CN112431853A - 一种不需扩张收缩筐型保持架的特大型圆锥滚子轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不需扩张收缩筐型保持架的特大型圆锥滚子轴承，包括外圈、内圈、滚动体和保持架，滚动体和保持架位于外圈与内圈之间的位置上，车铣加工成型的保持架外形呈锥型结构，在保持架的圆周方向开设有多个绕保持架中心均匀分布的兜孔，兜孔长度方向的两侧内壁在横截面上呈锥型结构，且在横截面处锥形结构的最小间距小于滚动体的直径，本发明设计结构简单、使用便捷，将现有冲压成型、先扩张后收缩式的保持架替换为车铣加工成型的不可变形保持架，使滚动体在保持架内具有较高的安装精度，保证特大型圆锥滚子轴承的高精度、长寿命运转。

Description

一种不需扩张收缩筐型保持架的特大型圆锥滚子轴承

技术领域

本发明属于风电轴承设计技术领域，具体涉及一种自锁式筐型保持架的特大型圆锥滚子轴承。

背景技术

风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机、调向器、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。其工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。由于风力发电机具有较大的结构尺寸，因此，风电轴承的使用性能对发电机的正常运转起到了重要的作用。

目前，一般的中小型圆锥滚子轴承保持架为筐型保持架，采用钢板冲压成型，成型后再进行冲滚子窗孔，然后将保持架扩张后将滚动体装入窗孔内，形成保持架和滚子组件，再把内圈装入保持架组件内，形成保持架、滚子和内圈组件，然后，再把这个组件放入专用模具中，对保持架横梁进行收缩，使保持架恢复原状，锁住滚子；这种保持架的生产方式和安装方式适用于一些中小型的圆锥滚子轴承，但是，对于一些特大型的圆锥滚子转盘轴承，尤其直径在2m以上的圆锥滚子转盘轴承，保持架的生产和安装就存在局限性，一是由于冲压成型的保持架，在进行滚动体装配时，需要将保持架的兜孔进行扩张，连同滚动体装入内外圈之间时，还要将扩张后的保持架进行收缩，完成整个装配，保持架先扩张、后收缩的目的是实现对滚动体的锁定，但在收缩过程会出现保持架各处收缩不均匀的问题，其尺寸精度达不到特大型转盘轴承使用的需求，容易导致轴承使用寿命的降低，二是由于保持架尺寸过大，没有合适的冲压机和模具对保持架进行加工生产，生产难度较高，因此，目前带有冲压成型保持架所组成的圆锥滚子转盘轴承，其使用性能并不理想，保持架内的滚动体运动间隙无法进行精确限定，降低了转盘轴承的使用寿命。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种不需扩张收缩筐型保持架的特大型圆锥滚子轴承，其结构设计简单合理、使用便捷，将现有冲压成型、先扩张后收缩式的保持架替换为车铣加工成型的不可变形保持架，使滚动体在保持架内具有较高的安装精度，保证特大型圆锥滚子轴承的高精度、长寿命运转。

本发明所采用的技术方案是：一种不需扩张收缩筐型保持架的特大型圆锥滚子轴承，包括外圈、内圈、滚动体和保持架，滚动体和保持架位于外圈与内圈之间的位置上，车铣加工成型的保持架外形呈锥型结构，在保持架的圆周方向开设有多个绕保持架中心均匀分布的兜孔，兜孔长度方向的两侧内壁在横截面上呈锥型结构，且在横截面处锥形结构的最小间距小于滚动体的直径，滚动体安装在兜孔位置、且滚动体的圆周面与兜孔两侧内壁之间具有0.1mm-0.15mm的间隙，兜孔宽度方向的两侧内壁相互平行设置，兜孔宽度方向的两侧内壁与滚动体的两个端部相接触，在内圈的外径处设有对滚动体的两个端部进行限位的挡边。

所述内圈包括第一内圈和第二内圈，第一内圈与第二内圈上均开设有贯通的螺栓安装孔，第一内圈与第二内圈通过螺栓相连。

所述挡边包括设置在第一内圈外径下方的小挡边和第二内圈外径位置的大挡边。

所述第一内圈的外径大于第二内圈的最小外径，第一内圈和第二内圈在通过螺栓连接后，小挡边和大挡边在截面上呈相互平行设置。

所述滚动体为圆锥滚子，与滚动体对应的保持架上的兜孔为锥形孔。

这种不需扩张收缩筐型保持架的特大型圆锥滚子轴承在装配时：将原有的冲压成型保持架替换为机械加工车铣成型的保持架，由于车削加工相比于冲压成型，能够提高保持架的加工精度，即采用机械加工方式，尤其数控加工，可以精确的对兜孔进行加工，使兜孔与滚动体的间隙保持在0.1-0.15mm，满足滚动体在兜孔内工作时精度要求，这种加工方式具有满足尺寸精度、防止保持架变形、以及提高轴承使用寿命的优点；另外，由于车削成型的保持架不能够任意变形，传统的滚动体与保持架安装到轴承内外圈之间的方法已不适用，因此，在装配时，将传统的内圈拆分为第一内圈和第二内圈，避免第一内圈的小挡边位置在装配时对保持架的装配造成干涉，具体装配过程中，设计一个与外圈尺寸相等的模具，在模具的表面开设用以放置滚动体的圆槽，圆槽与滚动体数量相等，且绕模具的中心均匀分布，圆槽为倾斜式结构，在倾斜式结构圆槽的下端设置台阶，用以避免出现在滚动体放置过程中的掉落问题，放置过程中，先将保持架放置在模具上，再将滚动体放置在保持架兜孔位置，且位于模具的圆槽处，滚动体与保持架装配完成后，再将二者的整体放置在第二内圈的外径处，滚动体下端面与大挡边相接触，将第一内圈与第二内圈通过螺栓进行连接，最后外圈再装配外圈，实现整个装配过程。

所述车铣加工成型的保持架外形呈锥型结构；这样设置的目的是：能够通过数控加工中心将保持架毛坯进行机械加工，满足在内圈与外圈之间的工作需求，数控加工替代了现有特大型轴承保持架的冲压成型方式，具有精度高，后续装配滚动体时不需要再进行扩张和收缩，使滚动体能够得到精确锁定，提高轴承的运转效率和使用寿命。

所述在保持架的圆周方向开设有多个绕保持架中心均匀分布的兜孔，兜孔长度方向的两侧内壁在横截面上呈锥型结构，且在横截面处锥形结构的最小间距小于滚动体的直径；这样设置的目的是：兜孔位置对应的安装滚动体，以实现保持架对滚动体的位置限定，兜孔在横截面呈锥形结构是为了在装配时，滚动体从兜孔的一端进入后、从另外一端不能够掉出，起到限位的作用，可便于保持架和滚动体的整体移动，安装到内圈与外圈之间位置，装配效率高。

所述滚动体安装在兜孔位置、且滚动体的圆周面与兜孔两侧内壁之间具有0.1mm-0.15mm的间隙，兜孔宽度方向的两侧内壁相互平行设置，兜孔宽度方向的两侧内壁与滚动体的两个端部相接触，在内圈的外径处设有对滚动体的两个端部进行限位的挡边；这样设置的目的是：滚动体圆周方向与兜孔两侧内壁之间设置间隙是为了保证滚动体在兜孔内进行自由旋转，0.1-0.15mm的间隙可达到滚动体的最佳运转状态，既不会与保持架产生卡滞现象，也不会由于间隙过大造成滚动体与保持架之间产生晃动，提高二者的使用寿命，进而保证了整个轴承的高精度、长寿命运转；在轴承工作时， 利用滚动体引导保持架进行转动，即保持架在内圈与外圈的间隙处保持悬空状态，不与轴承内圈或外圈相互接触，只与滚动体接触，滚动体随着内圈和外圈工作时进行转动，再带动保持架的转动，有利于轴承使用寿命的延长。

由于特大型转盘轴承的尺寸过大，通常直径尺寸超过2m，因此，传统的通过冲压成型保持架的方式已不适用，一是没有与该保持架尺寸对应的冲压机以及模具，二是冲压成型的保持架尺寸精度达不到轴承的使用需求，三是在进行兜孔收缩加工时，冲压不均匀带来轴承安装精度不高，容易降低轴承的使用寿命；综上原因，将保持架从传统的冲压成型方式改为机械加工车削的成型方式，既可以便于加工操作，也能够达到轴承的使用精度需求，而车削成型的保持架在装配过程中又不能够进行热胀冷缩，出现装配问题，导致传统轴承内圈出现与保持架干涉的问题，因此将传统的内圈设计为第一内圈和第二内圈组装的方式，即将小挡边根部进行截取，形成第一内圈，在装配时可以避免小挡边以上的内圈尺寸干涉到滚动体的安装，这样既不会影响轴承的安装精度，也能够在不对保持架进行热胀冷缩的条件下完成安装，达到装配的要求，从而实现由更高精度的保持架所组装成的转盘轴承顺利安装的目的，达到特大型转盘轴承高精度、长寿命、高可靠性的结构设计要求，解决高精度筐型保持架的装配问题。

本发明的有益效果为：

本发明设计结构简单、使用便捷，将现有冲压成型、先扩张后收缩式的保持架替换为车铣加工成型的不可变形保持架，使滚动体在保持架内具有较高的安装精度，保证特大型圆锥滚子轴承的高精度、长寿命运转。

附图说明

图1为本发明转盘轴承的整体截面示意图；

图2为本发明内圈的截面图；

图3为本发明滚动体与保持架的安装示意图；

图4为本发明保持架的结构示意图；

图5为本发明滚动体与保持架在安装过程中的结构简图。

图中标记：1、外圈；2、保持架；3、滚动体；4、螺栓安装孔；5、第一内圈；6、第二内圈；7、大挡边；8、小挡边；9、兜孔；10、模具；11、圆槽；12、台阶。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

如图所示，一种不需扩张收缩筐型保持架的特大型圆锥滚子轴承，包括外圈1、内圈、滚动体3和保持架2，滚动体3和保持架2位于外圈1与内圈之间的位置上，车铣加工成型的保持架2外形呈锥型结构，在保持架2的圆周方向开设有多个绕保持架2中心均匀分布的兜孔9，兜孔9长度方向的两侧内壁在横截面上呈锥型结构（如图3所示），且在横截面处锥形结构的最小间距小于滚动体3的直径，滚动体3安装在兜孔9位置、且滚动体3的圆周面与兜孔9两侧内壁之间具有0.1mm-0.15mm的间隙，兜孔9宽度方向的两侧内壁相互平行设置，兜孔9宽度方向的两侧内壁与滚动体3的两个端部相接触，在内圈的外径处设有对滚动体3的两个端部进行限位的挡边。

所述内圈包括第一内圈5和第二内圈6，第一内圈5与第二内圈6上均开设有贯通的螺栓安装孔4，第一内圈5与第二内圈6通过螺栓相连，挡边包括设置在第一内圈5外径下方的小挡边8和第二内圈6外径位置的大挡边7，如此设置，是因为在内圈处需要设置小挡边8和大挡边7以实现对滚动体3端部的限位，而本实施例中的保持架2采用机械加工中心制成，其外形结构不能够扩张或收缩，即不易发生变形，因此，在滚动体3与保持架2装配成型后，需要将滚动体3与保持架2放置在内圈外部，而传统内圈的小挡边8对装配造成了干涉，因此将内圈从小挡边8位置进行截取，使内圈分为第一内圈5和第二内圈6，可便于保持架2与滚动体3装配到内圈上，在装入第二内圈6外部之后，利用螺栓将第一内圈5和第二内圈6进行连接，通过小挡边8和大挡边7实现对滚动体3的限位。

所述第一内圈5的外径大于第二内圈6的最小外径，第一内圈5和第二内圈6在通过螺栓连接后，小挡边8和大挡边7在截面上呈相互平行设置。

所述滚动体3为圆锥滚子，与滚动体3对应的保持架2上的兜孔9为锥形孔，这样有利于提高滚动体3的运转精度，保证轴承的高精度运转。

这种自锁式筐型保持架的特大型圆锥滚子轴承在装配时：将原有的冲压成型保持架2替换为机械加工车铣成型的保持架2，由于车削加工相比于冲压成型，能够提高保持架2的加工精度，即采用机械加工方式，尤其数控加工，可以精确的对兜孔9进行加工，使兜孔9与滚动体3的间隙保持在0.1-0.15mm，满足滚动体3在兜孔9内工作时精度要求，这种加工方式具有满足尺寸精度、防止保持架2变形、以及提高轴承使用寿命的优点；另外，由于车削成型的保持架2不能够任意变形，传统的滚动体3与保持架2安装到轴承内外圈1之间的方法已不适用，因此，在装配时，将传统的内圈拆分为第一内圈5和第二内圈6，避免第一内圈5的小挡边8位置在装配时对保持架2的装配造成干涉，具体装配过程中，设计一个与外圈1尺寸相等的模具10，在模具10的表面开设用以放置滚动体3的圆槽11，圆槽11与滚动体3数量相等，且绕模具10的中心均匀分布，圆槽11为倾斜式结构，在倾斜式结构圆槽11的下端设置台阶12，用以避免出现在滚动体3放置过程中的掉落问题，放置过程中，先将保持架2放置在模具10上，再将滚动体3放置在保持架2兜孔9位置，且位于模具10的圆槽11处，滚动体3与保持架2装配完成后，再将二者的整体放置在第二内圈6的外径处，滚动体3下端面与大挡边7相接触，将第一内圈5与第二内圈6通过螺栓进行连接，最后外圈1再装配外圈1，实现整个装配过程。

Claims (5)

1.一种不需扩张收缩筐型保持架的特大型圆锥滚子轴承，其特征在于：包括外圈、内圈、滚动体和保持架，滚动体和保持架位于外圈与内圈之间的位置上，车铣加工成型的保持架外形呈锥型结构，在保持架的圆周方向开设有多个绕保持架中心均匀分布的兜孔，兜孔长度方向的两侧内壁在横截面上呈锥型结构，且在横截面处锥形结构的最小间距小于滚动体的直径，滚动体安装在兜孔位置、且滚动体的圆周面与兜孔两侧内壁之间具有0.1mm-0.15mm的间隙，兜孔宽度方向的两侧内壁相互平行设置，兜孔宽度方向的两侧内壁与滚动体的两个端部相接触，在内圈的外径处设有对滚动体的两个端部进行限位的挡边。

2.根据权利要求1所述的一种不需扩张收缩筐型保持架的特大型圆锥滚子轴承，其特征在于：内圈包括第一内圈和第二内圈，第一内圈与第二内圈上均开设有贯通的螺栓安装孔，第一内圈与第二内圈通过螺栓相连。

3.根据权利要求2所述的一种不需扩张收缩筐型保持架的特大型圆锥滚子轴承，其特征在于：挡边包括设置在第一内圈外径下方的小挡边和第二内圈外径位置的大挡边。

4.根据权利要求2所述的一种不需扩张收缩筐型保持架的特大型圆锥滚子轴承，其特征在于：第一内圈的外径大于第二内圈的最小外径，第一内圈和第二内圈在通过螺栓连接后，小挡边和大挡边在截面上呈相互平行设置。

5.根据权利要求1所述的一种不需扩张收缩筐型保持架的特大型圆锥滚子轴承，其特征在于：滚动体为圆锥滚子，与滚动体对应的保持架上的兜孔为锥形孔。

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