CN116146598B - 一种圆锥轴承及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种圆锥轴承及其加工方法，属于圆锥轴承领域，通过将保持架面向小挡边外环的小端开凿有与兜孔相连通的敞口，并增设与其敞口端对接的保持环套,多个圆锥滚子与保持架配合组装在内圈上后，在保持架小端一侧安装上对小挡边外环进行活动限位的保持环套，完成初步定位，再将多个注料管通过保持环套插入保持架的注料腔内，向注料管内注入热熔填料,热熔填料充溢于注料管与注料腔之间，待热熔填料凝固后，完成圆锥内圈组件的固定安装，在进行拆卸时，对内圈内部加热以得到热熔填料的热熔温度，热熔填料熔化后，向外拆离保持环套，再反向拆离保持架即可实现圆锥内圈组件无损式拆卸，降低对保持架破坏的可能性。

Description

一种圆锥轴承及其加工方法

技术领域

本申请涉及圆锥轴承领域，更具体地说，涉及一种圆锥轴承及其加工方法。

背景技术

机车车辆及动车组驱动装置，一般包括齿轮箱、抱轴箱等，通常采用单列圆锥滚子轴承配对使用，在实际工况中，要求轴承在高转速工况条件下同时承受径向与轴向载荷以及来自轨道的振动与冲击。圆锥滚子轴承属于分离型轴承，是指滚动体为圆锥滚子的径向推力式滚动轴承，轴承的内、外圈均具有锥形滚道。

目前，圆锥滚子轴承分为圆锥内圈组件与圆锥外圈组件构成，圆锥内圈组件为内圈、圆锥滚子和保持架组成的不可分离的内组件；机车车辆轴承为寿命管理部件，需要定期检修更换，圆锥滚子轴承的结构使的轴承在进行检修时，内组件分解需要强行破坏保持架，劳动强度大且造成了保持架的报废，对于状态良好的轴承造成了不必要的损坏。

为此，我们提出一种针对传统圆锥轴承内组件不易拆分问题的圆锥轴承及其加工方法。

发明内容

本申请目的在于解决现有圆锥轴承内组件不易拆分问题，相比现有技术提供一种圆锥轴承，包括外圈和圆锥内圈组件，圆锥内圈组件包括内圈、保持架以及转动分布于内圈外端面上的圆锥滚子，内圈两侧分别设有与圆锥滚子大端对应的大挡边外环和与圆锥滚子小端对应的小挡边外环，大挡边外环与小挡边外环之间为与圆锥滚子活动衔接的滚道，保持架上开设有多个与圆锥滚子一一对应的兜孔，兜孔面向小挡边外环一端设有敞口，保持架位于敞口一端嵌设连接有与小挡边外环对接的保持环套，保持环套包括固定连接的内固定环和外导向套，内固定环与保持架设有敞口一端对接，外导向套与小挡边外环端壁滑动衔接，内固定环与外导向套端壁上分别环形开设有多个内穿孔和外穿孔，外穿孔处插设有注料管，保持架端壁内环形开设有多个与兜孔交错分布的注料腔，注料管内端依次贯穿外穿孔、内穿孔并延伸至注料腔内，注料管外端口径大于外穿孔内直径，且注料管外端口处设有注料嘴，且注料管外端还设有钩孔。

进一步的，兜孔宽度小于与其位置对应的圆锥滚子处的外直径大小，圆锥滚子左右端分别与兜孔以及小挡边外环端壁活动衔接，多个圆锥滚子限位于保持架内侧，从保持架外面难以向外拿取圆锥滚子。

进一步的，外导向套为向内凹陷的U型环体结构，小挡边外环外端开设有用于外导向套内环端壁相衔接的滑腔，外导向套内环端壁活动嵌设于滑腔内部。

进一步的，滑腔内壁以及外导向套内环端壁均经超精磨削加工形成弧形凸面，通过将保持架小端一侧加工成与兜孔相连通的敞口形状以及增设保持环套，易于将套设有多个圆锥滚子的保持架套设在内圈上，多个圆锥滚子活动卡设在滚道内，在将保持环套对接于保持架小端口处后，一方面实现与保持架的固定，对圆锥滚子起到限位作用，另一方面外导向套与小挡边外环上的滑腔活动衔接，提高了内圈转动的稳定性。

进一步的，注料腔的径深长度大于注料管的长度大小，注料管均与外穿孔、内穿孔以及注料腔内壁过盈配合，注料腔端口处设有与注料管外端壁密封衔接的密封套。

一种圆锥轴承的加工方法：包括以下步骤：

S1、首先，将轴承胚料进行模具装夹分别形成外圈、内圈、保持架以及多个圆锥滚子，内圈包括大挡边外环、小挡边外环以及连接在大挡边外环、小挡边外环之间的内径表面和外径表面；

S2、利用打磨设备对外圈内端以及内圈外径表面进行抛光，内圈外径表面抛光后形成滚道，圆锥滚子通过研磨、抛光进行凸面加工形成与滚道适配的大端小端；

S3、在保持架上开设有多个与圆锥滚子适配的兜孔，且保持架面向小挡边外环一端开凿有与兜孔相连通的敞口；

S4、将轴承胚料进行模具装夹形成保持环套，保持环套由内固定环和外导向套组成，并在小挡边外环外端开凿与外导向套内环端壁相匹配的滑腔，滑腔内壁以及外导向套内环端壁均经超精磨削加工形成弧形凸面；

S5、在内固定环与外导向套端壁上分别环形开凿多个内外适配的内穿孔和外穿孔，并在保持架端壁上环形开设有多个与兜孔交错分布的注料腔，注料腔与内穿孔内外连通；

S6、制备与注料腔相匹配的用于注料的注料管,注料管外端口外径大于外穿孔内直径；

S7、最后，依次进行零件组装，内圈、圆锥滚子、保持架以及保持环套构成圆锥内圈组件，插入多个注料管进行注料完成圆锥内圈组件的固定，外圈套设于圆锥内圈组件外部形成圆锥外圈组件。

可选的，注料管位于注料腔内侧的一端连接有与其内部相连通的粘附短管，粘附短管外直径小于注料腔内直径大小。

可选的，粘附短管外端壁上附着有金属纤维刺，注料腔与注料管、粘附短管不接触的内端壁同样附着有金属纤维刺，通过增设粘附短管，由注料管注入至注料腔的热熔填料充盈于注料腔以及粘附短管外部，在低温凝固后，有效提高了注料管与保持架之间的衔接稳固性，而增设金属纤维刺，提高了凝固后的填料的硬度。

可选的，注料腔内端壁固定安装有固定磁片，注料管远离固定磁片一端活动衔接有与其磁吸设置的活动磁片。

进一步的，注料管靠近活动磁片一端的端口设有密封膜，热熔填料预先存储于活动磁片与密封膜之间，在注料管内事先注入热熔填料，在进行组装时，无需利用外接设备进行注料，简化了组装工序，将注料管插入注料腔内后，依靠固定磁片对活动磁片的磁吸作用，活动磁片向固定磁片一侧运动依靠压力冲破密封膜，热熔填料充溢于注料腔与注料管之间，待热熔填料凝固后，同样实现保持环套与保持架之间的稳固连接。

相比于现有技术，本申请的优点在于：

(1)本方案通过将保持架面向小挡边外环的小端开凿有与兜孔相连通的敞口，并增设与其敞口端对接的保持环套,多个圆锥滚子与保持架配合组装在内圈上后，在保持架小端一侧安装上对小挡边外环进行活动限位的保持环套，完成初步定位，再将多个注料管通过保持环套插入保持架的注料腔内，向注料管内注入热熔填料,热熔填料充溢于注料管与注料腔之间，待热熔填料凝固后，完成圆锥内圈组件的固定安装，在进行拆卸时，对内圈内部加热以得到热熔填料的热熔温度，热熔填料熔化后，向外拆离保持环套，再反向拆离保持架即可实现圆锥内圈组件无损式拆卸，降低对保持架破坏的可能性。

(2)外导向套为向内凹陷的U型环体结构，小挡边外环外端开设有用于外导向套内环端壁相衔接的滑腔，外导向套内环端壁活动嵌设于滑腔内部，滑腔内壁以及外导向套内环端壁均经超精磨削加工形成弧形凸面，在将保持环套对接于保持架小端口处后，一方面实现与保持架的固定，对圆锥滚子起到限位作用，另一方面外导向套与小挡边外环上的滑腔活动衔接，提高了内圈转动的稳定性。

(3)注料腔的径深长度大于注料管的长度大小，注料管均与外穿孔、内穿孔以及注料腔内壁过盈配合，注料腔端口处设有与注料管外端壁密封衔接的密封套，当将热熔填料充溢于注料管与注料腔之间，待热熔填料凝固后，凝固的热熔填料在注料管与注料腔之间形成一道坚固的桥梁，实现两者的机械连接。

(4)注料管位于注料腔内侧的一端连接有与其内部相连通的粘附短管，粘附短管外直径小于注料腔内直径大小，通过增设粘附短管，由注料管注入至注料腔的热熔填料充盈于注料腔以及粘附短管外部，在低温凝固后，有效提高了注料管与保持架之间的衔接稳固性，而增设金属纤维刺，提高了凝固后的填料的硬度。

(5)注料腔内端壁固定安装有固定磁片，注料管远离固定磁片一端活动衔接有与其磁吸设置的活动磁片，注料管靠近固定磁片一端的端口设有密封膜，热熔填料预先存储于活动磁片与密封膜之间，在注料管内事先注入热熔填料，在进行组装时，无需利用外接设备进行注料，简化了组装工序，将注料管插入注料腔内后，依靠固定磁片对活动磁片的磁吸作用，活动磁片向固定磁片一侧运动依靠压力冲破密封膜，热熔填料充溢于注料腔与注料管之间，待热熔填料凝固后，同样实现保持环套与保持架之间的稳固连接。

附图说明

图1为本申请的正视图；

图2为本申请的圆锥内圈组件处的结构示意图；

图3为本申请的圆锥内圈组件处的爆炸图一；

图4为本申请的圆锥内圈组件处的爆炸图二；

图5为本申请的圆锥内圈组件处的爆炸图三；

图6为本申请的圆锥内圈组件处的在组装时的状态示意图；

图7为本申请的圆锥内圈组件处的在组装时部分剖视图；

图8为本申请在组装完毕后的部分剖视图；

图9为本申请的圆锥内圈组件在进行拆装时的状态示意图；

图10为本申请实施例2中圆锥内圈组件处的部分剖视图；

图11为本申请实施例3中圆锥内圈组件处的部分剖视图；

图12为图11中A处结构示意图。

图中标号说明：

1外圈、2内圈、21大挡边外环、22小挡边外环、221滑腔、23滚道、3圆锥滚子、4保持架、401兜孔、402注料腔、5保持环套、51内固定环、511内穿孔、52外导向套、521外穿孔、6注料管、61粘附短管、7热熔填料、8固定磁片、9活动磁片。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图；对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本申请保护的范围。

实施例1：

本申请公开了一种圆锥轴承，请参阅图1-3，包括外圈1和圆锥内圈组件，圆锥内圈组件包括内圈2、保持架4以及转动分布于内圈2外端面上的圆锥滚子3，内圈2两侧分别设有与圆锥滚子3大端对应的大挡边外环21和与圆锥滚子3小端对应的小挡边外环22，大挡边外环21与小挡边外环22之间为与圆锥滚子3活动衔接的滚道23，保持架4上开设有多个与圆锥滚子3一一对应的兜孔401，兜孔401宽度小于与其位置对应的圆锥滚子3处的外直径大小，圆锥滚子3左右端分别与兜孔401以及小挡边外环22端壁活动衔接，多个圆锥滚子3限位于保持架4内侧，从保持架4外面难以向外拿取圆锥滚子3。

请参阅图3-5，兜孔401面向小挡边外环22一端设有敞口，保持架4位于敞口一端嵌设连接有与小挡边外环22对接的保持环套5，保持环套5包括固定连接的内固定环51和外导向套52，内固定环51与保持架4设有敞口一端对接，外导向套52与小挡边外环22端壁滑动衔接，请参阅图8，外导向套52为向内凹陷的U型环体结构，小挡边外环22外端开设有用于外导向套52内环端壁相衔接的滑腔221，外导向套52内环端壁活动嵌设于滑腔221内部，滑腔221内壁以及外导向套52内环端壁均经超精磨削加工形成弧形凸面，以便于保持环套5与内圈2的相对滑动，通过将保持架4小端一侧加工成与兜孔401相连通的敞口形状以及增设保持环套5，易于将套设有多个圆锥滚子3的保持架4套设在内圈2上，多个圆锥滚子3活动卡设在滚道23内，在保持架4小端一侧安装上对小挡边外环22进行活动限位的保持环套5，完成圆锥内圈组件的组装，在进行拆卸时，向外拆离保持环套5，再反向拆离保持架4即可实现圆锥内圈组件无损式拆卸，不会破坏保持架4。

请参阅图3-7，内固定环51与外导向套52端壁上分别环形开设有多个内穿孔511和外穿孔521，外穿孔521处插设有注料管6，保持架4端壁内环形开设有多个与兜孔401交错分布的注料腔402，注料管6内端依次贯穿外穿孔521、内穿孔511并延伸至注料腔402内，注料管6外端口径大于外穿孔521内直径，且注料管6外端口处设有注料嘴，且注料管6外端还设有钩孔，注料腔402的径深长度大于注料管6的长度大小，注料管6均与外穿孔521、内穿孔511以及注料腔402内壁过盈配合，注料腔402端口处设有与注料管6外端壁密封衔接的密封套，在保持架4小端一侧安装上对小挡边外环22进行活动限位的保持环套5，完成初步定位；

再将多个注料管6通过保持环套5插入保持架4的注料腔402内，向注料管6内注入热熔填料7,热熔填料7充溢于注料管6与注料腔402之间，待热熔填料7凝固后，注料管6、保持环套5以及保持架4相互连接，完成圆锥内圈组件的固定安装,注意，热熔填料选用在其熔点温度以下为凝固状，且具有很高的强度。

在进行拆卸时，请参阅图9，对外圈1内部加热以得到热熔填料7的热熔温度，热熔填料7熔化后，向外拆离保持环套5，再反向拆离保持架4即可实现圆锥内圈组件无损式拆卸，降低对保持架4破坏的可能性。

一种圆锥轴承的加工方法：包括以下步骤：

S1、首先，将轴承胚料进行模具装夹分别形成外圈1、内圈2、保持架4以及多个圆锥滚子3，内圈2包括大挡边外环21、小挡边外环22以及连接在大挡边外环21、小挡边外环22之间的内径表面和外径表面，轴承外圈胚料，轴承胚料均采用硬度高的轴承钢GCr15；

S2、利用打磨设备对外圈1内端以及内圈2外径表面进行抛光，内圈2外径表面抛光后形成滚道23，圆锥滚子3通过研磨、抛光进行凸面加工形成与滚道23适配的大端小端；

S3、在保持架4上开设有多个与圆锥滚子3适配的兜孔401，且保持架4面向小挡边外环22一端开凿有与兜孔401相连通的敞口；

S4、将轴承胚料进行模具装夹形成保持环套5，保持环套5由内固定环51和外导向套52组成，并在小挡边外环22外端开凿与外导向套52内环端壁相匹配的滑腔221，滑腔221内壁以及外导向套52内环端壁均经超精磨削加工形成弧形凸面；

S5、在内固定环51与外导向套52端壁上分别环形开凿多个内外适配的内穿孔511和外穿孔521，并在保持架4端壁上环形开设有多个与兜孔401交错分布的注料腔402，注料腔402与内穿孔511内外连通；

S6、制备与注料腔402相匹配的用于注料的注料管6,注料管6外端口外径大于外穿孔521内直径；

S7、最后，依次进行零件组装，内圈2、圆锥滚子3、保持架4以及保持环套5构成圆锥内圈组件，插入多个注料管6进行注料完成圆锥内圈组件的固定，外圈1套设于圆锥内圈组件外部形成圆锥外圈组件。

实施例2：

本实施例与实施例1不同之处在于，本实施例在实施例1的基础上，在注料管6内端增设了粘附短管61，其余结构与实施例1保持一致，具体如下：

请参阅图10，注料管6位于注料腔402内侧的一端连接有与其内部相连通的粘附短管61，粘附短管61外直径小于注料腔402内直径大小，粘附短管61外端壁上附着有金属纤维刺，注料腔402与注料管6、粘附短管61不接触的内端壁同样附着有金属纤维刺，通过增设粘附短管61，由注料管6注入至注料腔402的热熔填料充盈于注料腔402以及粘附短管61外部，在低温凝固后，有效提高了注料管6与保持架4之间的衔接稳固性，而增设金属纤维刺，提高了凝固后的填料的硬度。

实施例3：

本实施例与实施例1不同之处在于，本实施例在实施例1的基础上增设了固定磁片8和活动磁片9，并去掉了在注料管6外端口处的注料嘴，其余结构与实施例1保持一致，具体如下：

请参阅图11-12，注料腔402内端壁固定安装有固定磁片8，注料管6远离固定磁片8一端活动衔接有与其磁吸设置的活动磁片9，注料管6靠近固定磁片8一端的端口设有密封膜，热熔填料7预先存储于活动磁片9与密封膜之间，在注料管6内事先注入热熔填料7，在进行组装时，无需利用外接设备进行注料，简化了组装工序，将注料管6插入注料腔402内后，依靠固定磁片8对活动磁片9的磁吸作用，活动磁片9向固定磁片8一侧运动依靠压力冲破密封膜，热熔填料7充溢于注料腔402与注料管6之间，待热熔填料7凝固后，同样实现保持环套5与保持架4之间的稳固连接，在进行拆装时，同样利用高温对热熔填料7进行熔化，反向拆离保持环套5、保持架4即可完成圆锥内圈组件的拆装。

需要注意的是，本领域技术人员需要在注料管6以及保持架4外端面均包覆隔磁层，隔磁层采用磁屏蔽材料制成，隔磁层对固定磁片8、活动磁片9与外界起到磁屏蔽作用。

以上；仅为本申请较佳的具体实施方式；但本申请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申请揭露的技术范围内；根据本申请的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种圆锥轴承，包括外圈（1）和圆锥内圈组件，所述圆锥内圈组件包括内圈（2）、保持架（4）以及转动分布于内圈（2）外端面上的圆锥滚子（3），其特征在于：所述内圈（2）两侧分别设有与圆锥滚子（3）大端对应的大挡边外环（21）和与圆锥滚子（3）小端对应的小挡边外环（22），所述大挡边外环（21）与小挡边外环（22）之间为与圆锥滚子（3）活动衔接的滚道（23），所述保持架（4）上开设有多个与圆锥滚子（3）一一对应的兜孔（401），所述兜孔（401）面向小挡边外环（22）一端设有敞口，所述保持架（4）位于敞口一端嵌设连接有与小挡边外环（22）对接的保持环套（5）；

所述保持环套（5）包括固定连接的内固定环（51）和外导向套（52），所述内固定环（51）与保持架（4）设有敞口一端对接，所述外导向套（52）与小挡边外环（22）端壁滑动衔接，所述内固定环（51）与外导向套（52）端壁上分别环形开设有多个内穿孔（511）和外穿孔（521），所述外穿孔（521）处插设有注料管（6），所述保持架（4）端壁内环形开设有多个与兜孔（401）交错分布的注料腔（402），所述注料管（6）内端依次贯穿外穿孔（521）、内穿孔（511）并延伸至注料腔（402）内，所述注料管（6）外端口径大于外穿孔（521）内直径，且注料管（6）外端口处设有注料嘴，且注料管（6）外端还设有钩孔。

2.根据权利要求1所述的一种圆锥轴承，其特征在于：所述兜孔（401）宽度小于与其位置对应的圆锥滚子（3）处的外直径大小，所述圆锥滚子（3）左右端分别与兜孔（401）以及小挡边外环（22）端壁活动衔接。

3.根据权利要求2所述的一种圆锥轴承，其特征在于：所述外导向套（52）为向内凹陷的U型环体结构，所述小挡边外环（22）外端开设有用于外导向套（52）内环端壁相衔接的滑腔（221），所述外导向套（52）内环端壁活动嵌设于滑腔（221）内部。

4.根据权利要求3所述的一种圆锥轴承，其特征在于：所述滑腔（221）内壁以及外导向套（52）内环端壁均经超精磨削加工形成弧形凸面。

5.根据权利要求4所述的一种圆锥轴承，其特征在于：所述注料腔（402）的径深长度大于注料管（6）的长度大小，所述注料管（6）均与外穿孔（521）、内穿孔（511）以及注料腔（402）内壁过盈配合，所述注料腔（402）端口处设有与注料管（6）外端壁密封衔接的密封套。

6.根据权利要求1所述的一种圆锥轴承，其特征在于：所述注料管（6）位于注料腔（402）内侧的一端连接有与其内部相连通的粘附短管（61），所述粘附短管（61）外直径小于注料腔（402）内直径大小。

7.根据权利要求6所述的一种圆锥轴承，其特征在于：所述粘附短管（61）外端壁上附着有金属纤维刺，所述注料腔（402）与注料管（6）、粘附短管（61）不接触的内端壁同样附着有金属纤维刺。

8.根据权利要求1所述的一种圆锥轴承，其特征在于：所述注料腔（402）内端壁固定安装有固定磁片（8），所述注料管（6）远离固定磁片（8）一端活动衔接有与其磁吸设置的活动磁片（9）。

9.根据权利要求8所述的一种圆锥轴承，其特征在于：所述注料管（6）靠近固定磁片（8）一端的端口设有密封膜，所述活动磁片（9）与密封膜之间预先存储有热熔填料（7）。

10.根据权利要求5所述的一种圆锥轴承的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、首先，将轴承胚料进行模具装夹分别形成外圈（1）、内圈（2）、保持架（4）以及多个圆锥滚子（3），内圈（2）包括大挡边外环（21）、小挡边外环（22）以及连接在大挡边外环（21）、小挡边外环（22）之间的内径表面和外径表面；

S2、利用打磨设备对外圈（1）内端以及内圈（2）外径表面进行抛光，内圈（2）外径表面抛光后形成滚道（23），圆锥滚子（3）通过研磨、抛光进行凸面加工形成与滚道（23）适配的大端小端；

S3、在保持架（4）上开设有多个与圆锥滚子（3）适配的兜孔（401），且保持架（4）面向小挡边外环（22）一端开凿有与兜孔（401）相连通的敞口；

S4、将轴承胚料进行模具装夹形成保持环套（5），保持环套（5）由内固定环（51）和外导向套（52）组成，并在小挡边外环（22）外端开凿与外导向套（52）内环端壁相匹配的滑腔（221），滑腔（221）内壁以及外导向套（52）内环端壁均经超精磨削加工形成弧形凸面；

S5、在内固定环（51）与外导向套（52）端壁上分别环形开凿多个内外适配的内穿孔（511）和外穿孔（521），并在保持架（4）端壁上环形开设有多个与兜孔（401）交错分布的注料腔（402）；

S6、制备与注料腔（402）相匹配的用于注料的注料管（6）,注料管（6）外端口外径大于外穿孔（521）内直径；

S7、最后，依次进行零件组装，内圈（2）、圆锥滚子（3）、保持架（4）以及保持环套（5）构成圆锥内圈组件，插入多个注料管（6）进行注料完成圆锥内圈组件的固定，外圈（1）套设于圆锥内圈组件外部形成圆锥外圈组件。