CN114483776B - 一种掘进机主轴承及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种掘进机主轴承，包括外圈组件、内圈、上轴滚子组件、下轴滚子组件和径向滚子组件；所述外圈组件包括依次连接的第一外圈、第二外圈和第三外圈；第一外圈的内壁与内圈的外壁之间形成用于安装上轴滚子组件的上轴滚道和用于安装径向滚子组件的径向滚道；第二外圈的内壁与内圈的外壁之间形成用于安装下轴滚子组件的下轴滚道；第三外圈套设于内圈上；所述上轴滚子组件包括上轴滚子以及用于安装上轴滚子的上轴保持架；所述下轴滚子组件包括下轴滚子以及用于安装下轴滚子的下轴保持架；所述径向滚子组件包括径向滚子以及用于安装径向滚子的径向保持架。

Description

一种掘进机主轴承及其装配方法

技术领域

本发明涉及掘进机技术领域，具体涉及一种掘进机主轴承及其装配方法。

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。随着国民经济的迅速发展，很多中心城市在不断向外扩张且完善地下交通系统，同时还有一些新兴城市正在开发地下空间来修建地铁隧道，因此，对于掘进机的需求仍在不断增加。

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力、径向力和倾覆力矩，还要传递刀盘旋转所需的回转力矩。掘进机主轴承主要由四个外圈、一个内圈、三排滚动体和保持架组成，其中主轴承保持架作为主轴承的关键部件，其主要功能是使滚动体之间保持适当的间隔。此外，在掘进机主轴承中，保持架不仅与滚动体接触，还与内外套圈引导挡边存在接触，保持架的运行状况对主轴承的运行性能也至关重要。

目前在掘进机主轴承中主要使用全铜保持架和钢焊铜保持架，与使用全铜结构的保持架相比，钢焊铜保持架生产制造成本较低，因此为了节约主轴承的制造成本，当前更趋向于选择使用钢焊铜保持架。钢焊铜保持架的支腿和引导块都与保持架主体焊在一起，虽然此种焊接方法整体性好，工序简单，且适应性强，但工件易受残余应力影响产生变形，焊接质量很受操作人员的影响，在焊接好后需要进行专门的检测，拆卸也很困难。同时目前在加工钢焊铜保持架兜孔时，由于其深度较大，在垂直度和粗糙度方面尚有难度。

因此，如何避免焊接带来的变形影响，节约检测步骤带来的制造成本，使钢铜组合保持架方便拆卸和再制造，同时提高兜孔的加工精度，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种掘进机主轴承，包括外圈组件、内圈、上轴滚子组件、下轴滚子组件和径向滚子组件；所述外圈组件包括依次连接的第一外圈、第二外圈和第三外圈；第一外圈套设于内圈上，且第一外圈的内壁与内圈的外壁之间形成用于安装上轴滚子组件的上轴滚道和用于安装径向滚子组件的径向滚道；第二外圈套设于内圈上，且第二外圈的内壁与内圈的外壁之间形成用于安装下轴滚子组件的下轴滚道；第三外圈套设于内圈上；所述上轴滚子组件包括上轴滚子以及用于安装上轴滚子的上轴保持架，所述上轴保持架包括上轴主体，相邻两件上轴主体通过上轴护罩相互连接；所述下轴滚子组件包括下轴滚子以及用于安装下轴滚子的下轴保持架，所述下轴保持架包括下轴主体，相邻两件下轴主体通过下轴护罩相互连接；所述径向滚子组件包括径向滚子以及用于安装径向滚子的径向保持架，所述径向保持架包括径向主体，相邻两件径向主体通过径向护罩相互连接。

可选的，所述上轴护罩上还设有用于安装弹簧的弹簧安装孔，相邻两件上轴护罩通过弹簧进行相互连接。

可选的，所述上轴护罩用于与上轴滚道相接触的四个端面上还均设有至少两件上轴引导凸块，且相邻两件上轴引导凸块之间均设有用于润滑油流动的间隙。

可选的，所述上轴主体设置为钢结构件，且上轴主体上设有多个用于安装上轴滚子的第一兜孔，且相邻两个第一兜孔相互间隔设置。

可选的，所述上轴护罩套设置为铜结构件，且上轴护罩与上轴主体固连。

可选的，所述下轴保持架与上轴保持架的结构一致。

可选的，所述径向护罩上还设有嵌入槽，所述嵌入槽内嵌入有弹性件，相邻两件径向护罩通过弹性件相互连接。

可选的，所述径向护罩用于与径向滚道相接触的四个端面上还均设有至少两件径向引导凸块，且相邻两件径向引导凸块之间均设有用于润滑油流动的间隙。

可选的，所述径向主体采用分段式设置，且相邻两件径向主体通过径向护罩相互连接。

可选的，所述径向主体设置为钢结构件，且径向主体上设有多个用于安装径向滚子的第二兜孔，且相邻两个第二兜孔相互间隔设置。

可选的，所述径向护罩设置为铜结构件，且径向护罩与径向主体固连。

本发明还提供了一种掘进机主轴承的装配方法，用于对上述所述的掘进机主轴承的装配步骤包括如下：

1)将第一外圈以滚道面朝上的方式放置于安装台；

2)将多个上轴保持架依次平稳放置第一外圈的滚道面上，同时保证上轴保持架上设置的上轴引导凸块贴紧第一外圈的内壁；

3)装入上轴滚子并在上轴护罩的弹簧安装孔中放置弹簧，并再次确保上轴引导凸块贴紧第一外圈的内壁；

4)在上轴滚子上放置内圈，并保证内圈与第一外圈同心设置；

5)在安装台上放置径向保持架，并在径向保持架中放置径向滚子，使径向滚子位于径向保持架中间，同时在径向护罩的嵌入槽内塞入弹性件，依次移动径向保持架，将其放入第一外圈和内圈之间；

6)将第二外圈安装在第一外圈上，并确保第一外圈与第二外圈同心设置；

7)在第二外圈和内圈之间依次放置下轴保持架，并装入下轴滚子；

8)将第三外圈安装在第二外圈上，并确保第三外圈与第二外圈同心；

9)连接第一外圈、第二外圈和第三外圈，完成安装。

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，其上轴保持架、径向保持架和下轴保持架均采用保持架主体(即上轴主体、下轴主体和径向主体)和保持架护罩(即上轴护罩、下轴护罩和径向护罩)的结构设置，以使其整体具有高稳定性的特点，提高了掘进机主轴承的可靠性和安全性，延长掘进机的使用寿命。

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是本发明实施例中一种掘进机主轴承的剖面示意图；

图2是图1中上轴保持架的轴测示意图；

图3是图2中上轴主体的轴测示意图；

图4是图2中上轴护罩的俯视示意图；

图5是图2中上轴护罩的左视示意图；

图6是图1中径向保持架的结构示意图；

图7是图6中径向主体的轴测示意图；

图8是图6中径向护罩的俯视示意图；

图9是图6中径向护罩的左视示意图。

其中：

1、第一外圈，2、第二外圈，3、第三外圈，4、内圈，5、上轴滚子，6、上轴保持架，6.1、上轴主体，6.1.1、第一兜孔，6.1.2、第一连接孔，6.2、上轴护罩，6.2.1、上轴引导凸块，6.2.2、弹簧安装孔，6.2.3、第二连接孔，7、下轴滚子，8、下轴保持架，9、径向滚子，10、径向保持架，10.1、径向主体，10.1.1、第二兜孔，10.1.2、第三连接孔，10.2、径向护罩，10.2.1、径向引导凸块，10.2.2、嵌入槽，10.2.3、第四连接孔。

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所示，本发明提供的一种掘进机主轴承，包括外圈组件、内圈4、上轴滚子组件、下轴滚子组件和径向滚子组件；所述外圈组件包括依次连接的第一外圈1、第二外圈2和第三外圈3；第一外圈1套设于内圈4上，且第一外圈1的内壁与内圈4的外壁之间形成用于安装上轴滚子组件的上轴滚道和用于安装径向滚子组件的径向滚道；第二外圈2套设于内圈4上，且第二外圈2的内壁与内圈4的外壁之间形成用于安装下轴滚子组件的下轴滚道；第三外圈3套设于内圈4上；所述上轴滚子组件包括上轴滚子5以及用于安装上轴滚子5的上轴保持架6，上轴滚子5的中心轴线与内圈4的中心轴线采用相互垂直设置；所述下轴滚子组件包括下轴滚子7以及用于安装下轴滚子7的下轴保持架8，下轴滚子7的中心轴线与上轴滚子5的中心轴线采用相互平行设置；所述径向滚子组件包括径向滚子9以及用于安装径向滚子9的径向保持架10；径向滚子9的中心轴线与内圈4的中心轴线采用相互平行设置。此处优选：在第一外圈1上还设有用于容纳上轴保持架6和径向保持架10的凹槽，以减少上轴保持架6和径向保持架10对上轴滚道和径向滚道的滚道面(此处滚道面分别是指上轴滚道用于与上轴滚子相接触的面以及径向滚道用于与径向滚子相接触的面)的磨损；在第二外圈2和内圈4上还设有用于容纳下轴保持架8的凹槽，以减少下轴保持架8对下轴滚道的滚道面(此处滚道面是指下轴滚子与下轴滚道相接触的面)的磨损；上轴保持架6和下轴保持架8的结构一致。

以上轴保持架6的具体结构为例进行说明，参见图2至图5所示，所述上轴保持架6采用分段式设置，其上轴保持架6包括多件上轴主体6.1，相邻两件上轴主体6.1通过上轴护罩6.2相互连接；所述上轴主体6.1设置为钢结构件，以保证上轴主体6.1的强度；且上轴主体6.1上设有多个用于安装上轴滚子5的第一兜孔6.1.1，且相邻两个第一兜孔6.1.1相互间隔设置，以防止相邻两个上轴滚子5相互产生摩擦；所述上轴护罩6.2套设置为铜结构件，以改善上轴保持架6与上轴滚道面和引导面的摩擦环境；且上轴护罩6.2通过第一连接螺栓与上轴主体6.1固连，并在上轴护罩6.2与上轴主体6.1的连接位上设有粘连层，以保证上轴护罩6.2与上轴主体6.1之间的连接强度、防止相互之间产生松动。此处优选：粘连层优选采用涂抹粘接剂的方式设置，且可仅对用于安装第一连接螺栓的位置进行涂抹；所述上轴护罩6.2上设有上轴引导凸块6.2.1和弹簧安装孔6.2.2，上轴引导凸块6.2.1包括设置于上轴护罩6.2用于与上轴滚道相接触的四个端面上，且每个端面上至少设有两件上轴引导凸块6.2.1，相邻两件上轴引导凸块之间均设有用于润滑油流动的间隙，以便润滑油的流动，实现上轴护罩6.2和上轴滚道之间的润滑。

可选的，所述上轴护罩6.2上还设有用于安装弹簧的弹簧安装孔6.2.2，相邻两件上轴护罩6.2通过弹簧进行相互连接，以通过弹簧对相邻两件上轴护罩6.2之间实现预紧，避免上轴保持架6.1之间的碰撞以及上轴保持架6.1对上轴滚道的碰撞，同时能使设置于上轴护罩6.2上的上轴引导凸块6.2.1与上轴滚道充分接触，避免磨损不均匀引起的上轴保持架6.1与上轴滚道引导面的剧烈磨损现象的产生。

可选的，在上轴主体6.1上还设有用于安装第一连接螺栓的第一连接孔6.1.2；在上轴护罩6.2上设有用于安装第一连接螺栓的第二连接孔6.2.3，第一连接孔6.1.2和第二连接孔6.2.3采用一一对应设置。

参见图6至图9所示，所述径向保持架10采用分段式设置，且径向保持架10包括多件径向主体10.1，相邻两件径向主体10.1通过径向护罩10.2相互连接；所述径向主体10.1设置为钢结构件，以保证径向保持架10.1的强度；且径向主体10.1上设有多个用于安装径向滚子9的第二兜孔10.1.1，且相邻两个第二兜孔10.1.1相互间隔设置，以防止相邻两件径向滚子9相互产生摩擦；所述径向护罩10.2设置为铜结构件，以满足径向保持架10的结构强度和摩擦环境要求；且径向护罩10.2通过连接螺栓与径向主体10.1固连，并在径向护罩10.2与径向主体10.1的连接部位设有粘连层，以防止径向护罩10.2和径向主体10.1之间产生松动。此处优选：粘连层优选采用涂抹粘接剂的方式设置，且可仅对用于安装连接螺栓的位置进行涂抹。

可选的，在径向护罩10.2用于与径向滚道相接触的四个端面上还均设有至少两件径向引导凸块10.2.1，且相邻两件径向引导凸块10.2.1之间均设有用于润滑油流动的间隙，同时径向引导凸块10.2.1限制了径向保持架10在径向方向的位移和倾斜，减弱了径向保持架10与径向滚道间的碰撞，提高了掘进机主轴承的稳定性；以及在径向护罩10.2上还设有嵌入槽10.2.2，所述嵌入槽10.2.2内嵌入有弹性件，相邻两件径向护罩10.2通过弹性件相互连接，通过弹性件的设置缓冲径向保持架10之间的碰撞，同时也可实现预紧效果，引导设置于径向护罩10.2上的径向引导凸块10.2.2与径向滚道充分接触，避免磨损不均匀引起的径向主体10.1与径向滚道的剧烈磨损现象的产生。此处优选：弹性件优选设置的橡胶块。

本发明还提供了一种用于装配上述所述的掘进机主轴承的装配方法，包括如下具体步骤：

1)将第一外圈以滚道面朝上的方式放置于安装台；

2)将多个上轴保持架依次平稳放置第一外圈的滚道面上，同时保证上轴保持架上设置的上轴引导凸块贴紧第一外圈的内壁；

3)装入上轴滚子并在上轴护罩的弹簧安装孔中放置弹簧，并再次确保上轴引导凸块贴紧第一外圈的内壁；

4)在上轴滚子上放置内圈，并保证内圈与第一外圈同心设置；

5)在安装台上放置径向保持架，并在径向保持架中放置径向滚子，使径向滚子位于径向保持架中间，同时在径向护罩的嵌入槽内塞入弹性件，依次移动径向保持架，将其放入第一外圈和内圈之间；

6)将第二外圈安装在第一外圈上，并确保第一外圈与第二外圈同心设置；

7)在第二外圈和内圈之间依次放置下轴保持架，并装入下轴滚子；

8)将第三外圈安装在第二外圈上，并确保第三外圈与第二外圈同心；

9)连接第一外圈、第二外圈和第三外圈，完成安装。

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 (7)

1.一种掘进机主轴承，其特征在于，包括外圈组件、内圈(4)、上轴滚子组件、下轴滚子组件和径向滚子组件；

所述外圈组件包括依次连接的第一外圈(1)、第二外圈(2)和第三外圈(3)；第一外圈(1)套设于内圈(4)上，且第一外圈(1)的内壁与内圈(4)的外壁之间形成用于安装上轴滚子组件的上轴滚道和用于安装径向滚子组件的径向滚道；第二外圈(2)套设于内圈(4)上，且第二外圈(2)的内壁与内圈(4)的外壁之间形成用于安装下轴滚子组件的下轴滚道；第三外圈(3)套设于内圈(4)上；

所述上轴滚子组件包括上轴滚子(5)以及用于安装上轴滚子(5)的上轴保持架(6)，所述上轴保持架(6)包括上轴主体(6.1)，相邻两件上轴主体(6.1)通过上轴护罩(6.2)相互连接，所述上轴护罩(6.2)上还设有用于安装弹簧的弹簧安装孔(6.2.2)，相邻两件上轴护罩(6.2)通过弹簧进行相互连接，所述上轴护罩(6.2)用于与上轴滚道相接触的四个端面上还均设有至少两件上轴引导凸块(6.2.1)，且相邻两件上轴引导凸块(6.2.1)之间均设有用于润滑油流动的间隙；

所述下轴滚子组件包括下轴滚子(7)以及用于安装下轴滚子(7)的下轴保持架(8)，所述下轴保持架(8)包括下轴主体，相邻两件下轴主体通过下轴护罩相互连接；

所述径向滚子组件包括径向滚子(9)以及用于安装径向滚子(9)的径向保持架(10)，所述径向保持架(10)包括径向主体(10.1)，相邻两件径向主体通过径向护罩(10.2)相互连接。

2.根据权利要求1所述的掘进机主轴承，其特征在于，所述上轴主体(6.1)设置为钢结构件，且上轴主体(6.1)上设有多个用于安装上轴滚子(5)的第一兜孔(6.1.1)，且相邻两个第一兜孔(6.1.1)相互间隔设置；

所述上轴护罩(6.2)套设置为铜结构件，且上轴护罩(6.2)与上轴主体(6.1)固连。

3.根据权利要求2述的掘进机主轴承，其特征在于，所述下轴保持架(8)与上轴保持架(6)的结构一致。

4.根据权利要求1或3所述的掘进机主轴承，其特征在于，所述径向护罩(10.2)上还设有嵌入槽(10.2.2)，所述嵌入槽(10.2.2)内嵌入有弹性件，相邻两件径向护罩(10.2)通过弹性件相互连接。

5.根据权利要求4所述的掘进机主轴承，其特征在于，所述径向护罩(10.2)用于与径向滚道相接触的四个端面上还均设有至少两件径向引导凸块(10.2.1)，且相邻两件径向引导凸块(10.2.1)之间均设有用于润滑油流动的间隙。

6.根据权利要求5所述的掘进机主轴承，其特征在于，所述径向主体(10.1)设置为钢结构件，且径向主体(10.1)上设有多个用于安装径向滚子(9)的第二兜孔(10.1.1)，且相邻两个第二兜孔(10.1.1)相互间隔设置；

所述径向护罩(10.2)设置为铜结构件，且径向护罩(10.2)与径向主体(10.1)固连。

7.一种掘进机主轴承的装配方法，其特征在于，如权利要求6所述的掘进机主轴承的装配步骤包括如下：

1)将第一外圈以滚道面朝上的方式放置于安装台；

2)将多个上轴保持架依次平稳放置第一外圈的滚道面上，同时保证上轴保持架上设置的上轴引导凸块贴紧第一外圈的内壁；

3)装入上轴滚子并在上轴护罩的弹簧安装孔中放置弹簧，并再次确保上轴引导凸块贴紧第一外圈的内壁；

4)在上轴滚子上放置内圈，并保证内圈与第一外圈同心设置；

5)在安装台上放置径向保持架，并在径向保持架中放置径向滚子，使径向滚子位于径向保持架中间，同时在径向护罩的嵌入槽内塞入弹性件，依次移动径向保持架，将其放入第一外圈和内圈之间；

6)将第二外圈安装在第一外圈上，并确保第一外圈与第二外圈同心设置；

7)在第二外圈和内圈之间依次放置下轴保持架，并装入下轴滚子；

8)将第三外圈安装在第二外圈上，并确保第三外圈与第二外圈同心；

9)连接第一外圈、第二外圈和第三外圈，完成安装。