CN113251131A - 一种工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法 - Google Patents

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Abstract

一种工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法，属于齿轮箱装配技术领域。包括如下步骤：步骤1）对齿轮箱传动轴一端的圆锥滚子轴承的外圈轴向固定；步骤2）在齿轮箱与该传动轴另一端的圆锥滚子轴承之间设置预紧装置（18），预紧装置（18）上的弹性组件的端部与另一端的圆锥滚子轴承的外圈贴合；步骤3）根据圆锥滚子轴承所需要的预紧力确定弹性组件的变形量；步骤4）通过预紧装置（18）对弹性组件加载；步骤5）测量靠近预紧装置（18）的圆锥滚子轴承端面至齿轮箱对应侧的距离。本发明能够保证安装后圆锥滚子轴承维持在所需预紧力下工作，调节方便，使圆锥滚子轴承的使用寿命得到了提高，齿轮箱的可靠性也得到了保障。

Description

一种工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法
技术领域
一种工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法，属于齿轮箱装配技术领域。
背景技术
圆锥滚子轴承由于具有较高的定位精度、承载力和适应较广的转速范围，因而得到较广泛的应用。但是圆锥滚子轴承的内外圈分离，其内部游隙的调整需要通过对轴承的轴向距离调整来实现，圆锥滚子轴承的工作游隙在接近零的负游隙下可以实现最佳的承载力，且经过实践证明圆锥滚子轴承在承受一定的预负荷下可以有更长的使用寿命。由于其内圈和外圈是分离的结构，所以其游隙无法直接测量。目前国内在圆锥滚子轴承调整中预负荷的方案结构复杂，操作困难，不易于在装配现场进行操作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种精确控制圆锥滚子轴承的预紧力，使圆锥滚子轴承使用寿命大大提高，并使齿轮箱的可靠性得到保障的工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1）对齿轮箱传动轴一端的圆锥滚子轴承的外圈轴向固定；
步骤2）在齿轮箱与该传动轴另一端的圆锥滚子轴承之间设置预紧装置，预紧装置上的弹性组件的端部与另一端的圆锥滚子轴承的外圈贴合，此时弹性组件维持原长；
步骤3）根据圆锥滚子轴承所需要的预紧力确定弹性组件的变形量，圆锥滚子轴承所需要的预紧力即为弹性组件的弹力；
步骤4）通过预紧装置对弹性组件加载，并使弹性组件达到确定好的变形量；
步骤5）测量靠近预紧装置的圆锥滚子轴承端面至齿轮箱对应侧的距离，并根据测量的距离选配满足厚度要求的调整垫，完成圆锥滚子轴承预负荷的调整。
优选的，步骤1）中所述的齿轮箱上可拆的安装有固定板，固定板上螺纹连接有压紧螺栓，并通过压紧螺栓压紧所述圆锥滚子轴承。通过压紧螺栓实现了对圆锥滚子轴承的压紧，方便调节圆锥滚子轴承的位置，且压紧方便。
优选的，选取步骤3）中所述的弹性组件为蝶形弹簧，根据GB/T1972标准选取负荷最接近圆锥滚子轴承的预紧力的蝶形弹簧，计算圆锥滚子轴承的预紧力与蝶形弹簧的负荷的比值，并根据比值和蝶形弹簧的碟簧特性曲线图确定蝶形弹簧所需要的变形量。蝶形弹簧的选取更加适应现实工况，并且使该调整方法的适应范围广。
优选的，采用插值法来计算步骤3）中蝶形弹簧所需要的变形量。根据碟簧特性曲线图，采用插值法可计算任意比值对应的蝶形弹簧的变形量，适用范围广。
优选的，步骤3）中所述的弹性组件串联设置有多个，弹性组件的总变形量为单个弹性组件的变形量与弹性组件的数量的乘积。
优选的，步骤2）、步骤4）或步骤5）中所述的预紧装置包括固定座、预紧螺栓、滑动套和弹性组件，滑动套通过轴向导向机构滑动设置在固定座内，预紧螺栓与滑动套螺纹连接，弹性组件设置在滑动套与固定座之间，转动预紧螺栓推动滑动套及弹性组件向远离齿轮箱的方向移动，固定座上设有用于连接齿轮箱的固定机构。依据圆锥滚子轴承需要的预紧力而确定弹性组件的变形量的大小，转动预紧螺栓，推动滑动套及弹性组件移动，从而实现对圆锥滚子轴承需要的预紧力的调节。具有结构简单，使用方便的特点，不仅提高了轴承寿命，也提高了工业齿轮箱的可靠性。
优选的，所述的固定机构包括安装座和固定螺栓，安装座连接在固定座的一侧，安装座上开设有固定孔，固定螺栓穿过固定孔后连接齿轮箱。固定座的一侧设置有安装座，方便与齿轮箱的连接，拆装方便。
优选的，所述的预紧装置还包括标尺，固定座上开设有可视窗口，标尺固定在可视窗口处。通过标尺和可视窗口方便控制弹性组件的变形量，保证对圆锥滚子轴承的预紧力的调整更加精确。
优选的，所述的轴向导向机构包括薄型平键，固定座与滑动套上对应开设有导向键槽，薄型平键的两侧分别设置在固定座与滑动套的导向键槽内。孔用弹性挡圈能够对滑动套和固定座之间进行轴向的限位，薄形平键能够避免滑动套随预紧螺栓同步转动，保证滑动套在预紧螺栓的作用下轴向运动平稳。
优选的，步骤2）、步骤3）或步骤4）中所述的弹性组件与圆锥滚子轴承之间设置有距离套。通过距离套能够对弹性组件与圆锥滚子轴承的间距进行调节，以适应不同型号的齿轮箱。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
本工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法通过圆锥滚子轴承所需要的预紧力确定弹性组件的弹力，再根据弹性组件的弹力确定弹性组件的变形量，以对圆锥滚子轴承精确施加预紧力，方便精确测量在所需预紧力下，圆锥滚子轴承与齿轮箱对应侧的距离，方便选配调整垫，且能够保证安装后圆锥滚子轴承维持在所需预紧力下工作，调节方便，使圆锥滚子轴承的使用寿命得到了提高，齿轮箱的可靠性也得到了保障。
附图说明
图1为预紧装置的主视剖面示意图。
图2为预紧装置的的俯视示意图。
图3是预紧装置的主视示意图。
图4是滑动套的立体图。
图5是三组预紧装置在轴向外圈圆周方向的安装示意图。
图6为预紧装置安装的主视剖视示意图。
图7是蝶形弹簧特性曲线图。
其中：1、固定座 2、滑动套 201、固定台 3、孔用弹性挡圈 4、薄型平键 5、蝶形弹簧 6、挡套 7、预紧螺栓 8、平垫圈 9、固定螺栓 10、标尺 11、铆钉 12、固定板13、上圆锥滚子轴承 14、锥齿轮 15、上距离套 16、下距离套 17、下圆锥滚子轴承18、预紧装置 19、锥齿轮轴 20、箱体。
具体实施方式
图1~7是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~7对本发明做进一步说明。
如图1~4所示：一种工业齿轮箱圆锥滚子轴承预负荷调整的装置，包括固定座1、预紧螺栓7、滑动套2和弹性组件，滑动套2通过轴向导向机构滑动设置在固定座1内，预紧螺栓7与滑动套2螺纹连接，弹性组件设置在滑动套2与固定座1之间；固定座1上开设有可视窗口，标尺10固定在可视窗口处；转动预紧螺栓7推动滑动套2及弹性组件5向远离齿轮箱20的方向移动，固定座1上设有用于连接齿轮箱20的固定机构。
固定机构包括安装座和固定螺栓9，安装座连接在固定座1的一侧，并与固定座1一体连接，安装座中间有个长孔，固定螺栓9的端部穿过长孔后与齿轮箱的箱体20上的螺纹孔螺纹连接，方便调节固定座1的位置，以适应不同的齿轮箱，在固定螺栓9与安装座之间设置有平垫圈8。
轴向导向机构包括孔用弹性挡圈3以及薄型平键4，固定座1与滑动套2上对应开设有导向键槽，薄型平键4的两侧分别设置在固定座1与滑动套2的导向键槽内。孔用弹性挡圈3设置在滑动套2的下侧，且孔用弹性挡圈3设置在固定座1与滑动套2之间。本实施例的轴向导向机构还可用导向轴等导向结构代替。
弹性组件包括挡套6以及串联设置的多个蝶形弹簧5，滑动套2的下端设有固定台201，固定台201的直径大于滑动套2上部直径，蝶形弹簧5设置在固定台201的上侧，并套设在滑动套2上部外侧；挡套6设置在蝶形弹簧5上侧，挡套6也设置在固定座1内。在本实施例中，挡套6与固定座1相对滑动设置。
预紧装置18的工作原理如下：将固定座1通过固定螺栓9固定在箱体20外，通过调整固定螺栓9在长孔内的位置来使预紧螺栓7顶在下距离套16的下端。转动预紧螺栓7，滑动套2在薄型平键4的引导下顺着固定座1往上移动，直至挡套6和固定座1的内孔上端面接触，这个过程中碟形弹簧5没有产生形变，同时记录滑动套2下端面所在的标尺10位置H0，继续转动预紧螺栓7，滑动套2在薄型平键4的引导下顺着固定座1继续向上移动，在这个过程中碟形弹簧5开始产生形变，预紧螺栓7通过下距离套16对下圆锥滚子轴承17产生轴向的预紧力，随着预紧螺栓7的转动，碟形弹簧5的变形量逐渐增大，同时对下圆锥滚子轴承17的预紧力也逐渐增大，根据下圆锥滚子轴承17需要的预紧力大小来选择对应的碟形弹簧5，通过滑动套2的位移量来控制碟形弹簧5的变形量，进而能够精确得出在所需要的预紧力所用下，下圆锥滚子轴承17的下端面与箱体20下端面的距离，以方便选配调整垫。
如图5~7所示：在本实施例中，齿轮箱的参数为：电机功率90kw，输入转速1000rpm，传动比90:1，锥齿轮14所在轴的转速为730rpm，该轴两端的圆锥滚子轴承的型号均为32310J2/Q，该圆锥滚子轴承所需要的预负荷大小为800N时调整的游隙为最佳状态游隙，即该圆锥滚子轴承所需要的预紧力为800N；且位于该轴上端的为上圆锥滚子轴承13，位于该轴下端的为下圆锥滚子轴承17。
该工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法，包括如下步骤：
步骤1）对齿轮箱传动轴一端的圆锥滚子轴承的外圈轴向固定。
根据锥齿轮轴19和锥齿轮14的啮合斑点情况固定锥齿轮轴19，在上圆锥滚子轴承13的上侧安装上距离套15，在上距离套15的上侧安装固定装置，固定装置环绕上距离套15间隔均布有三个。在下圆锥滚子轴承17的下侧安装下距离套16，在下距离套16的下侧安装预紧装置18，预紧装置18环绕下距离套16间隔均布有三个。
固定装置包括固定板12以及压紧螺栓，固定板12上设置有长孔，固定板12通过穿过长孔的螺栓与箱体20固定连接，固定板12的长孔沿上距离套15的径向设置，压紧螺栓竖向设置，压紧螺栓的下端穿过固定板12后支撑在上距离套15的上端，压紧螺栓与固定板12螺纹连接，上距离套15的下端支撑在上圆锥滚子轴承13的外圈的上端面上。
步骤2）在齿轮箱与该传动轴另一端的圆锥滚子轴承之间设置预紧装置18，预紧装置18上的弹性元件的端部与另一端的圆锥滚子轴承的外圈贴合，此时弹性元件维持原长。
旋转预紧螺栓7，使预紧螺栓7的上端与下距离套16的下端面贴合，继续旋转预紧螺栓7，通过标尺10观察滑动套2与固定座1内孔上端接触，此时蝶形弹簧5没有发生任何形变。此时记录滑动套2的下端面所在的标尺10刻度为4.6mm，即H0=4.6mm。
步骤3）根据圆锥滚子轴承所需要的预紧力确定弹性元件的变形量，圆锥滚子轴承所需要的预紧力即为弹性元件的弹力。
圆锥滚子轴承所需要的预紧力F c =800N，根据GB/T1972标准选取负荷最接近预紧力的蝶形螺母5，D=28mm，t=1mm的蝶形弹簧4组，蝶形螺母5的负荷F=1110N，变形量f=0.6mm；
计算预紧力与蝶形螺母5的负荷的比值：
Figure 176708DEST_PATH_IMAGE001
；
通过图7可以得出如下表格：
Figure 1
。
根据插值法，可以得出，当F/F c =0.7207时，f/h0=0.6341，且此时h0=0.8mm；
f= h0*0.6225=0.8*0.6341=0.5073mm。
Figure 421056DEST_PATH_IMAGE003
；
其中，
Figure 488369DEST_PATH_IMAGE004
为预紧力为800N时，4组蝶形弹簧5需要的总变形量；
f为预紧力为800N时，单组蝶形弹簧5需要的变形量；
根据蝶形弹簧5变形前滑动套2下端面所在的刻度为H0=4.6mm，可以得出，达到预紧力为800N时，滑动套2需要上移2mm，即在标尺10上的宽度为4.6mm+2mm=6.6mm。
步骤4）通过预紧装置18弹性元件加载，并使弹性元件达到确定好的变形量；
转动预紧螺栓7对蝶形弹簧5进行加载，直至滑动套2下端面对应的标尺10上的刻度为6.6mm。旋转预紧螺栓7，同时观察滑动套2的位移，在这个过程中3组预紧装置18要逐一分段进给，保证轴承外圈受载均匀，待滑动套2移动2mm的位移后停止旋转预紧螺栓7，此时滑动套2的下端面在标尺10上对应的刻度为6.6mm。
步骤5）测量靠近预紧装置18的圆锥滚子轴承端面至齿轮箱对应侧的距离，并根据测量的距离选配满足厚度要求的调整垫，完成圆锥滚子轴承预负荷的调整。
测量箱体20下端面至下距离套16下端面的距离，根据测出的距离，选配调整垫片满足厚度要求，下圆锥滚子轴承17的预紧量调整完成。通过施加预紧力的轴承使用寿命得到了提高，齿轮箱的可靠性也得到了保障。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1）对齿轮箱传动轴一端的圆锥滚子轴承的外圈轴向固定；
步骤2）在齿轮箱与该传动轴另一端的圆锥滚子轴承之间设置预紧装置（18），预紧装置（18）上的弹性组件的端部与另一端的圆锥滚子轴承的外圈贴合，此时弹性组件维持原长；
步骤3）根据圆锥滚子轴承所需要的预紧力确定弹性组件的变形量，圆锥滚子轴承所需要的预紧力即为弹性组件的弹力；
步骤4）通过预紧装置（18）对弹性组件加载，并使弹性组件达到确定好的变形量；
步骤5）测量靠近预紧装置（18）的圆锥滚子轴承端面至齿轮箱对应侧的距离，并根据测量的距离选配满足厚度要求的调整垫，完成圆锥滚子轴承预负荷的调整。
2.根据权利要求1所述的工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法，其特征在于：步骤1）中所述的齿轮箱上可拆的安装有固定板（12），固定板（12）上螺纹连接有压紧螺栓，并通过压紧螺栓压紧所述圆锥滚子轴承。
3.根据权利要求1所述的工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法，其特征在于：步骤3）中所述的弹性组件为蝶形弹簧（5），根据GB/T1972标准选取负荷最接近圆锥滚子轴承的预紧力的蝶形弹簧（5），计算圆锥滚子轴承的预紧力与蝶形弹簧（5）的负荷的比值，并根据比值和蝶形弹簧（5）的碟簧特性曲线图确定蝶形弹簧（5）所需要的变形量。
4.根据权利要求3所述的工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法，其特征在于：采用插值法来计算步骤3）中蝶形弹簧（5）所需要的变形量。
5.根据权利要求1所述的工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法，其特征在于：步骤3）中所述的弹性组件串联设置有多个，弹性组件的总变形量为单个弹性组件的变形量与弹性组件的数量的乘积。
6.根据权利要求1所述的工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法，其特征在于：步骤2）、步骤4）或步骤5）中所述的预紧装置（18）包括固定座（1）、预紧螺栓（7）、滑动套（2）和弹性组件，滑动套（2）通过轴向导向机构滑动设置在固定座（1）内，预紧螺栓（7）与滑动套（2）螺纹连接，弹性组件设置在滑动套（2）与固定座（1）之间，转动预紧螺栓（7）推动滑动套（2）及弹性组件向远离齿轮箱的方向移动，固定座（1）上设有用于连接齿轮箱的固定机构。
7.根据权利要求6所述的工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法，其特征在于：所述的固定机构包括安装座和固定螺栓（9），安装座连接在固定座（1）的一侧，安装座上开设有固定孔，固定螺栓（9）穿过固定孔后连接齿轮箱。
8.根据权利要求6所述的工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法，其特征在于：所述的预紧装置（18）还包括标尺（10），固定座（1）上开设有可视窗口，标尺（10）固定在可视窗口处。
9.根据权利要求6所述的工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法，其特征在于：所述的轴向导向机构包括薄型平键（4），固定座（1）与滑动套（2）上对应开设有导向键槽，薄型平键（4）的两侧分别设置在固定座（1）与滑动套（2）的导向键槽内。
10.根据权利要求1所述的工业齿轮箱圆锥滚子轴承的预负荷调整方法，其特征在于：步骤2）、步骤3）或步骤4）中所述的弹性组件与圆锥滚子轴承之间设置有距离套。
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