CN114483770A - 一种掘进机主轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种掘进机主轴承，包括外圈、内圈、主推滚子组件、辅推滚子组件和径向滚子组件；所述外圈套设于内圈上，且外圈内壁与内圈外壁相互间隔设置形成滚道，所述滚道包括主推滚道、辅推滚道和径向滚道；所述主推滚子组件设置于主推滚道内，且主推滚子组件包括主推滚子组件A、主推中间滚子组件和主推滚子组件B，主推滚子组件A和主推滚子组件B分别相对于主推中间滚子组件倾斜设置且分别设置于主推中间滚子组件的两侧；所述辅推滚子组件设置于辅推滚道内，且辅推滚子组件包括辅推滚子组件A和辅推滚子组件B，辅推滚子组件A与辅推滚子组件B相互倾斜设置；所述径向滚子组件设置于径向滚道内。
Description
技术领域
本发明涉及机械工程中的轴承领域技术领域，具体涉及一种掘进机主轴承。
背景技术
掘进机是一种用于隧道掘进的工程机械，它集合机械、电气、液压、传感及信息技术等系统为一体，可进行长距离、高深度、大直径隧道的掘进工作，并能适应恶劣的工作环境，自动化和智能化程度高。
掘进机在进行隧道掘进时，主轴承具有十分重要的作用，不仅要承受刀盘所受的极大轴向载荷、径向载荷和倾覆力矩，还要传递刀盘旋转所需的回转力矩。
现有技术中，掘进机主轴承主要由一个外圈、两个内圈、三排滚动体和保持架组成，主推滚子主要承受轴向载荷和倾覆力矩，径向滚子承受径向载荷，辅推滚子需承受倾覆力矩。
然此种结构存在以下不足：
①当应用至超大直径掘进机中时，由于掘进机开挖直径较大，主轴承受到的倾覆力矩也极大，受倾覆力矩的影响，滚子会出现一定程度的倾斜，导致应力集中而加剧主轴承的疲劳失效，且主推滚子在承受极大倾覆力矩的同时，也承受极大的轴向载荷，在叠加作用影响下其应力集中现象更为严重，在实际工况中最易产生疲劳失效。
②为缓冲套圈滚道受冲击力作用，在外圈使用了缓冲装置。此种结构虽然可以让套圈滚道成为浮动滚道，以缓冲套圈滚道受到的冲击力，但对倾覆力矩带来的应力集中影响未有明显消除作用，且加剧了正常工作时的振动，使滚子与滚道时刻处于振动冲击状态而更易失效。
发明内容
本发明提供了一种掘进机主轴承，包括外圈、内圈、主推滚子组件、辅推滚子组件和径向滚子组件；所述外圈套设于内圈上，且外圈内壁与内圈外壁相互间隔设置形成滚道，所述滚道包括主推滚道、辅推滚道和径向滚道；所述主推滚子组件设置于主推滚道内，且主推滚子组件包括主推滚子组件A、主推中间滚子组件和主推滚子组件B，主推滚子组件A和主推滚子组件B分别相对于主推中间滚子组件倾斜设置且分别设置于主推中间滚子组件的两侧；所述辅推滚子组件设置于辅推滚道内，且辅推滚子组件包括辅推滚子组件A和辅推滚子组件B，辅推滚子组件A与辅推滚子组件B相互倾斜设置；所述径向滚子组件设置于径向滚道内。
可选的，所述主推滚子组件A包括主推保持架A和设置于主推保持架A上的多件主推滚子A，所述主推中间滚子组件包括主推中间保持架和设置于主推中间保持架上的多件主推中间滚子，所述主推滚子组件B包括主推保持架B和设置于主推保持架B上的多件主推滚子B。
可选的，所述辅推滚子组件A包括辅推保持架A和设置于辅推保持架A上的多件辅推滚子A，所述辅推滚子组件B包括辅推保持架B和设置于辅推保持架B上的多件辅推滚子B。
可选的，所述径向滚子组件包括径向保持架和设置于径向保持架上的多件径向滚子。
可选的，所述主推中间滚子的中心轴线与内圈的中心轴线相互垂直，所述主推滚子A的中心轴线与内圈的中心轴线之间以及主推滚子B的中心轴线与内圈的中心轴线之间呈夹角设置，且主推滚子A与主推滚子B采用对称设置。
可选的，所述主推滚子A的中心轴线与内圈的中心轴线之间的夹角设置为30°-60°。
可选的，所述辅推滚子A的中心轴线与内圈的中心轴线之间以及辅推滚子B的中心轴线与内圈的中心轴线之间呈夹角设置，且辅推滚子A与辅推滚子B相互对称设置。
可选的，所述辅推滚子A的中心轴线与内圈的中心轴线之间的夹角设置为15°-30°。
可选的，所述主推滚道包括设置于外圈内壁上的第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽以及设置于内圈外壁上的第一端面、第二端面和第三端面，第一凹槽与第一端面分别与主推滚子A的滚动面相接触，第二凹槽与第二端面分别与主推中间滚子的滚动面相接触，第三凹槽与第三端面分别与主推滚子B的滚动面相接触。
可选的，所述辅推保持架A和辅推保持架B相互固连，形成辅推保持架结构。
可选的，所述辅推滚子A和辅推滚子B的滚动面均设置为球面结构。
可选的，所述辅推滚道包括设置于外圈内壁上的圆弧面以及设置于内圈外壁上的第一沟槽和第二沟槽；圆弧面的弧长与辅推保持架的宽度比设置为(1：1.05-1.20)；第一沟槽和第二沟槽分别用于安装辅推滚子A和辅推滚子B，且第一沟槽和第二沟槽的底端面均设置为球面结构。
可选的，所述外圈为由第一外圈和第二外圈形成的与内圈同中心轴线设置的外圈结构，主推滚道设置于第一外圈与内圈之间，辅推滚道设置于第二外圈与内圈之间，径向滚道设置于主推滚道与辅推滚道之间且径向滚子的中心轴线与内圈的中心轴线相互平行。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的掘进机主轴承，通过将主推滚子组件设置成包括主推滚子组件A、主推中间滚子组件和主推滚子组件B的三排滚子结构，并将三排滚子中的主推滚子组件A和主推滚子组件B采用相互倾斜的方式布设于主推中间滚子组件的两端，使主推滚道的承载能力得到有效提高；以及通过将辅推滚子组件设置成包括辅推滚子组件A和辅推滚子组件B且辅推滚子组件A和辅推滚子组件B相对倾斜设置的二排滚子结构，使其可有效承载倾覆力矩且避免应力集中，延长了主轴承的使用寿命。
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主视剖面局部示意图；
图2是图1中辅推保持架的轴测示意图。
其中：
1、第一外圈，2、第二外圈，3、内圈，4、主推保持架A，5、主推滚子A，6、主推中间保持架，7、主推中间滚子，8、主推保持架B，9、主推滚子B，10、辅推保持架，10.1、辅推保持架A，10.2、辅推保持架B，11、辅推滚子A，12、辅推滚子B，13、径向保持架，14、径向滚子，a、主推滚道，b、辅推滚道，c、径向滚道。
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。
实施例：
参见图1和图2所示，本发明提供的一种掘进机主轴承，包括外圈、内圈3、主推滚子组件、辅推滚子组件和径向滚子组件；所述外圈套设于内圈3上，且外圈内壁与内圈外壁相互间隔设置形成滚道，所述滚道包括主推滚道a、辅推滚道b和径向滚道c；所述主推滚子组件设置于主推滚道a内，且主推滚子组件包括主推滚子组件A、主推中间滚子组件和主推滚子组件B，主推滚子组件A和主推滚子组件B分别设置于主推中间滚子组件的两侧且相对倾斜设置；所述辅推滚子组件设置于辅推滚道b内，且辅推滚子组件包括辅推滚子组件A和辅推滚子组件B，辅推滚子组件A与辅推滚子组件B相对倾斜设置；所述径向滚子组件设置于径向滚道c内。
可选的，所述主推滚子组件A包括主推保持架A4和设置于主推保持架A4上的多件主推滚子A5，所述主推中间滚子组件包括主推中间保持架6和设置于主推中间保持架6上的多件主推中间滚子7，所述主推滚子组件B包括主推保持架B8和设置于主推保持架B8上的多件主推滚子B9；且所述主推中间滚子7的中心轴线与内圈3的中心轴线相互垂直，所述主推滚子A5的中心轴线与内圈3的中心轴线之间以及主推滚子B9的中心轴线与内圈3的中心轴线之间呈夹角设置，以及主推滚子A5和主推滚子B9采用对称设置。此处优选：所述主推滚子A5的中心轴线与内圈3的中心轴线之间的夹角设置为30°-60°，优选设置为45°，以当倾覆力矩方向穿主推滚子A5和主推滚子B9所在的滚道时，使得主推滚子A5和主推滚子B9与其所在滚道紧密贴合，从而防止主推滚子A5和主推滚子B9产生倾斜，以有效地防止因主推滚子A5和主推滚子B9倾斜导致的应力集中现象，避免了应力集中引起的剧烈疲劳失效，提高了掘进机主轴承的使用寿命。
可选的，所述辅推滚子组件A包括辅推保持架A10.1和设置于辅推保持架A10.1上的多件辅推滚子A11，所述辅推滚子组件B包括辅推保持架B10.2和设置于辅推保持架B10.2上的多件辅推滚子B12；且所述辅推滚子A11的中心轴线与内圈3的中心轴线之间以及辅推滚子B12的中心轴线与内圈3的中心轴线之间呈夹角设置，以及辅推滚子A11与辅推滚子B12相互对称设置。此处优选：所述辅推滚子A11的中心轴线与内圈3的中心轴线之间的夹角设置为15°-30°；所述辅推保持架A10.1和辅推保持架B10.2相互固连，形成辅推保持架10结构，通过将辅推保持架A10.1和辅推保持架B10.2相互固连形成辅推保持架10结构，该种一体式辅推保持架结构不仅有效地避免了同排滚子间的碰撞，同时还使辅推滚子A和辅推滚子B具有相同的运动特性，使该新型掘进机主轴承更为稳定，从而提高了可靠性和使用寿命。
可选的，所述径向滚子组件包括径向保持架13和设置于径向保持架13上的多件径向滚子14。
可选的，所述主推滚道a包括设置于外圈内壁上的第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽以及设置于内圈外壁上的第一端面、第二端面和第三端面，第一凹槽与第一端面分别与主推滚子A5的滚动面相接触，第二凹槽与第二端面分别与主推中间滚子7的滚动面相接触，第三凹槽与第三端面分别与主推滚子B9的滚动面相接触，通过将主推滚子A、主推中间滚子和主推滚子B相互间隔设置，使主推中间滚子主要承受轴向载荷，主推滚子A和主推滚子B主要承受倾覆力矩，其中主推滚子A主要是下排受倾覆力矩，主推滚子B主要是上排受倾覆力矩。
可选的，所述辅推滚子A11和辅推滚子B12的滚动面均设置为球面结构；所述辅推滚道b包括设置于外圈内壁上的圆弧面以及设置于内圈外壁上的第一沟槽和第二沟槽，圆弧面的弧长与辅推保持架10的宽度比设置为(1：1.05-1.20)；第一沟槽和第二沟槽分别用于安装辅推滚子A11和辅推滚子B12，且第一沟槽和第二沟槽的底端面均设置为球面结构，从而使掘进机主轴承在受到冲击或重载时，辅推保持架由于球面可向其两侧延展，能有效地自动对准补偿，而在正常工况时，此两排辅推滚子的上部分主要受倾覆力矩作用，而下部分不受力，去除了正常工作时加大振动的可能，使得轴向游隙变得稳定且易于选择合适值，提高了正常工作时掘进机主轴承的稳定性。
可选的，所述外圈为由第一外圈1和第二外圈2形成的与内圈3同中心轴线设置的外圈结构，主推滚道a设置于第一外圈1与内圈3之间，辅推滚道b设置于第二外圈2与内圈3之间，径向滚道c设置于主推滚道a与辅推滚道b之间且径向滚子14的中心轴线与内圈3的中心轴线相互平行。
上述掘进机主轴承的安装方法，具体如下：
1)将第一外圈放置在安装台上，并使第一外圈用于与第二外圈连接的端面朝上设置；
2)依次安装主推中间保持架、主推保持架A和主推保持架B；
3)在保持架中依次装入主推中间滚子、主推滚子A和主推滚子B；
4)将内圈安装好，调整径向滚道距离；
5)将径向滚子装入径向保持架中，将径向保持架放于径向滚道中；
6)在内圈凹槽处放置辅推滚子A和辅推滚子B各一个，以确定辅推保持架放置位置，然后在辅推保持架中装入剩余的辅推滚子A和辅推滚子B；
7)将第二外圈盖上，使用高强度螺栓紧固连接第一外圈和第二外圈，即可完成该掘进机主轴承的装配。
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、主推滚子组件、辅推滚子组件和径向滚子组件；
所述外圈套设于内圈上，且外圈内壁与内圈外壁相互间隔设置形成滚道，所述滚道包括主推滚道、辅推滚道和径向滚道；
所述主推滚子组件设置于主推滚道内，且主推滚子组件包括主推滚子组件A、主推中间滚子组件和主推滚子组件B，主推滚子组件A和主推滚子组件B分别相对于主推中间滚子组件倾斜设置且分别设置于主推中间滚子组件的两侧；
所述辅推滚子组件设置于辅推滚道内，且辅推滚子组件包括辅推滚子组件A和辅推滚子组件B，辅推滚子组件A与辅推滚子组件B相互倾斜设置；
所述径向滚子组件设置于径向滚道内。
2.根据权利要求1所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述主推滚子组件A包括主推保持架A和设置于主推保持架A上的多件主推滚子A，所述主推中间滚子组件包括主推中间保持架和设置于主推中间保持架上的多件主推中间滚子，所述主推滚子组件B包括主推保持架B和设置于主推保持架B上的多件主推滚子B；
所述辅推滚子组件A包括辅推保持架A和设置于辅推保持架A上的多件辅推滚子A，所述辅推滚子组件B包括辅推保持架B和设置于辅推保持架B上的多件辅推滚子B；
所述径向滚子组件包括径向保持架和设置于径向保持架上的多件径向滚子。
3.根据权利要求2所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述主推中间滚子的中心轴线与内圈的中心轴线相互垂直，所述主推滚子A的中心轴线与内圈的中心轴线之间以及主推滚子B的中心轴线与内圈的中心轴线之间呈夹角设置，且主推滚子A与主推滚子B采用对称设置。
4.根据权利要求3所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述主推滚子A的中心轴线与内圈的中心轴线之间的夹角设置为30°-60°。
5.根据权利要求2所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述辅推滚子A的中心轴线与内圈的中心轴线之间以及辅推滚子B的中心轴线与内圈的中心轴线之间呈夹角设置，且辅推滚子A与辅推滚子B相互对称设置。
6.根据权利要求5所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述辅推滚子A的中心轴线与内圈的中心轴线之间的夹角设置为15°-30°。
7.根据权利要求2-6任意一项所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述主推滚道包括设置于外圈内壁上的第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽以及设置于内圈外壁上的第一端面、第二端面和第三端面，第一凹槽与第一端面分别与主推滚子A的滚动面相接触，第二凹槽与第二端面分别与主推中间滚子的滚动面相接触，第三凹槽与第三端面分别与主推滚子B的滚动面相接触。
8.根据权利要求7所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述辅推保持架A和辅推保持架B相互固连，形成辅推保持架结构；
所述辅推滚子A和辅推滚子B的滚动面均设置为球面结构。
9.根据权利要求8所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述辅推滚道包括设置于外圈内壁上的圆弧面以及设置于内圈外壁上的第一沟槽和第二沟槽；
圆弧面的弧长与辅推保持架的宽度比设置为(1：1.05-1.20)；
第一沟槽和第二沟槽分别用于安装辅推滚子A和辅推滚子B，且第一沟槽和第二沟槽的底端面均设置为球面结构。
10.根据权利要求9所述的掘进机主轴承，其特征在于：所述外圈为由第一外圈和第二外圈形成的与内圈同中心轴线设置的外圈结构，主推滚道设置于第一外圈与内圈之间，辅推滚道设置于第二外圈与内圈之间，径向滚道设置于主推滚道与辅推滚道之间且径向滚子的中心轴线与内圈的中心轴线相互平行。
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|---|---|
| CN114483770B (zh) | 2023-10-31 |
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