，减少了机器重量、承载能力高、高效防污染、使用寿命长、运行性能高、安全可靠性高等优点；
5、本实施方式传感器脉冲轮的外表面设置有含有磁粉的硫化橡胶涂层，圆周分布的磁粉可以在金属圈的圆周外表面产生N极和S极交错的磁场；速度传感器感应交错的磁场后产生传感器输出信号；传感器以非接触式磁通量和每圈脉冲数测量为基础，根据每圈脉冲数和车轮直径确定弧线，传感器输出信号为等幅正弦波形，其频率与旋转轴速度成比例，这种微型传感器在高铁客车中的应用非常普遍，传感器获得的信号可以测量速度。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述保持架4为聚合物保持架。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：所述聚合物保持架材质为玻璃纤维增强尼龙66材料，该聚合物保持架由玻璃纤维增强尼龙66材料一体注塑成型。其他步骤和参数与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述迷宫密封结构7为非接触式迷宫密封结构。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述传感器8为速度传感器。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。

Claims (5)

1.一种具有传感器结构的紧凑型双列圆锥滚子轴承，包括两个内圈(2)、一个共用外圈(1)、两列圆锥滚子(3)、保持架(4)、一个中心隔圈(5)和两个端面密封结构，其特征在于：所述两个端面密封结构中，其中一个端面密封结构为迷宫式唇形密封结构(6)，另一个端面密封结构为迷宫密封结构(7)，迷宫密封结构(7)与其中一个内圈之间设置有与该内圈同轴的脉冲轮(9)，迷宫密封结构(7)内部设置有传感器(8)；
所述保持架(4)由保持架第一边框(13)、保持架第二边框(14)和保持架过梁组成，保持架第一边框(13)和保持架第二边框(14)同轴设置，保持架过梁设置于保持架第一边框(13)和保持架第二边框(14)之间，保持架过梁垂平行于保持架第一边框(13)和保持架第二边框(14的共有轴线；所述保持架过梁由左部过梁(10)、右部过梁(11)和增强过梁(12)组成，左部过梁(10)为长条状且截面为梯形，左部过梁(10)一端与保持架第一边框(13)固接，左部过梁(10)另一端远离保持架(4)中心一侧为斜面，斜面的端部与保持架第二边框(14)固接，增强过梁(12)为长条状且截面为方形，增强过梁(12)设置于左部过梁(10)靠近离保持架(4)中心一侧，增强过梁(12)两端分别与保持架第一边框(13)和保持架第二边框(14)固接；右部过梁(11)为楔形，右部过梁(11)的楔形尖部一端朝向左部过梁(10)设置，右部过梁(11)的楔形斜面与左部过梁(10)斜面固接，右部过梁(11)的楔形另一端与保持架第二边框(14)固接。
2.根据权利要求1所述的具有传感器结构的紧凑型双列圆锥滚子轴承，其特征在于：所述保持架(4)为聚合物保持架。
3.根据权利要求2所述的具有传感器结构的紧凑型双列圆锥滚子轴承，其特征在于：所述聚合物保持架材质为玻璃纤维增强尼龙66材料，该聚合物保持架由玻璃纤维增强尼龙66材料一体注塑成型。
4.根据权利要求1所述的具有传感器结构的紧凑型双列圆锥滚子轴承，其特征在于：所述迷宫密封结构(7)为非接触式迷宫密封结构。
5.根据权利要求1所述的具有传感器结构的紧凑型双列圆锥滚子轴承，其特征在于：所述传感器(8)为速度传感器。
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