CN114321168A - 一种掘进机主轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掘进机主轴承，包括保持架组件、球式滚子、内圈以及外圈；其中，所述内圈和所述外圈上依次设有主推滚道、辅推滚道以及径向滚道，主推滚道上并列设有M列滚道面，辅推滚道设有N列滚道面，径向滚道设有O列滚道面，M大于N且M、N和O为自然数，N和O大于等于1；保持架组件包括第一保持架、第二保持架以及第三保持架，上述保持架均设置有用于定位球式滚子的弧形兜孔；所述第一保持架、第二保持架以及第三保持架的厚度均为对应设置的球式滚子的直径的0.1‑0.98倍。本发明通过在主轴承中设置球式滚子以及对应的保持架，实现了内圈以及外圈的轻量化设计，减轻了主轴承重量，提高了主轴承的承载力。

Description

一种掘进机主轴承

技术领域

本发明涉及掘进机主轴承技术领域，公开了一种掘进机主轴承。

背景技术

掘进机主轴承属于低速重载轴承，是掘进机开挖破岩恶劣工况载荷的核心部件，承载能力要求高。掘进机主轴承(轴承外径尺寸Φ3m-Φ7.6m)具有直径大，重量重，精度要求高，主轴承产品在运输和安装过程中需要耗费巨大的人力、物力，因此主轴承轻量化设计可以方便吊装转运、降低运输成本、避免运输变形等优势。

专利号CN110925296A公开了一种轻量化轴承，解决了现有技术中滚珠与保持架以及内外环摩擦力较大的问题。一种轻量化轴承，包括外环与内环，内环与外环相对的一面均开设有弧形槽，两个弧形槽之间设有多个呈均匀分布的滚珠，外环与内环之间设有两个对称分布的保持架，两个保持架位于滚珠的两侧，外环的内部开设有润滑通道，其中一个滚珠的顶部设有润滑机构，位于外环的弧形槽通过润滑机构与润滑通道连通。本发明通过滚珠在弧形槽内相对转动，带动润滑油对滚珠和弧形槽进行润滑，有效减少滚珠与弧形槽的摩擦力，有效延长轴承使用寿命，满足了轴承低速转动的要求。但是上述保持架的设计不能满足掘进机主轴承的球式滚子装配需要，无法解决掘进机主轴承的轻量化问题。

综上所述，急需一种可装配球式滚子的轻量化的掘进机主轴承以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种掘进机主轴承，具体技术方案如下：

一种掘进机主轴承，其特征在于，包括保持架组件、球式滚子、内圈以及外圈。

具体的，所述内圈和所述外圈上依次设有主推滚道、辅推滚道以及径向滚道，主推滚道上并列设有M列滚道面，辅推滚道设有N列滚道面，径向滚道设有O列滚道面，M大于N且M、N和O为自然数，N和O大于等于1。

具体的，保持架组件包括第一保持架、第二保持架以及第三保持架，第一保持架与主推滚道对应设置且其上设有用于容纳球式滚子且与主推滚道上滚道面对应的兜孔；第二保持架上设有用于容纳球式滚子且与辅推滚道上滚道面对应的兜孔；第三保持架上设有用于容纳球式滚子且与径向滚道上滚道面对应的兜孔；所述第一保持架、第二保持架以及第三保持架的厚度均为对应设置的球式滚子的直径的0.1-0.98倍。

进一步地，所述滚道面为匹配球式滚子的球面凹槽结构；所述球面凹槽结构的最大截面夹角为α，α的表达式如下：

α＝k*arcsin(d/D)；

其中，k为滚道载荷系数，k的取值范围为0-0.98；d为保持架厚度；D为球式滚子半径。

优选的，所述第一保持架、第二保持架以及第三保持架沿着对应的球式滚子的中轴线对称设置。

进一步地，所述第一保持架、第二保持架以及第三保持架为圆环形保持架，所述圆环形保持架上设有第一引导块以及对应所述第一引导块设置的第二引导块。

优选的，所述第一保持架的环形面上沿主轴承的径向方向并列设置有两排弧形兜孔，两排弧形兜孔分别为外圈弧形兜孔以及内圈弧形兜孔；所述主推滚道上设有两列滚道面；所述第一引导块设置在保持架外壁，所述第二引导块设置在保持架内壁。

优选的，所述外圈弧形兜孔数量大于或者等于所述内圈弧形兜孔数量，所述外圈弧形兜孔与所述内圈弧形兜孔径向间隔或者相邻对应设置。

优选的，所述第二保持架的环形面上设置有一排弧形兜孔，所述辅推滚道上设有一列滚道面；所述第一引导块设置在保持架外壁，所述第二引导块设置在保持架内壁。

优选的，所述第三保持架的径向面上设置有一排弧形兜孔，所述第一引导块设置在保持架外壁，所述第二引导块设置在保持架内壁。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

本发明中的球面凹槽结构的滚道面能够提高主轴承荷载；通过调节球接触式滚子的接触角可以调整主轴承的最大荷载，在不改变滚子直径的情况下适应不同直径的主轴承，且能够根据实际需求设计最佳接触角，有利于实现主轴承的轻量化设计。

本发明中的保持架为一体式设计，具有良好的稳定性，保持架上设计了用于定位球式滚子的弧形兜孔，能够较好地实现球式滚子的装配。

本发明中球式滚子比圆柱滚子更好润滑，可使用润滑脂等润滑，不必浸泡在润滑油里，主轴承整体重量也会减轻；主轴承加工制造中滚子需要全淬透，随着掘进机开挖直径增大主轴承直径也相应增大，需要的承载能力增强，现有技术中的圆柱滚子直径随着主轴承的承载需求增大而变大，更大的圆柱滚子淬火不容易淬透；本发明可以通过调整球式滚子的接触角调整主轴承的最大荷载，滚子直径可以不变大，解决了大直径滚子难淬透的难题。

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是掘进机主轴承轴向剖面图；

图2是主推保持架俯视图(外圈弧形兜孔数量大于内圈弧形兜孔)；

图3是主推保持架俯视图(外圈弧形兜孔数量等于内圈弧形兜孔)；

图4是辅推保持架俯视图；

图5是径向保持架俯视图。

其中，1-主推保持架内引导块，2-主推保持架外引导块，3-主推保持架本体，4-主推球式滚子，5-径向保持架外引导块，6-径向球式滚子，7-径向保持架本体，8-径向保持架内引导块，9-辅推保持架外引导块，10-辅推保持架内引导块，11-辅推保持架本体，12-辅推球式滚子，13-第一外圈，14-第二外圈，15-内圈。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本实施例实现了一种掘进机主轴承，详见图1，包括保持架组件、球式滚子、内圈15以及外圈。

具体的，所述内圈15和所述外圈上依次设有主推滚道、辅推滚道以及径向滚道，主推滚道上并列设有M列滚道面，辅推滚道和径向滚道均设有N列滚道面，M大于N且M和N为自然数，N大于等于1。

具体的，保持架组件包括第一保持架、第二保持架以及第三保持架，第一保持架与主推滚道对应设置且其上设有用于容纳球式滚子且与主推滚道上滚道面对应的兜孔；第二保持架上设有用于容纳球式滚子且与辅推滚道上滚道面对应的兜孔；第三保持架上设有用于容纳球式滚子且与径向滚道上滚道面对应的兜孔；所述第一保持架、第二保持架以及第三保持架的厚度均为对应设置的球式滚子的直径的0.1-0.98倍。

进一步地，球式滚子与滚道面可以点接触或者面接触，接触面越大则主轴承承载力越强。

进一步地，所述滚道面为匹配球式滚子的球面凹槽结构；所述球面凹槽结构的最大截面夹角为α，α的表达式如下：

α＝k*arcsin(d/D)；

其中，k为滚道载荷系数，k的取值范围为0-0.98；d为保持架厚度；D为球式滚子半径。

进一步地，α越大，保持架的承载力越强，根据滚道荷载的需求可以调整α的大小，从而减少主轴承的厚度，实现了掘进机主轴承的轻量化，有利于运输。

优选的，所述第一保持架、第二保持架以及第三保持架沿着对应的球式滚子的中轴线对称设置。

进一步地，所述第一保持架、第二保持架以及第三保持架为圆环形保持架，所述圆环形保持架上设有第一引导块以及对应所述第一引导块设置的第二引导块。

需要说明的是，所述弧形兜孔用于安装球式滚子时的定位，而非卡合所述球式滚子，弧形兜孔和球式滚子之间不会产生过盈配合；例如圆形兜孔直径会比球式滚子大1mm，假设球式滚子直径为90mm，则圆形兜孔直径为91mm。

进一步地，本实施例中的保持架为一体式的保持架，一体式的保持架比现有技术中掘进机主轴承的分体式保持架更具有稳定性，同时荷载能力也有一定提高；比起现有的分体式保持架，本实施例提出的一体式保持架结构稳定。

本实施例优选的保持架包括主推保持架、辅推保持架以及径向保持架，上述三种保持架为掘进机主轴承需要用到的三种保持架。

其中，如图2和图3所示，所述主推保持架中，主推保持架本体3为圆环形保持架，第一引导块为主推保持架外引导块2，第二引导块为主推保持架内引导块1；环形面上设置有两排弧形兜孔，即M等于2，所述主推保持架外引导块2设置在保持架外壁，所述主推保持架内引导块1设置在保持架内壁。

优选的，所述外圈弧形兜孔数量大于或者等于所述内圈弧形兜孔数量，所述外圈弧形兜孔与所述内圈弧形兜孔径向间隔或者相邻对应设置。

进一步地，由于主推保持架主要承载第一外圈13以及内圈15带来的径向荷载，是掘进机主轴承中的主要荷载，所以设计两排弧形兜孔用于安装两排球式滚子，使得主推保持架能够承载第一外圈13以及内圈15带来的径向荷载。

具体的，如图4所示，所述辅推保持架中，辅推保持架本体11为圆环形保持架，第一引导块为辅推保持架外引导块9，第二引导块为辅推保持架内引导块10；保持架本体的环形面上设置有一排弧形兜孔，即N等于1；所述辅推保持架外引导块9设置在保持架外壁，所述辅推保持架内引导块10设置在保持架内壁。

具体的，如图5所示，所述径向保持架中，径向保持架本体7为环形保持架，第一引导块为径向保持架外引导块5，第二引导块为径向保持架内引导块8；保持架本体的径向面上设置有一排弧形兜孔，即O等于1；所述径向保持架外引导块5与所述径向保持架内引导块8对应设置在所述径向保持架的外壁与内壁上。

本实施例中所述球式滚子包括主推球式滚子4、辅推球式滚子12以及径向球式滚子6。

本实施例中的外圈为分体式外圈，包括第一外圈13和第二外圈14，其中所述第一外圈13和所述内圈15之间设置主推保持架和主推球式滚子4以及径向保持架和径向球式滚子6，所述第二外圈14和所述内圈15之间设置辅推保持架和辅推球式滚子12。

本实施例公开了一种掘进机主轴承，包括保持架组件、球式滚子、内圈以及外圈；其中，所述内圈和所述外圈上依次设有主推滚道、辅推滚道以及径向滚道，主推滚道上并列设有M列滚道面，辅推滚道设有N列滚道面，径向滚道设有O列滚道面，M大于N且M、N和O为自然数，N和O大于等于1；保持架组件包括第一保持架、第二保持架以及第三保持架，上述保持架均设置有用于定位球式滚子的弧形兜孔；所述第一保持架、第二保持架以及第三保持架的厚度均为对应设置的球式滚子的直径的0.1-0.98倍。本发明通过在主轴承中设置球式滚子以及对应的保持架，实现了内圈以及外圈的轻量化设计，减轻了主轴承重量，提高了主轴承的承载力。

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 (9)

1.一种掘进机主轴承，其特征在于，包括保持架组件、球式滚子、内圈以及外圈；

其中，所述内圈和所述外圈上依次设有主推滚道、辅推滚道以及径向滚道，主推滚道上并列设有M列滚道面，辅推滚道设有N列滚道面，径向滚道设有O列滚道面，M大于N且M、N和O为自然数，N和O大于等于1；

保持架组件包括第一保持架、第二保持架以及第三保持架，第一保持架与主推滚道对应设置且其上设有用于容纳球式滚子且与主推滚道上滚道面对应的兜孔；第二保持架上设有用于容纳球式滚子且与辅推滚道上滚道面对应的兜孔；第三保持架上设有用于容纳球式滚子且与径向滚道上滚道面对应的兜孔；所述第一保持架、第二保持架以及第三保持架的厚度均为对应设置的球式滚子的直径的0.1-0.98倍。

2.根据权利要求1所述的掘进机主轴承，其特征在于，所述滚道面为匹配球式滚子的球面凹槽结构；所述球面凹槽结构的最大截面夹角为α，α的表达式如下：

α＝k*arcsin(d/D)；

其中，k为滚道载荷系数，k的取值范围为0-0.98；d为保持架厚度；D为球式滚子半径。

3.根据权利要求1所述的掘进机主轴承，其特征在于，所述第一保持架、第二保持架以及第三保持架沿着对应的球式滚子的中轴线对称设置。

4.根据权利要求1所述的掘进机主轴承，其特征在于，所述第一保持架、第二保持架以及第三保持架为圆环形保持架，所述圆环形保持架上设有第一引导块以及对应所述第一引导块设置的第二引导块。

5.根据权利要求4所述的掘进机主轴承，其特征在于，所述第一保持架的环形面上沿主轴承的径向方向并列设置两排弧形兜孔，两排弧形兜孔分别为外圈弧形兜孔以及内圈弧形兜孔；所述主推滚道上设有两列滚道面；所述第一引导块设置在保持架外壁，所述第二引导块设置在保持架内壁。

6.根据权利要求5所述的掘进机主轴承，其特征在于，所述外圈弧形兜孔数量大于或者等于所述内圈弧形兜孔数量，所述外圈弧形兜孔与所述内圈弧形兜孔径向间隔或者相邻对应设置。

7.根据权利要求6所述的掘进机主轴承，其特征在于，所述第一引导块靠近所述外圈弧形兜孔设置，所述第二引导块靠近所述内圈弧形兜孔设置。

8.根据权利要求4所述的掘进机主轴承，其特征在于，所述第二保持架的环形面上设置有一排弧形兜孔，所述辅推滚道上设有一列滚道面；所述第一引导块设置在保持架外壁，所述第二引导块设置在保持架内壁。

9.根据权利要求4所述的掘进机主轴承，其特征在于，所述第三保持架的径向面上设置有一排弧形兜孔，所述第一引导块设置在保持架外壁，所述第二引导块设置在保持架内壁。

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