CN113464550B - 一种城市轨道交通轴箱用双列圆柱滚子轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了城市轨道交通轴箱用双列圆柱滚子轴承，包括外圈、内圈、滚子、中隔圈、平挡圈、保持架以及密封件，外圈内径面设有中挡边和外圈滚道面；内圈的外径面设有两列内圈滚道面和内圈侧挡边；滚子具有两列，滚子的母线为凸度曲线，中隔圈置于两列滚子之间；平挡圈置于内圈远离设有内圈侧挡边的一侧；保持架设置在外圈和内圈之间，保持架上设有将多个滚子周向均布的保持架兜孔；密封件设置在所述外圈的两端。本发明的双列圆柱滚子具有耐冲击力和寿命长等优点。

Description

一种城市轨道交通轴箱用双列圆柱滚子轴承
技术领域
本发明涉及轴承技术领域，尤其是一种城市轨道交通轴箱用双列圆柱滚子轴承。
背景技术
目前，城市轨道交通的特点是站与站之间的间距较短，城市轨道交通车辆频繁进行加减速，轴箱的传动比相对较大，而且列车的运行速度较快，大于80km/h，因此轴承需要有可靠的寿命和耐冲击力。城市轨道交通车辆轴箱轴承有50％采用的是双列圆柱滚子轴承，轴承的可靠性和安全性影响着城市轨道交通的运营安全。
发明内容
本发明提出了一种城市轨道交通轴箱用双列圆柱滚子轴承，解决了现有轴箱用双列圆柱滚子轴承寿命低的问题。
本发明采用的技术手段如下：
一种城市轨道交通轴箱用双列圆柱滚子轴承，包括，
外圈，所述外圈的内径面设有中挡边，所述中挡边两侧为外圈滚道面；
内圈，所述内圈的外径面设有两列内圈滚道面，所述内圈一侧设有内圈侧挡边；
滚子，所述滚子具有两列，两列所述滚子置于所述外圈滚道面与内圈滚道面之间，所述滚子的母线为凸度曲线，所述凸度曲线包括位于中间的第一圆弧曲线、位于所述第一圆弧曲线两侧并与所述第一圆弧曲线相切连接的第二圆弧曲线以及位于第二圆弧曲线外侧并与所述第二圆弧曲线相切连接的第三圆弧曲线，所述第三圆弧曲线、第二圆弧曲线以及第一圆弧曲线的半径比为1：50：60，所述第一圆弧曲线的凸度为2μm；
中隔圈，所述中隔圈套在所述内圈的外径面上并置于两列所述滚子之间；
平挡圈，所述平挡圈置于内圈远离设有内圈侧挡边的一侧；
保持架，所述保持架设置在所述外圈和所述内圈之间，所述保持架上设有将多个滚子周向均布的保持架兜孔；
密封件，所述密封件设置在所述外圈的两端。
进一步地，所述滚子的两端面还设有倒角，所述倒角的母线包括依次相切连接且半径比为1：2：4的第四圆弧曲线、第五圆弧曲线以及第六圆弧曲线，所述第六圆弧曲线与所述第三圆弧曲线相切连接且过其交点的切线与滚子轴线的夹角为10～12°，所述第六圆弧曲线的长度占所述倒角母线总长度的50％，所述滚子的滚子倒角径向坐标大于套圈油沟的径向坐标0.1～0.2mm。
进一步地，所述中挡边的中挡边接触面与所述外圈径向方向的夹角为12～20′。
进一步地，所述内圈侧挡边的内圈挡边接触面与所述内圈的径向方向的夹角为12～20′。
进一步地，所述内圈滚道面的母线为凸度曲线，其凸度的大小为0.003～0.006mm。
进一步地，所述平挡圈朝向滚子一侧为平挡圈挡边面，所述平挡圈挡边面与所述平挡圈的径向方向夹角为12～20′。
进一步地，所述的密封件为采用钢板密封冲压结构。
与现有技术比较，本发明公开的城市轨道交通轴箱用双列圆柱滚子轴承具有以下有益效果：本发明的滚子的母线由5段圆弧曲线形成的具有凸度的曲线，中间一段弧线主要是承受轴承载荷部分，第二第三段弧线在第一段弧线两侧，对在轴承承受正常载荷时候消除边缘应力集中，第四第五段弧线在第二第三段弧线外侧，在轴承承受更大载荷时消除边缘应力集中。
附图说明
图1为本发明实施例中的一种轨道交通轴箱用双列圆柱滚子轴承结构示意图；
图2为本发明实施例中的外圈示意图；
图3是本发明实施例中的第一种内圈示意图；
图4是本发明实施例中的第二种内圈示意图；
图5是本发明实施例中的第一种平挡圈示意图；
图6是本发明实施例中的第二种平挡圈示意图；
图7是本发明实施例中的滚子示意图；
图8是本发明实施例中的滚子倒角示意图；
图9是本发明实施例中的密封件示意图；
图10是本发明轴承组装及密封结构的第一种实施例的示意图；
图11是本发明轴承组装及密封结构的第二实施例的示意图；
图12是本发明公开的轴承滚子修型对内圈滚道产生的接触应力情况分析图；
图13是本发明公开的轴承滚子修型对内圈滚道产生的接触应力情况仿真分析图。
图中：1、外圈；2、内圈；3、滚子；4、平挡圈；5、中隔圈；6、保持架；7密封件；101、外圈滚道面；102、中挡边接触面；105、引导止动槽装配面；106、外圈止口面；107、外圈空刀槽；108、外圈油沟；109、中挡边；201、内圈滚道面；202、内圈侧挡边；203、内圈挡边接触面；204、内圈密封槽轴向止口面；205、内圈密封槽径向止口面；206、内圈密封槽内径面；207、内圈密封槽外径面；208、内圈密封槽轴向面；209、内圈油沟；301、第一圆弧曲线；302、第二圆弧曲线；303、第三圆弧曲线；304、滚子倒角；305、第六圆弧曲线；306、第五圆弧曲线；307、第四圆弧曲线；401、平挡圈密封槽径向止口面；402、平挡圈密封槽轴向止口面；403、平挡圈挡边面；404、平挡圈密封槽内径面；405、平挡圈密封槽外径面；406、平挡圈密封槽轴向面；701、密封件的引导面；702、密封件的止口面；703、密封件与外圈止口配合面；704、密封件的上密封面；705、密封件的侧密封面；706、密封件的下密封面。
具体实施方式
如图1所示为本发明公开的城市轨道交通轴箱用双列圆柱滚子轴承，包括，
外圈1，如图2所示，外圈1外表面为圆柱面，所述外圈1的内径面设有中挡边109，中挡边109的两侧面为与滚子侧面接触的中挡边接触面102，中挡边109根部设有外圈油沟108，所述中挡边109两侧为外圈滚道面101；
内圈2，如图3所示，所述内圈2的外径面设有两列内圈滚道面201，所述内圈2一侧设有内圈侧挡边202，内圈侧挡边202朝向滚子的一侧为用于与滚子端部接触的内圈挡边接触面203，内圈侧挡边202的根部设有内圈油沟209；
滚子3，所述滚子3具有两列，两列所述滚子3置于所述外圈滚道面101与内圈滚道面201之间并与其滚动接触，如图7所示，所述滚子3的母线为凸度曲线，所述凸度曲线包括位于中间的第一圆弧曲线301、位于所述第一圆弧曲线301两侧并与所述第一圆弧曲线301相切连接的第二圆弧曲线302以及位于第二圆弧曲线302外侧并与所述第二圆弧曲线302相切连接的第三圆弧曲线303，所述第三圆弧曲线303、第二圆弧曲线302以及第一圆弧曲线301的半径比为1：50：60，所述第一圆弧曲线的凸度为2μm；
中隔圈5，所述中隔圈5套在所述内圈2的外径面上并置于两列所述滚子之间；
平挡圈4，如图5所示为本发明的平挡圈4的第一种实施例，所述平挡圈4包括平挡圈密封槽径向止口面401、平挡圈密封槽轴向止口面402和平挡圈挡边面403，所述平挡圈4置于内圈2远离设有内圈侧挡边的一侧，平挡圈挡边面403与滚子的端面接触；
保持架6，所述保持架6设置在所述外圈1和所述内圈2之间，所述保持架上设有将多个滚子周向均布的保持架兜孔；
密封件7，如图9所示，所述的密封件7为采用钢板密封冲压结构，密封件7包括密封件的引导面701、密封件的止口面702、密封件与外圈止口配合面703、密封件的上密封面704、密封件的侧密封面705以及密封件的下密封面706，所述密封件7设置在所述外圈1的两端，密封件7用于对轴承两端进行密封。
如图12和图13所示分别为本发明公开的轴承滚子的滚子母线方向和滚子360度方向受力分析图，本发明由于滚子的母线为凸度曲线，中间一段弧线主要是承受轴承载荷部分，第二第三段弧线在第一段弧线两侧，对在轴承承受正常载荷时候消除边缘应力集中，第四第五段弧线在第二第三段弧线外侧，在轴承承受更大载荷时消除边缘应力集中，图12是滚子在母线方向上与内圈滚道的接触应力状况图，应力曲线是圆滑的，曲线没有出现尖点应力集中的情况，图13是在滚子360度方向上色应力图，其应力图呈椭圆分布，没有应力椭圆截断和过小情况，没有出现应力集中。
进一步地，如图7和图8所示，所述滚子3的两端面还设有倒角304，所述倒角的母线包括依次相切连接且半径比为1：2：4的第四圆弧曲线307、第五圆弧曲线306以及第六圆弧曲线305，所述第六圆弧曲线305与所述第三圆弧曲线相切连接且过其交点的切线与滚子轴线的夹角为10～12°，所述第六圆弧曲线的长度占所述倒角母线总长度的50％，所述滚子的滚子倒角径向坐标大于套圈油沟的径向坐标0.1～0.2mm，即在轴承承受轴向力的时候滚子的端面率先与挡边接触，避免滚子端面与油沟边缘接触，中间一段弧线主要是承受轴承载荷部分，第二第三段弧线在第一段弧线两侧，对在轴承承受正常载荷时候消除边缘应力集中，第四第五段弧线在第二第三段弧线外侧，在轴承承受更大载荷时消除边缘应力集中。
进一步地，所述中挡边109的中挡边接触面104与所述外圈径向方向的夹角a(图中角度为示意图)为12～20′，即中挡边的两个中挡边接触面之间的宽度由根部向顶部逐渐变窄，使滚子端面和挡边之间形成楔形油膜，有利于润滑。
进一步地，所述内圈侧挡边202的内圈挡边接触面203与所述内圈的径向方向的夹角为12～20′，使滚子端面和挡边之间形成楔形油膜，有利于润滑。
进一步地，所述内圈滚道面的母线为凸度曲线，其凸度的大小为0.003～0.006mm，即内圈外径面形成驼峰状凸度，可以让轴在发生倾斜时，两列滚子都可以偏转相同的角度，防止应力集中。
进一步地，所述平挡圈4朝向滚子一侧为平挡圈挡边面403，所述平挡圈挡边面403与所述平挡圈的径向方向夹角为12～20′，使滚子端面和挡边之间形成楔形油膜，有利于润滑。
本发明中，内圈设有侧挡边的一端可以如图3所示结构，包括内圈挡边接触面203、内圈密封槽轴向止口面204和内圈密封槽径向止口面205，也可以如图4所示结构，包括内圈挡边接触面203、内圈密封槽内径面206、内圈密封槽外径面207和内圈密封槽轴向面208；
相应的，平挡圈4可以如图5所示结构，包括平挡圈密封槽径向止口面401、平挡圈密封槽轴向止口面402和平挡圈挡边面403，也可以如图6所示结构，包括平挡圈密封槽内径面404、平挡圈密封槽外径面405和平挡圈密封槽轴向面406；
因此，轴承密封共有两种密封方式：
第一种，如图10所示，密封件7由钢板冲压成U型，密封件7通过外径止口配合面703与外圈止口107过盈配合，固定密封件到外圈内。密封件7的密封件的侧密封面705和密封件的下密封面706部分与内圈密封槽轴向止口面204和内圈密封槽径向止口面205以及平挡圈4的平挡圈密封槽径向止口面401、平挡圈密封槽轴向止口面402形成密封间隙；
第二种，如图11所示，密封件7由钢板冲压成U型，密封件7通过外径配合面703与外圈止口107过盈配合，固定密封件到外圈内。密封件7的密封件的上密封面704、密封件的侧密封面705以及密封件的下密封面706部分与内圈端面槽内圈密封槽内径面206、内圈密封槽外径面207和内圈密封槽轴向面208以及平挡圈4的平挡圈挡边面403、平挡圈密封槽内径面404和平挡圈密封槽外径面405形成密封间隙。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种城市轨道交通轴箱用双列圆柱滚子轴承，其特征在于：包括，
外圈，所述外圈的内径面设有中挡边，所述中挡边两侧为外圈滚道面；
内圈，所述内圈的外径面设有两列内圈滚道面，所述内圈一侧设有内圈侧挡边；
滚子，所述滚子具有两列，两列所述滚子置于所述外圈滚道面与内圈滚道面之间，所述滚子的母线为凸度曲线，所述凸度曲线包括位于中间的第一圆弧曲线、位于所述第一圆弧曲线两侧并与所述第一圆弧曲线相切连接的第二圆弧曲线以及位于第二圆弧曲线外侧并与所述第二圆弧曲线相切连接的第三圆弧曲线，所述第三圆弧曲线、第二圆弧曲线以及第一圆弧曲线的半径比为1：50：60，所述第一圆弧曲线的凸度为2μm；
中隔圈，所述中隔圈套在所述内圈的外径面上并置于两列所述滚子之间；
平挡圈，所述平挡圈置于内圈远离设有内圈侧挡边的一侧；
保持架，所述保持架设置在所述外圈和所述内圈之间，所述保持架上设有将多个滚子周向均布的保持架兜孔；
密封件，所述密封件设置在所述外圈的两端；
所述滚子的两端面还设有倒角，所述倒角的母线包括依次相切连接且半径比为1：2：4的第四圆弧曲线、第五圆弧曲线以及第六圆弧曲线，所述第六圆弧曲线与所述第三圆弧曲线相切连接且过其交点的切线与滚子轴线的夹角为10～12°，所述第六圆弧曲线的长度占所述倒角母线总长度的50％，所述滚子的滚子倒角径向坐标大于套圈油沟的径向坐标0.1～0.2mm。
2.根据权利要求1所述的城市轨道交通轴箱用双列圆柱滚子轴承，其特征在于：所述中挡边的挡边接触面与所述外圈径向方向的夹角为12～20′。
3.根据权利要求2所述的城市轨道交通轴箱用双列圆柱滚子轴承，其特征在于：所述内圈侧挡边的内圈挡边接触面与所述内圈的径向方向的夹角为12～20′。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的城市轨道交通轴箱用双列圆柱滚子轴承，其特征在于：所述内圈滚道面的母线为凸度曲线，其凸度的大小为0.003～0.006mm。
5.根据权利要求4所述的城市轨道交通轴箱用双列圆柱滚子轴承，其特征在于：所述平挡圈朝向滚子一侧为平挡圈挡边面，所述平挡圈挡边面与所述平挡圈的径向方向夹角为12～20′。
6.根据权利要求1所述的城市轨道交通轴箱用双列圆柱滚子轴承，其特征在于：所述的密封件为采用钢板密封冲压结构。
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