CN114135577A - 一种掘进机主轴承 - Google Patents

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许正根
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郭俊豪
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Abstract

本发明提供了一种掘进机主轴承，包括外圈、内圈和密封圈；所述外圈上设有用于安装内圈的内腔，所述内腔的内侧壁设置为圆弧结构；所述内圈的外侧壁上设有相互连接的第一弧形段和第二弧形段，所述第一弧形段和第二弧形段的曲率半径相等且小于内侧壁的曲率半径；所述密封圈设置于外圈与内圈之间。本发明提出的掘进机主轴承，去除了原有的三排圆柱滚子结构，并通过将外圈与内圈之间的接触方式设置为点接触式结构，以通过内圈和外圈之间的滑动来承受载荷，突破了原有主轴承所需的滚动体(滚子)设计，有效的改善原本滚动体受力不均的情况，同时大幅度降低主轴承加工的耗材，极大降低了生产成本。

Description

一种掘进机主轴承
技术领域
本发明涉及掘进机技术领域，具体地，涉及一种掘进机主轴承。
背景技术
掘进机是一种专用于隧道掘进施工的工程机械，在地下施工过程中，通过破碎岩石掘进，形成完整隧道断面，是集机、电、液、光、气等系统为一体的工厂化流水线式作业的隧道施工装备。
在掘进机开挖过程中，掘进机中的主轴承需要承受轴向力、径向力和倾覆力矩等复合载荷，属于典型的低速重载轴承。主轴承在运行过程中，随着其规格尺寸的增大，其所承受的载荷也随之增加，从而当需提高主轴承的承载能力时，就需要增加滚子的数量和滚道的宽度。然，目前掘进机中的主轴承广泛采用三排三列滚柱式结构(具体包括内圈、外圈、滚道和滚子等)，增加滚子的数量和滚道的宽度存在着以下问题：①滚道宽度的增加则表示主轴承的内圈和外圈之间的空间同样需要增大，从而容易导致主轴承的外圈和内圈刚性降低、变形增大等问题；②同时由于不同位置上的滚子存在受力不均的情况，容易使主轴承的磨损机率增加，且由于滚子的加工精度要求较高、数量较多，增加了主轴承的维护与加工成本。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种掘进机主轴承。
为实现上述目的，本发明提供了一种掘进机主轴承结构，包括外圈、内圈和密封圈；
所述外圈上设有用于安装内圈的内腔，所述内腔的内侧壁设置为圆弧结构；
所述内圈的外侧壁上设有第一弧形段和第二弧形段，所述第一弧形段和第二弧形段的曲率半径相等且小于外圈的内侧壁的曲率半径，所述第一弧形段和第二弧形段均仅有部分区域与外圈的内侧壁接触；
所述密封圈设置于外圈与内圈之间。
优选的，所述外圈内侧壁的曲率半径为第一弧形段和第二弧形段的曲率半径的1.22-1.30倍。
优选的，所述第一弧形段、第二弧形段与外圈内侧壁的接触点曲率系数取值范围为0.610-0.650，所述接触点曲率系数＝0.5×外圈的内腔壁曲率半径/内圈的外圈壁曲率半径。
优选的，所述第一弧形段、第二弧形段和内侧壁均设有淬火层。
优选的，所述外圈上还设有从外表面延伸至内侧壁的润滑油孔。
优选的，所述润滑油孔包括大油槽油孔和接触点油孔，所述大油槽油孔的出油口位于外圈的内侧壁上而进油口位于外圈的径向外侧壁上，所述接触点油孔的出油口位于外圈的内侧壁上而进油口位于外圈的轴向外侧壁上。
优选的，所述接触点油孔的出油口包括第一分油口和第二分油口，所述第一分油口设置于第一弧形段与外圈内侧壁的接触位置，所述第二分油口设置于第二弧形段与外圈内侧壁的接触位置。
优选的，所述大油槽油孔和接触点油孔内均设有液体润滑剂，所述第一弧形段、第二弧形段内外圈内侧壁上设有固体润滑剂。
优选的，所述外圈上还设有外圈安装孔，所述内圈上还设有内圈安装孔。
一种掘进机主轴承的装配方法，采用一种装配工装，进行装配的具体过程如下：
1)起吊内圈，将内圈放置在装配工装上，通过螺栓与内圈安装孔配合实现内圈与装配工装固连；
2)起吊外圈，使外圈的外圈安装孔与装配工装上的导向杆相对；
3)下放外圈，使导向杆插入对应的外圈安装孔中，直至外圈的内侧壁与内圈的外侧壁相接触；
4)卸下装配工装和导向杆；
5)将密封圈压入内圈的沟槽并紧贴外圈，完成掘进机主轴承的整体装配。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提出的掘进机主轴承，去除了原有的三排圆柱滚子结构，并通过将外圈与内圈之间的接触方式设置为点接触式结构，以通过内圈和外圈之间的滑动来承受载荷，突破了原有主轴承所需的滚动体(滚子)设计，有效的改善原本滚动体受力不均的情况，同时大幅度降低主轴承加工的耗材，极大降低了生产成本。
(2)本发明中通过将外圈的内侧壁设置成圆弧结构，将内圈的外侧壁设置为由两段相等的弧形相互连接而成，以保证外圈的内侧壁与内圈的外侧壁之间的至少存在两个点相接触，并通过圆弧与弧形结构的配合可灵活滑动，以增加主轴承的整体承受载荷的能力。
(3)本发明中通过将外圈的内侧面设置为圆弧结构，以增加了外圈内侧面的截面尺寸，从而有效保证外圈的刚性，使其在运行中过中受载产生的形变量更小。
(4)本发明中通过设置大油槽油孔和接触点油孔进行两种方式的润滑(大油槽油孔内设液体润滑油，接触点油孔内设涂覆固体润滑剂)，有效提高了主轴承的可靠性和延长了主轴承的使用寿命。
(5)本发明中通过将内圈的外侧壁设置成由两段相等的弧形结构相互连接的结构，使其在未受载时，外圈与内圈间的接触为点接触，但当其处于受载时，内圈可变动方位自动调节内圈与外圈间的接触角以承载轴向力、径向力以及倾覆力矩骨利于运转的灵活性。
(6)本发明中通过将内圈的外圈的接触面采用表面淬火处理，有效保证了内圈与外圈接触面的表面硬度及淬硬层深度，从而增加内圈与外圈接触面的耐磨性能。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例中掘进机主轴承的第一剖面示意图；
图2是本发明实施例中掘进机主轴承的第二剖面示意图；
图3是图1中A处局部放大示意图；
图4是本发明实施例中掘进机主轴承装配过程中的状态示意图；
其中：
1、外圈，1.1、外圈安装孔，1.2、大油槽油孔，1.3、接触点油孔，1.4、内侧壁，2、内圈，2.1、第一弧形段，2.2、第二弧形段，2.3、内圈安装孔，3、密封圈，4、装配工装，5、导向杆。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点等能够更加明确易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精确比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施；本发明中所提及的若干，并非限于附图实例中具体数量；本发明中所提及的‘前’‘中’‘后’‘左’‘右’‘上’‘下’‘顶部’‘底部’‘中部’等指示的方位或位置关系，均基于本发明附图所示的方位或位置关系，而不指示或暗示所指的装置或零部件必须具有特定的方位，亦不能理解为对本发明的限制。
本实施例:
参见图1至图3所示，一种掘进机主轴承，包括外圈1、内圈2和密封圈3，外圈1套设于内圈2上，密封圈3设置于外圈1和内圈2之间。
所述外圈1上设有外圈安装孔1.1、大油槽油孔1.2、接触点油孔1.3和内侧壁1.4，外圈安装孔1.1用于与掘进机其他部件连接；大油槽油孔1.2从外圈1外表面沿径向方向设置并延伸至内侧壁1.4位置(即大油槽油孔1.2的进油口位于外圈1的径向外表面上而出油口位于内侧壁1.4上)，且大油槽油孔1.2内设液体润滑剂(液体润滑剂优先先用液体润滑油)；接触点油孔1.3沿外圈1的轴向方向设置并延伸至内侧壁1.4位置(即接触点油孔1.3的进油口位于外圈1的轴向外表面上而出油口位于内侧壁1.4上)，且其延伸至内侧壁1.4位置的一端包括第一分油口和第二分油口，第一分油口设置于第一弧形段2.1与内侧壁1.4相接触的点位置处，第二分油口设置于第二弧形段2.2与内侧壁1.4相接触的点位置处，且接触点油孔1.3内涂覆固体润滑剂(固体润滑剂优先选用MoS2固体润滑剂)。
所述内圈2的外侧壁包括第一弧形段2.1和第二弧形段2.2，第一弧形段2.1和第二弧形段2.2的曲率半径相等且相互连接。
优选的，所述大油槽油孔1.2延伸至内侧壁1.4位置处的一端优选设置于第一弧形段2.1和第二弧形段2.2的连接处。
优选的，所述第一弧形段2.1和第二弧形段2.2的曲率半径相等且小于内侧壁1.4的曲率半径，且所述第一弧形段2.1和第二弧形段2.2的曲率半径为内侧壁1.4的曲率半径的5-6倍。
优选的，所述第一弧形段2.1、第二弧形段2.2与内侧壁1.4的接触点曲率系数取值范围为0.610-0.650，所述接触点曲率系数＝外圈的内腔壁曲率半径×0.5×内圈的外圈壁曲率半径。
优选的，所述第一弧形段2.1、第二弧形段2.2和内侧壁1.4均设有淬火层。
参见图4所示，装配上述所述的掘进机主轴承的具体过程如下：
1)起吊内圈2，将内圈2放置在装配工装4上，通过螺栓与内圈安装孔2.3配合实现内圈2与装配工装4固连；
2)起吊外圈1，使外圈1的外圈安装孔1.1与装配工装4上的导向杆5相对；
3)下放外圈1，使导向杆5插入对应的外圈安装孔1.1中，直至外圈1的内侧壁与内圈的外侧壁相接触；
4)卸下装配工装4和导向杆5；
5)将密封圈3压入内圈2的沟槽并紧贴外圈1，完成掘进机主轴承的整体装配。
所述装配工装4上设有用于通过螺栓与内圈安装孔2.3连接的第一连接孔以及用于通过导向杆5与外圈安装孔1.1连接的第二连接孔。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种掘进机主轴承，其特征在于：包括外圈、内圈和密封圈；
所述外圈上设有用于安装内圈的内腔，所述内腔的内侧壁设置为圆弧结构；
所述内圈的外侧壁上设有第一弧形段和第二弧形段，所述第一弧形段和第二弧形段的曲率半径相等且小于外圈的内侧壁的曲率半径，所述第一弧形段和第二弧形段均仅有部分区域与外圈的内侧壁接触；
所述密封圈设置于外圈与内圈之间。
2.根据权利要求1所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述外圈内侧壁的曲率半径为第一弧形段和第二弧形段的曲率半径的1.22-1.30倍。
3.根据权利要求2所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述第一弧形段、第二弧形段与外圈内侧壁的接触点曲率系数取值范围为0.610-0.650；
所述接触点曲率系数＝0.5×外圈的内腔壁曲率半径/内圈的外圈壁曲率半径。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述第一弧形段、第二弧形段和内侧壁均设有淬火层。
5.根据权利要求4所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述外圈上还设有从外表面延伸至内侧壁的润滑油孔。
6.根据权利要求5所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述润滑油孔包括大油槽油孔和接触点油孔，所述大油槽油孔的出油口位于外圈的内侧壁上而进油口位于外圈的径向外侧壁上，所述接触点油孔的出油口位于外圈的内侧壁上而进油口位于外圈的轴向外侧壁上。
7.根据权利要求6所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述接触点油孔的出油口包括第一分油口和第二分油口，所述第一分油口设置于第一弧形段与外圈内侧壁的接触位置，所述第二分油口设置于第二弧形段与外圈内侧壁的接触位置。
8.根据权利要求6所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述大油槽油孔和接触点油孔内均设有液体润滑剂，所述第一弧形段、第二弧形段内外圈内侧壁上设有固体润滑剂。
9.根据权利要求4所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述外圈上还设有外圈安装孔，所述内圈上还设有内圈安装孔。
10.一种掘进机主轴承的装配方法，其特征在于，采用一种装配工装，进行装配的具体过程如下：
1)起吊内圈，将内圈放置在装配工装上，通过螺栓与内圈安装孔配合实现内圈与装配工装固连；
2)起吊外圈，使外圈的外圈安装孔与装配工装上的导向杆相对；
3)下放外圈，使导向杆插入对应的外圈安装孔中，直至外圈的内侧壁与内圈的外侧壁相接触；
4)卸下装配工装和导向杆；
5)将密封圈压入内圈的沟槽并紧贴外圈，完成掘进机主轴承的整体装配。
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