CN110228501A - 轴承箱和包括这种箱的用于轨道车辆的转向架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轴承箱(1)，包括：壳体(3)；转动轴承(8)，其设置有安装在壳体(3)的孔(4)内侧的外环(9)，能够安装在轴(2)上的内环(10)，和在环(9、10)之间的滚动元件(11)；以及帽(14)，其刚性地连接至轴(2)的前部正面(2‑4)，所述帽(14)形成用于内环(10)的在前部面上的止挡件。轴承箱(1)还包括封闭塞(16；20；21)，其具有通过固定装置刚性连接到帽(14)的第一本体部分(16‑1；20‑1；21‑1)，从第一本体部分(16‑1；20‑1；21‑1)延伸并且能够容纳在中空轴(2)的孔(2‑1)中的第二本体部分(16‑2；20‑2；21‑2)，以及设置在第二本体部分(16‑2；20‑2；21‑2)上且能够在第二本体部分(16‑2；20‑2；21‑2)和轴(2)的孔(2‑1)之间提供密封的密封装置(16‑3；20‑4；21‑3)。
Description
技术领域
本发明涉及转动轴承的领域，且具体涉及旨在包括在轨道车辆的转向架中的转动轴承。
现有技术
在轨道运输领域，诸如货车的车辆通常包括一个或多个转向架，每个转向架由刚性连接到两个车轮的一个或多个轴支撑。这些转向架链接至轴承箱，轴承箱包括设计用于在轴承箱和轴之间提供枢转链接的转动轴承。例如，传统的货车包括两个转向架，每个转向架由两个轴支撑。在这种情况下，每个转向架包括四个轴承箱，每个轴承箱包含转动轴承。
通常，轴承箱包括圆柱形壳体，至少一个转动轴承插入在圆柱形壳体中形成的孔中。轴的一端延伸到壳体的后部开口中，耳轴从轴的端部延伸并且能够布置在转动轴承中。壳体的前部开口由盖封闭。
转动轴承通常包括安装在壳体的孔中的外环，所述外环在位于前部面上的盖和位于后部面上的刚性连接到壳体的止挡件之间被轴向止挡。转动轴承还包括安装在轴的端部上的耳轴上的内环，所述内环在位于前部面上的固定到耳轴的帽和位于后部面上的抵靠耳轴的肩部的保持环之间被轴向保持。外环是固定的，且内环可自由转动，至少一排滚动元件插置在相对转动的环之间。
所述帽具有大致环形的形状，并且通常包括基本上圆形的板，该板设置有多个开口，以用于固定到在轴的端部上的耳轴的紧固螺钉通过。这样的板通常包括中心孔。所述帽还包括从所述板的外周径向延伸的环形边缘，所述边缘抵靠转动轴承的内环。耳轴和板彼此轴向分离，形成环形的凹进部分，该凹进部分由边缘径向封闭。
此外，设置中空轴是已知的，在这种轨道车辆的应用中，中空轴限定中心孔，以便减轻轴的重量，并因此减轻轴承箱中的布置的重量，从而减少轨道车辆的能耗。
然而，在温度显著变化的情况下，存在于中空轴中的空气可能冷凝并产生液体形式的水。然后，这样的水会流过轴承箱的其余内部容积。
此外，在维护操作期间通常进行轴的超声波检查，以检测任何的内部故障或裂缝。为便于在超声波探头和轴之间传递声能，耦合介质被注入到中空轴中。这样的耦合介质通常是油，例如甘油，且注入量可以是约30 ml。在检查完成时，这样的油聚集在帽和轴的端部上的耳轴之间的凹进部分中。
因此，水、油或甚至金属颗粒会在轴承箱内形成污染。
当轴承箱和车轴处于运行模式时，任何冲击和振动都可能导致内部污染向轴承箱内的部件迁移。这种内部污染会导致轴承箱内部件的快速老化。特别地，水会产生腐蚀现象，该腐蚀现象特别是导致转动轴承的滚动元件与环之间的接触质量降低的原因，并且还是导致引入所述转动轴承的油脂的润滑性能降低的原因。这导致设置在轴承箱中的机械链接的质量降低，并且轴承箱内的部件寿命缩短。特别是在运行模式下，断裂的风险也更高。
为了克服这一缺点，已知在壳体的孔的下部设置通孔以排出残留的液态水。然而，这种孔具有形成让外部污染向轴承箱内部移动的通道的缺陷。此外，这种孔对于其他类型的内部污染是不可靠的，特别是对于由超声波检查产生的残余油。
因此，在轨道运输领域执行定期的维护操作，在此期间拆卸轴承箱部件，然后清洁和检查。如果适用，可以从转动轴承中排出油脂以便更换。最后，重新组装轴承箱的部件。然而，这种维护操作昂贵、耗时相对长、并且涉及频繁地停运轨道车辆。
发明内容
本发明旨在克服这些缺陷。
更具体地，本发明旨在提供一种具有良好的操作安全性、良好的长期可靠性、且不需要大量的维护操作的轴承箱。
本发明涉及一种用于接收车轴的中空轴的轴承箱，所述中空轴包括孔，轴承箱包括圆柱形壳体、转动轴承和帽。
所述圆柱形壳体设置有孔，且具有在后部面上的能够接收所述轴的端部的开口、以及在前部面上的由盖封闭的开口。
所述转动轴承设置有安装在壳体的孔中的固定的外环、能够安装在轴的端部的外圆柱形表面上的转动内环、以及插置在所述环之间的至少一排滚动元件。
所述帽具有大致环形的形状，且设置有径向板，该径向板具有中心孔和多个开口，所述多个开口由旨在固定在轴的端部的正面上的紧固螺钉穿过，还具有从所述板的外周轴向延伸的环形边缘，所述边缘在前部面上抵靠转动轴承的内环。
根据本发明，轴承箱还包括封闭塞，其具有通过固定装置而刚性连接到帽的第一本体部分、从第一本体部分延伸并且能够容纳在中空轴的孔中的第二本体部分、以及设置在所述第二本体部分上且能够在所述第二本体部分和轴孔之间提供密封的密封装置。
依据根据本发明的轴承箱的其他有利但非强制的特征，其单独地或组合地被采用：
-轴承箱包括保持环，其轴向地安装在轴端上，位于轴的肩部和转动轴承的内环的后部面之间；
-轴承箱包括在后部面上刚性连接到壳体的止挡件，转动轴承的外环在盖和所述止挡件之间被轴向地止挡；
-止挡件包括多个开口，所述多个开口由在后部面上固定至壳体的紧固螺钉穿过；
-盖包括多个开口，所述多个开口由在后部面上固定至壳体的紧固螺钉穿过；
-滚动元件是圆柱滚子；
-滚动元件通过保持架保持均匀地间隔开；
-转动轴承包括两排滚动元件；
-外环形成为单一部件；
-内环由两个部分形成，每个支撑一排滚动元件，分隔件轴向地插置于所述部分之间；
-帽的中心孔是圆柱形的；
-封闭塞的第一本体部分是圆柱形的，其包括具有第一直径的圆柱形外表面；
-封闭塞的第二本体部分是圆柱形的，其包括具有第二直径的圆柱形外表面；
-第一直径大于或等于第二直径；
-径向的帽板的圆柱形孔设置有攻丝结构，封闭塞的第一圆柱形本体部分设置有具有与所述攻丝结构接合的螺纹的圆柱形外表面，以便径向地将封闭塞连接至帽；
-封闭塞的第一圆柱形本体部分具有正面径向面，其设置有用于与能够向所述封闭塞施加扭矩的外部工具接合的装置；
-接合装置是中空区域，其形状与专用外部工具的形状相匹配；
-封闭塞的第一圆柱形本体部分安装在帽中，所述第一本体部分径向布置在帽的环形边缘中，并且旨在轴向地楔入轴的端部的正面和帽的板之间；
-封闭塞的第一圆柱形本体部分包括多个开口，该多个开口轴向面对帽的板的开口，第一本体部分和帽的所述开口由旨在固定在轴的端部的正面上的紧固螺钉穿过；
-密封装置是插置于第二圆柱形本体部分和中空轴的孔之间的环形密封件；
-第二圆柱形本体部分包括圆周槽，环形密封件容纳在该圆周槽中；
-密封装置是环形唇部，其刚性地连接至第二本体部分，并与中空轴的孔接触以变形；
-环形唇部与第二本体部分形成为单一部件；
-密封装置采用聚合物材料制成，例如橡胶；
-密封装置包覆模制在第二本体部分上；
-封闭塞采用塑料或聚合物制成；
-封闭塞采用金属(例如钢)制成。
本发明还涉及一种用于轨道车辆的转向架，其包括设置有中空轴的至少一个车轴，以及根据前述任一实施例所述且安装在轴的一端上的至少一个轴承箱。
依据根据本发明的转向架的其他有利但非强制的特征，其单独地或组合地被采用：
-中空轴设有圆柱形孔；
-中空轴的孔在一端处设有环形倒角；
-用于密封封闭塞的装置提供与圆柱形孔的密封；
-用于密封封闭塞的装置提供与环形倒角的密封。
附图说明
通过阅读以下描述将更好地理解本发明，该描述仅通过非限制性示例提供。
参考附图提供描述，其中：
-图1是根据本发明第一实施例的轴承箱的透视图；
-图2是图1的轴承箱的轴向截面图；
-图3是根据本发明第二实施例的轴承箱的轴向截面图；且
-图4是用于根据本发明第三实施例的轴承箱的封闭塞的轴向截面图。
具体实施方式
参考图1和2，提供轴承箱1以便刚性地连接到轨道车辆的转向架，以便为刚性连接到轨道车辆的车轮的车轴提供枢转链接支撑。
在整个说明书的其余部分中，术语“前”和“后”是相对于轴承箱相对于转向架的位置定义的。前部位置是关于朝向转向架的外侧轴向定位的箱的面，后部位置是关于朝向转向架的内侧定位的箱的面。
轴承箱1包括两个固定端1-1和1-2，其允许将箱固定到轨道车辆的转向架(未示出)。这种固定可以以按常规方式实现，每个端部1-1和1-2固定到联接到悬架(未示出)的阻尼器的杆的一端。
车轴包括中空轴2，其设置有圆柱形的中心孔2-1。中空轴2的端部由耳轴2-2延伸。
箱1包括圆柱形壳体3，其包括具有轴线X的圆柱形中心孔4。壳体3包括位于后部面的孔4的开口5，以便接收轴2。壳体3包括用于前部面的孔4的开口6，所述前部面开口6由盖体7封闭。
为了在车轴和轴承箱1之间形成枢转链接，箱1包括具有轴线X8的转动轴承8，其具有外环9、内环10和径向地插置在环9、10之间的滚动元件11。在轴承箱1的正常操作模式中，轴线X4和X8是重合的。在这一实施例中，转动轴承8包括两排圆锥滚子作为滚动元件11。有利地，滚动元件通过保持架保持均匀地间隔开。在不脱离本发明范围的情况下可以使用不同的轴承，例如，具有单排或具有多于两排的滚动元件，以及其他类型的滚动元件，例如圆柱滚子、针或球。
转动轴承8有利地包括在轴承8的前轴向端处设置在外环9和内环10之间的第一密封凸缘17-1、以及在轴承8的后轴向端处设置在外环9和内环10之间的第二密封凸缘17-2。由此，两个环9、10之间的容置滚动元件11的滚动空间与外部环境隔离，并且可以容纳流体润滑剂，例如油脂。
外环9安装在形成于壳体3中的圆柱形孔4中。外环9在一侧通过止挡件12轴向保持，并且在另一侧通过盖7轴向保持。止挡件12通过多个紧固螺钉18刚性地连接到壳体3的后部正表面，并且盖7通过多个紧固螺钉19刚性地连接到壳体3的前部正表面。外环9固定并且刚性地连接到壳体3。
内环10压配合在轴2的耳轴2-2的外圆柱形表面上。在这一实施例中，内环10形成为两部分10-1和10-2，间隔件10-3轴向地插置在所述两部分之间。内环10轴向保持在保持环13和帽14之间。
保持环13轴向安装在轴2的耳轴2-2上，在轴的肩部2-3和转动轴承8的内环10的后部面之间。
帽14通常是环形的并且设置有径向板14-1，其具有圆柱形孔14-2和多个开口14-3，开口14-3由固定在轴2的耳轴2-2的端部的前部正面2-4上的紧固螺钉15穿过。帽14还设置有从所述板14-1的外周轴向延伸的环形边缘14-4。所述边缘14-4在前部面上抵靠转动轴承8的内环11。
根据本发明的第一实施例，轴承箱还包括封闭塞16。
封闭塞16包括通过固定装置刚性连接到帽14的第一本体部分16-1、从第一本体部分16-1延伸并且能够容纳在中空轴2的圆柱形孔2-1中的第二本体部分16-2、以及设置在所述第二本体部分16-2上且在所述第二本体部分16-2和中空轴2的孔2-1之间提供密封的密封装置16-3。
封闭塞16的第一本体部分16-1和第二本体部分16-2是圆柱形的。有利地，第一本体部分16-1的圆柱形外表面的直径严格大于第二本体部分16-2的圆柱形外表面的直径。
在封闭塞16和帽14之间的用于固定的装置通过设置在帽14的径向板14-1的圆柱形孔14-2中的攻丝结构和设置在封闭塞16的第一圆柱形外本体部分16-1的圆柱形外表面16-4上的螺纹形成。螺纹与所述攻丝结构接合，以便将封闭塞16刚性地连接到帽14。
有利地，第一圆柱形本体部分16-1具有正面径向面，其设置有用于与能够向所述封闭塞16施加扭矩的外部工具接合的装置16-5。在图2所示的实施例中，接合装置是六角中空区域16-5，其形状与专用外部工具匹配，例如六角扳手。可替代地，中空区域可以是其他类型工具的任何其他形状。可替代地，接合装置可以是另一类型，例如轴向突出部分。
封闭塞16，特别是具有螺纹的第一圆柱形本体部分16-1，可以使用由操作者操作的外部工具拧入帽14的螺纹孔14-2中。因此，封闭塞16可以容易地组装在帽14上或从帽14上拆卸，特别是在用于组装或维护轴承箱1的操作期间。
第二圆柱形本体部分16-2从第一圆柱形本体部分16-1轴向延伸，并且能够容纳在中空轴2的圆柱形孔2-1中。有利地，第二本体部分16-2的圆柱形外表面的外直径严格小于孔2-1的内直径，以便在元件之间留下环形径向空间，其有利效果是便于插入和组装封闭塞16，特别是在中空轴2中插入和组装第二圆柱形本体部分16-2。
有利地，中空轴2的孔2-1包括在其轴向端部处的环形倒角2-5，也是为了便于将封闭塞16插入和组装在中空轴2中。
密封装置是环形密封件16-3，其容纳在设置在第二圆柱形本体部分16-2的圆柱形外表面上的圆周槽16-6中。
环形密封件16-3在中空轴2的孔2-1的圆柱形内壁和第二圆柱形本体部分16-2的槽16-6的基部之间径向压缩，以便密封该布置、抵抗内部污染。可替代地，环形密封件可以与中空轴2的孔2-1的倒角2-5接触。
有利地，环形密封件16-3采用聚合物材料制成，例如橡胶。
有利地，环形密封件16-3可以刚性地连接至第二本体部分16-2，无论其是否位于圆周槽中，例如通过包覆模制或通过粘合。
有利地，封闭塞16采用塑料或聚合物制成。有利地，封闭塞16采用金属(例如钢)制成。
借助于本发明，没有内部污染(例如水、油或甚至金属颗粒)可以从中空轴2的孔2-1朝向轴承箱1内部的空间行进。因此，防止了冷凝和诸如转动轴承8的环9、10和滚动元件11的运动部件污染的风险。因此，接触表面的接触质量和油脂的性能得以保持。这导致轴承箱中提供的机械连接的质量的提升，以及轴承箱内的部件的寿命延长。特别是在运行模式下，断裂的风险也更低。
根据本发明的第二实施例，轴承箱1包括封闭塞20，如图3所示。
封闭塞20是环形的，具有第一圆柱形本体部分20-1和第二圆柱形本体部分20-2。第一圆柱形本体部分20-1的外直径大于第二圆柱形本体部分20-2的外直径。
第一圆柱形本体部分20-1安装在帽14中，所述部分20-1径向布置在帽14的环形边缘14-4中。
第一圆柱形本体部分20-1包括轴向面对帽14的板14-1的开口14-3的多个开口20-3。封闭塞20和帽14的各自的开口20-3、14-3由固定在轴2的正面2-4上的紧固螺钉15穿过。封闭塞20的第一本体部分20-1轴向楔入轴2的正面2-4和帽14的板14-1之间。
第二圆柱形本体部分20-2从第一圆柱形本体部分20-1轴向延伸，并且能够容纳在中空轴2的孔2-1中。以与第一实施例类似的方式，第二圆柱形本体部分20-2设置有环形密封件20-4，其容纳在形成于所述部件中的圆周槽20-5中。
根据本发明的第三实施例，轴承箱1可以设置有封闭塞21，如图4所示。
封闭塞21是环形的，具有第一圆柱形本体部分21-1和第二圆柱形本体部分21-2。第一圆柱形本体部分21-1的外直径大于第二圆柱形本体部分21-2的外直径。
在图4所示的示例中，第一环形本体部分21-1类似图2所示的第一实施例的第一环形本体部分。可替代地，第一本体部分可以根据任意其它先前公开的实施例形成。
第二圆柱形本体部分21-2从第一圆柱形本体部分21-1轴向延伸，并且旨在能够容纳在中空轴的孔中。
第二本体部分21-2设置有用于与中空轴的孔接合的密封装置，所述密封装置包括形成在所述部分的外周上的环形唇部21-3。
一旦第二本体部分21-2容纳在中空轴的孔中，则环形的唇形密封件21-3接触，以便抵靠所述孔的内壁变形并为该布置提供密封。
有利地，封闭塞21可以由塑料或聚合物材料制成，唇形密封件21-3与塞21的第二本体部分21-2形成为单一部件。可替代地，唇形密封件21-3可以由塑料或聚合物材料制成，并且可以刚性地连接到第二本体部分21-2，例如通过粘合或包覆模制。
根据图4所示的实施例，封闭塞21包括设置在第二本体部分21-2上并且部分地设置在第一本体部分21-1上的中央凹槽21-4。这一凹槽允许减小封闭塞21的重量。
进一步，各实施例的技术特征可以全部以及仅针对其中一些实施例组合在一起。因此，轴承箱可以在成本、性能和实施的简单性方面进行调整。
Claims (10)
1.一种用于接收车轴的中空轴(2)的轴承箱(1)，所述中空轴(2)包括孔(2-1)，所述轴承箱包括：
-设置有孔(4)的圆柱形壳体(3)，该圆柱形壳体具有在后部面上的能够接收所述轴(2)的端部(2-2)的开口(5)、以及在前部面上的由盖(7)封闭的开口(6)；
-转动轴承(8)，其设置有安装在壳体(3)的孔(4)中的固定的外环(9)、能够安装在轴(2)的端部(2-2)的外圆柱形表面上的转动的内环(10)、以及插置在所述环(9、10)之间的至少一排滚动元件(11)；以及
-帽(14)，其具有大致环形的形状，且设置有径向板(14-1)，该径向板具有中心孔(14-2)和多个开口(14-3)，所述多个开口由旨在固定在轴(2)的端部(2-2)的正面(2-4)上的紧固螺钉(15)穿过，且环形边缘(14-4)从所述板(14-1)的外周轴向延伸，所述边缘(14-4)在前部面上抵靠转动轴承(8)的内环(10)，
其特征在于，轴承箱(1)还包括封闭塞(16；20；21)，其具有通过固定装置刚性连接到帽(14)的第一本体部分(16-1；20-1；21-1)、从第一本体部分(16-1；20-1；21-1)延伸并且能够容纳在中空轴(2)的孔(2-1)中的第二本体部分(16-2；20-2；21-2)、以及设置在所述第二本体部分(16-2；20-2；21-2)上且能够在所述第二本体部分(16-2；20-2；21-2)和轴(2)的孔(2-1)之间提供密封的密封装置(16-3；20-4；21-3)。
2.根据权利要求1所述的轴承箱，其中，帽(14)的孔(14-2)是圆柱形的，并且封闭塞(16；20；21)的第一本体部分(16-1；20-1；21-1)和第二本体部分(16-2；20-2；21-2)是圆柱形的。
3.根据权利要求2所述的轴承箱，其中，帽(14)的径向板(14-1)的圆柱形孔(14-2)设置有攻丝结构，封闭塞(16)的第一圆柱形本体部分(16-1)设置有具有螺纹的圆柱形外表面(16-4)，所述螺纹与所述攻丝结构接合以便牢固地将封闭塞(16)连接至帽(14)。
4.根据权利要求3所述的轴承箱，其中，封闭塞(16)的第一圆柱形本体部分(16-1)具有正面径向面，其设置有用于与能够向所述封闭塞(16)施加扭矩的外部工具接合的装置(16-5)。
5.根据权利要求2所述的轴承箱，其中，封闭塞(20)的第一圆柱形本体部分(20-1)安装在帽(14)中，所述第一本体部分(20-1)径向布置在帽(14)的环形边缘(14-4)中，并且旨在轴向地楔入轴(2)的端部(2-2)的正面(2-4)和帽(14)的板(14-1)之间。
6.根据权利要求5所述的轴承箱，其中，封闭塞(20)的第一圆柱形本体部分(20-1)包括多个开口(20-3)，该多个开口在轴向上面对帽(14)的板(14-1)的开口(14-3)，第一本体部分(20-1)和帽(14)的所述开口(20-3,14-3)由旨在固定在轴(2)的端部(2-2)的正面(2-4)上的紧固螺钉(15)穿过。
7.根据权利要求2至6中的任一项所述的轴承箱，其中，密封装置是插置于第二圆柱形本体部分(16-2；20-2)和轴(2)的孔(2-1)之间的环形密封件(16-3；20-4)。
8.根据权利要求7所述的轴承箱，其中，第二圆柱形本体部分(16-2；20-2)包括圆周槽(16-6；20-5)，环形密封件(16-3；20-4)容纳在圆周槽中。
9.根据权利要求2至6中的任一项所述的轴承箱，其中，密封装置是环形唇部(21-3)，其刚性地连接至第二本体部分(21-2)，并与轴(2)的孔(2-1)接触从而变形。
10.一种用于轨道车辆的转向架，包括设置有具有孔(2-1)的中空轴(2)的至少一个车轴，以及根据前述权利要求中任一项所述且安装在轴(2)的端部(2-2)上的至少一个轴承箱(1)。
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