CN109334698A - 轴箱装置 - Google Patents

Abstract

一种轴箱装置，包括：外壳和设置在所述外壳内的圆柱滚子轴承，还包括设置在所述外壳内的两个角接触球轴承，两个所述角接触球轴承分别设置在所述圆柱滚子轴承的轴向两侧，适于轴向限位所述圆柱滚子轴承。通过在所述圆柱滚子轴承轴向两侧分别设置所述角接触球轴承，所述角接触球轴承与挡边之间为滚动摩擦，使得摩擦系数减小，在同样的转速下，所述轴箱装置的摩擦热会大大减小，并且所述角接触球轴承承担了所有轴向载荷，使得所述圆柱滚子轴承只需承担来自径向的载荷，提高所述圆柱滚子轴承寿命，进而提高了所述轴箱装置的性能。

Description

轴箱装置

技术领域

本发明涉及车辆转向架的技术领域，具体涉及一种轴箱装置。

背景技术

转向架的一般包括构架、轮对、轴箱等几大部件，轴箱装置是套在轴颈上联结轮对和转向架构架的部件，作用是把车体的重量和载荷传递给轮对，减少摩擦，降低运行阻力。机车运行过程中，车轮给予转向架的力由轴箱装置承担，并且在列车运行过程中，产生的轴向力通常较大，因此，轴箱装置应该具有较好的轴向与径向力承载能力，以保障机车安全可靠地运行。

现有高速列车的应用中，轴箱装置所使用的轴承的主要方案有两种，一种是TAROL方案，是2列O型布置的圆锥滚子轴承；第二种是CRBU方案，是2列圆柱滚子轴承。然而，随着动车速度的不断提高，这两种方案的轴箱装置在运转过程中，会产生震动与摩擦，使得运转不平稳，有噪音，极端情况下，轴承温度过高，从而造成轴承失效的情况。

因此，急需提供一种新的轴箱装置，使得轴箱装置内部的摩擦和震动减小。

发明内容

本发明解决的问题是高速列车的应用中，现有的轴箱装置会产生震动与摩擦，使得列车的运转不平稳，有噪音，甚至导致轴承温度过高，造成轴承失效的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种轴箱装置，包括：外壳和设置在所述外壳内的圆柱滚子轴承，所述圆柱滚子轴承的外圈与所述外壳径向相对设置；还包括：设置在所述外壳内的两个角接触球轴承，所述角接触球轴承的外圈与所述外壳径向相对设置；两个所述角接触球轴承分别设置在所述圆柱滚子轴承的轴向两侧，适于轴向限位所述圆柱滚子轴承。

可选的，所述角接触球轴承的内圈固定连接所述圆柱滚子轴承的内圈；或者，所述角接触球轴承的内圈一体成型于所述圆柱滚子轴承的内圈。

可选的，所述外壳包括轴向延伸的外壳本体和固定设置在所述外壳本体轴向一端、且径向向内延伸的阻挡部；所述圆柱滚子轴承的外圈、角接触球轴承的外圈与所述外壳本体径向相对设置，所述阻挡部轴向相抵于其中一个所述角接触球轴承的外圈，以轴向限位所述角接触球轴承。

可选的，还包括弹性元件，装配后，所述弹性元件的一端与周边结构件轴向固定，所述弹性元件的另一端轴向相抵于另一个所述角接触球轴承的外圈；所述圆柱滚子轴承和两个所述角接触球轴承被轴向限位在所述阻挡部和所述弹性元件之间。

可选的，还包括挡圈，所述挡圈轴向固定于所述外壳本体，且与所述阻挡部轴向相对设置，所述圆柱滚子轴承和两个所述角接触球轴承被轴向限位在所述阻挡部和所述挡圈之间。

可选的，所述角接触球轴承的外圈的外径小于所述圆柱滚子轴承的外圈的外径。

可选的，所述角接触球轴承的外圈和所述外壳之间具有径向间隙，所述径向间隙内设置有塑料轴套或橡胶轴套。

可选的，还包括密封圈，所述密封圈设置在所述角接触球轴承背向所述圆柱滚子轴承的一侧，所述密封圈的径向外端密封设置于所述角接触球轴承的外圈，所述密封圈的径向密封内端与所述角接触球轴承的内圈间隙配合。

可选的，所述圆柱滚子轴承的外圈与所述外壳之间间隙配合或者过盈配合。

可选的，所述圆柱滚子轴承为双列圆柱滚子轴承。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

一种轴箱装置，包括：外壳和设置在所述外壳内的圆柱滚子轴承，还包括设置在所述外壳内的两个角接触球轴承，所述圆柱滚子轴承的外圈与所述外壳径向相对设置；所述角接触球轴承的外圈与所述外壳径向相对设置；两个所述角接触球轴承分别设置在所述圆柱滚子轴承的轴向两侧，适于轴向限位所述圆柱滚子轴承。通过在所述圆柱滚子轴承轴向两侧分别设置所述角接触球轴承，所述角接触球轴承滚道为滚动摩擦，使得摩擦系数减小，在同样的转速下，所述轴箱装置的摩擦热会大大减小；并且，所述角接触球轴承承担了所有轴向载荷，解决了所述圆柱滚子轴承不擅长承受轴向载荷的问题，所述圆柱滚子轴承承担大部分径向载荷，不承担轴向载荷，避免了所述圆柱滚子轴承承受轴向载荷时挡边与滚动体滑动摩擦而产生较大的摩擦热，提高了所述圆柱滚子轴承的寿命，进而提高了所述轴箱装置的性能。

附图说明

图1是现有技术提供的TAROL轴箱装置的局部剖视图；

图2是现有技术提供的CRUB轴箱装置的局部剖视图；

图3是本发明提供的实施例的轴箱装置的剖视图。

具体实施方式

有背景技术可知，现有技术中提供的轴箱装置在运行过程中轴承滚动体与内圈的挡边之间产生滑动摩擦，随着动车速度的提高，摩擦热显著提高，会导致轴承温度过高。另外，现有技术方案轴承存在轴向游隙，高速下，使列车出现运转不平稳，噪音增加，甚至造成轴承失效。

参考图1，现有技术提供的TAROL方案的轴箱装置，是双列圆锥滚子设计，包括若干圆锥滚子2，两个圆锥滚子轴承内圈3，双列圆锥滚子轴承外圈1，所述圆锥滚子2设于所述内圈3与所述外圈1之间；还包括中隔圈4，所述中隔圈4设于两个所述内圈3之间。由于TAROL方案是圆锥轴承设计，所以，所述圆锥滚子内圈3的大挡边内侧和所述双列圆锥滚子2的大端之间不可避免会产生滑动摩擦，并且该滑动摩擦力会随着径向载荷的增加而增加，随着轴箱装置中的轴承的速度的增加，摩擦产生的热量增加，最终会导致轴箱装置温度升高。TAROL方案中的轴箱装置在一定的时速内达不到应有的温度要求，并且无法改良。

参考图2，为现有技术中提供的CRUB方案的轴箱装置，是圆柱滚子轴承设计，包括若干圆柱滚子5，圆柱滚子轴承外圈6，圆柱滚子轴承内圈7；在列车运行过程中，为了将列车保持在轨道上，所述圆柱滚子轴承需要承担交变的轴向载荷，所以，会导致所述圆柱滚子5与所述内圈7的挡边或外圈6的挡边发生瞬时接触和脱离，不断的发生接触与脱离使得所述圆柱滚子5与所述内圈7的挡边或外圈6之间的润滑油膜很难建立。并且，所述圆柱滚子5与所述内圈7的挡边或外圈6之间的摩擦是滑动摩擦，随着转速与载荷的升高，所述圆柱滚子5与所述内圈7的挡边或外圈6之间的摩擦热会升高，在一定时速内CRUB方案的轴箱装置的挡边会很快被磨损，从而使得所述轴箱装置过早损坏。

因此，本发明提供一种新的轴箱装置，使得能够消除轴箱装置内部存在的摩擦，防止轴箱装置温度过高而造成失效。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图3，一种轴箱装置，包括：外壳100和设置在所述外壳100内的圆柱滚子轴承10，还包括设置在所述外壳100内的两个角接触球轴承，所述两个角接触球轴承分别为第一角接触球轴承20a、第二角接触球轴承20b；所述圆柱滚子轴承外圈11与所述外壳100径向相对设置；所述第一角接触球轴承20a、第二角接触球轴承20b的外圈与所述外壳100径向相对设置；所述第一角接触球轴承20a、第二角接触球轴承20b分别设置在所述圆柱滚子轴承的轴向两侧，适于轴向限位所述圆柱滚子轴承10。所述圆柱滚子轴承10不擅长承受轴向载荷，但是角接触球轴承可以承受较大的轴向载荷而不会被损坏，所以通过在所述圆柱滚子轴承10轴向两侧分别设置所述角接触球轴承来使得所述轴箱装置的轴向负载能力提升，使得所述圆柱滚子轴承10只需承担部分径向载荷，提高所述圆柱滚子轴承10的寿命，进而提高了所述轴箱装置的性能。进一步，所述角接触球轴承与挡边之间为滚动摩擦，使得摩擦系数减小，在同样的转速下，所述轴箱装置的摩擦热会大大减小，使得所述轴箱装置失效的情况降低。

所述外壳100包括轴向延伸的外壳本体101a和固定设置在所述外壳本体101a轴向一端的阻挡部101b，所述阻挡部101b沿径向向内延伸，以阻挡所述外壳100内部的各个部件，防止内部的各个部件散掉，使得设置在所述外壳内部的各个部件围成一个整体的单元。

所述圆柱滚子轴承10为双列圆柱滚子轴承，包括圆柱滚子轴承内圈13、圆柱滚子轴承外圈11、若干圆柱滚子12；所述圆柱滚子12布置在所述轴承内圈13与所述轴承外圈11的滚道之间。所述外圈11与所述外壳本体101a之间间隙配合或过盈配合，也就是说所述外圈11与所述外壳本体101a之间可以有间隙可实现相对滑动或者所述外圈11与所述外壳本体101a之间相固定。

本实施例中，所述第一角接触球轴承20a包括：第一角接触球轴承内圈26a、第一角接触球轴承外圈21a、若干第一角接触球轴承滚子25a，若干所述第一角接触球轴承滚子25a设置在所述第一角接触球轴承内圈26a与所述第一角接触球轴承外圈21a之间，还包括第一角接触球轴承保持架23a。

所述第一角接触球轴承20a设置在所述圆柱滚子轴承10的一侧，用以限制所述圆柱滚子轴承10向左侧移动。所述第一角接触球轴承20a可以承受复合负荷，即可以承受来自径向和轴向同时作用的负荷，且能在较高的转速下工作。

所述第一角接触球轴承保持架23a将所述第一角接触球轴承滚子25a保持在所述第一角接触球轴承20a内，包裹全部或部分所述第一角接触球轴承滚子25a，以隔离每个所述第一角接触球轴承滚子25a，并且所述第一角接触球轴承保持架23a随所述第一角接触球轴承滚子25a运动。

第二角接触球轴承20b包括：第二角接触球轴承内圈26b、第二角接触球轴承外圈21b、第二角接触球轴承滚子25b，还包括第二角接触球轴承保持架23b。所述第二角接触球轴承20b设置在所述圆柱滚子轴承10的另一侧，限制所述圆柱滚子轴承10向右侧移动，所述第二角接触球轴承20b内部各零件设置与所述第一角接触球轴承20a相同，在此不再赘述。

本实施例中，所述第一角接触球轴承内圈26a、第二角接触球轴承内圈26b固定连接所述圆柱滚子轴承内圈13；或者，所述第一角接触球轴承内圈26a、第二角接触球轴承内圈26b一体成型于所述圆柱滚子轴承内圈13；目的是能限制所述第一角接触球轴承20a、第二角接触球轴承20b与所述圆柱滚子轴承10之间载荷线平行，只存在轴向位移；在轴向上，有益于各轴承内部的滚动体与各滚道保持接触，当承受交变的轴向载荷时，内部的滚动体和内外的挡边之间的润滑油膜容易得到建立。

本实施例中，所述第一角接触球轴承内圈26a与所述第二角接触球轴承内圈26b一体成型于所述圆柱滚子轴承内圈13。

本实施例中，所述角接触球轴承外圈的外径小于所述圆柱滚子轴承外圈11的外径。所述角接触球轴承外圈和所述外壳100之间具有径向间隙，所述径向间隙内设置有塑料轴套。

具体的，所述第一角接触球轴承外圈21a和所述外壳本体101a之间具有径向间隙，所述径向间隙内设置有第一塑料轴套24a；由于所述第一塑料轴套24a质地较软，具有弹性，在应力下产生弹性形变，而所述圆柱滚子轴承外圈11是刚性的，不会发生弹性形变，所以，所述第一角接触球轴承外圈11外周面上设置所述第一塑料轴套24a的目的是使得大部分的径向载荷由所述圆柱滚子轴承10承担，防止过大的径向载荷施加到所述第一角接触球轴承20a上。

所述第二角接触球轴承外圈21b和所述外壳本体101a之间具有径向间隙，所述径向间隙内设置有第二塑料轴套24b。所述第二塑料轴套24b的作用于所述第一塑料轴套24a相同，在此不再赘述。

在其他实施例中，所述角接触球轴承的外圈和所述外壳本体101a之间的所述径向间隙内设置有橡胶轴套，或者与具有所述橡胶轴套效果相同的物体。

本实施例中，所述轴箱装置还包括弹性元件40，安装后，所述弹性元件40的一端与周边结构件轴向固定，所述弹性元件40的另一端轴向相抵于所述第一角接触球轴承的外圈21a；所述圆柱滚子轴承10和两个所述角接触球轴承被轴向限位在所述阻挡部101和所述弹性元件40之间。所述弹性元件40的作用是为了消除所述角接触球轴承与所述圆柱滚子轴承10之间的轴向游隙，起到轴向预载的作用；具体的，自然状态下，所述弹性元件40在自然状态下为放松状态；当所述轴箱装置被安装至周边零件上时，所述弹性元件40被压紧，此时所述弹性元件40向所述第一角接触球轴承20a方向抵紧，使得所述第一角接触球轴承20a、所述第二角接触球轴承20b、所述圆柱滚子轴承10之间的轴向游隙被消除。

进一步，在所述弹性元件40的轴向预载作用下，当需要承受交变的轴向载荷，所述弹性元件40能够实时伸缩调整，使得所述第一角接触球轴承滚子25a、所述第二角接触球轴承滚子25b分别和各自的滚道之间一直能够保持稳定接触，使得各滚动体和挡边之间的润滑油膜容易得到建立，减少挡边的损耗，提升所述轴向装置的性能。

在其他实施例中，还可包含两个所述弹性元件40，分别轴向固定在所述外壳本体101a轴向两端。

本实施例中，还包括挡圈30，所述挡圈30轴向固定于所述外壳本体101a，且与所述阻挡部101b轴向相对设置，所述圆柱滚子轴承10和两个所述角接触球轴承被轴向限位在所述阻挡部101和所述挡圈30之间，还可以防止其他零件轴向移动。

需要说明的是，所述弹性元件40设置在所述挡圈30的圈内，所述弹性元件40的外径与所述挡圈30的内径间隙配合，以使所述弹性元件40外径表面与所述挡圈30的内径表面不会产生不必要摩擦。

在本实施例中，所述弹性元件40为弹簧。在其他实施例中，所述弹簧可以用其他具备与所述弹簧相同功能的器件替换。

本实施例中，还包括密封圈，所述密封圈设置在所述角接触球轴承背向所述圆柱滚子轴承的一侧，所述密封圈的径向外端密封设置于所述角接触球轴承的外圈，所述密封圈的径向密封内端与所述角接触球轴承的内圈间隙配合。

具体的，所述第一角接触球轴承20a背向所述圆柱滚子轴承10的一侧设有第一密封圈22a，所述第一密封圈22a的径向外端与所述第一角接触球轴承外圈21a密封设置，所述第一密封圈22a的径向内端与所述第一角接触球轴承内圈26a密封设置，且所述第一密封圈22a的径向内端与所述第一角接触球轴承内圈26a可以实现相对滑动；所述第二角接触球轴承20b背向所述圆柱滚子轴承10的一侧设有第二密封圈22b，所述第二密封圈22b的径向外端与所述第二角接触球轴承外圈21b密封设置，所述第二密封圈22b的径向内端与所述第二角接触球轴承内圈26b密封设置，且所述第二密封圈22b的径向内端与所述第二角接触球轴承内圈26b可以实现相对滑动。所述第一密封圈22a、第二密封圈22b均为环形，采用橡胶材料，防止所述第一角接触球轴承20a与所述第二角接触球轴承20b内部油脂或油液向外漏泄，也可防止外界的溅水或尘埃的侵入。

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 (10)

1.一种轴箱装置，包括：外壳和设置在所述外壳内的圆柱滚子轴承，所述圆柱滚子轴承的外圈与所述外壳径向相对设置；其特征在于，还包括：

设置在所述外壳内的两个角接触球轴承，所述角接触球轴承的外圈与所述外壳径向相对设置；两个所述角接触球轴承分别设置在所述圆柱滚子轴承的轴向两侧，适于轴向限位所述圆柱滚子轴承。

2.如权利要求1所述的轴箱装置，其特征在于，所述角接触球轴承的内圈固定连接所述圆柱滚子轴承的内圈；或者，所述角接触球轴承的内圈一体成型于所述圆柱滚子轴承的内圈。

3.如权利要求1所述的轴箱装置，其特征在于，所述外壳包括轴向延伸的外壳本体和固定设置在所述外壳本体轴向一端、且径向向内延伸的阻挡部；所述圆柱滚子轴承的外圈、角接触球轴承的外圈与所述外壳本体径向相对设置，所述阻挡部轴向相抵于其中一个所述角接触球轴承的外圈，以轴向限位所述角接触球轴承。

4.如权利要求3所述的轴箱装置，其特征在于，还包括弹性元件，装配后，所述弹性元件的一端与周边结构件轴向固定，所述弹性元件的另一端轴向相抵于另一个所述角接触球轴承的外圈；所述圆柱滚子轴承和两个所述角接触球轴承被轴向限位在所述阻挡部和所述弹性元件之间。

5.如权利要求3所述的轴箱装置，其特征在于，还包括挡圈，所述挡圈轴向固定于所述外壳本体，且与所述阻挡部轴向相对设置，所述圆柱滚子轴承和两个所述角接触球轴承被轴向限位在所述阻挡部和所述挡圈之间。

6.如权利要求1所述的轴箱装置，其特征在于，所述角接触球轴承的外圈的外径小于所述圆柱滚子轴承的外圈的外径。

7.如权利要求6所述的轴箱装置，其特征在于，所述角接触球轴承的外圈和所述外壳之间具有径向间隙，所述径向间隙内设置有塑料轴套或橡胶轴套。

8.如权利要求1－7任一项所述的轴箱装置，其特征在于，还包括密封圈，所述密封圈设置在所述角接触球轴承背向所述圆柱滚子轴承的一侧，所述密封圈的径向外端密封设置于所述角接触球轴承的外圈，所述密封圈的径向密封内端与所述角接触球轴承的内圈间隙配合。

9.如权利要求1－7任一项所述的轴箱装置，其特征在于，所述圆柱滚子轴承的外圈与所述外壳之间间隙配合或过盈配合。

10.如权利要求1－7任一项所述的轴箱装置，其特征在于，所述圆柱滚子轴承为双列圆柱滚子轴承。