JP4027047B2

JP4027047B2 - 分割型転がり軸受装置

Info

Publication number: JP4027047B2
Application number: JP2001027178A
Authority: JP
Inventors: 秀斗鳥澤; 隆司八木; 義光平澤
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2021-02-02
Also published as: JP2002227852A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軌道面を有する軌道部材を分割した分割型転がり軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板等の連続鋳造設備に使用される圧延ロール軸や大型発電機のタービン軸といった軸体の小径ネック部に嵌着される転がり軸受装置は、一般に軸受部品が二つ割り構造とされる。この種の転がり軸受装置は、内輪、外輪、内・外輪間に介在する複数の円筒ころといった軸受部品で形成されるが、このうちの輪状部品である内輪や外輪等が半割り状に二分割される。
【０００３】
図４に示すように、例えば内輪２は、外周面に軌道面２ｃを形成した輪体を、１８０°間隔で対向した二つの分割線ｎで半輪状の分割体２ａ、２ｂに自然割り分割したものである。そして、内側軌道部材２を小径ネック部に嵌着するに際しては、分割体２ａ、２ｂを小径ネック部に互いに反対側から嵌め着け、分割体２ａ、２ｂの合わせ面同士を合わせた後、図５に示すように、分割線ｎを跨いで形成した連結穴６にボルト５を挿入し、ボルト５で締め付けることによって一体化する。
【０００４】
従来では、内輪２の二つの分割線ｎを軸線と平行にしたものが一般的であったが、これでは分割体２ａ、２ｂ同士が軸方向に滑るために分割体同士の軸方向の位置合わせが難しく、また、転動体が分割線ｎを一気に通過するために潤滑油膜の破断も懸念される。そのため、これらの問題点の解消を目的として、図６に示すように二つの分割線ｎを軸線に対して傾斜させ、かつその傾斜方向を反対方向とした発明が提案されている（実開平６−４０４５８号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記反対向きの傾斜状分割線を形成した軸受装置では、その構造上、図７に示すように、軸方向両側で、締結用ボルト５の頭部５ａと係合する分割体２ａ、２ｂの座面２ｄと分割線ｎとの間の距離（肉厚）Ｔ１、Ｔ２に差が生じる。そのため、肉厚の薄い側（Ｔ１：図面左側）では、ボルト５の推力を受ける座部２ｅでの最大応力が増大し、当該座部２ｅの強度不足が懸念される。
【０００６】
最大応力の低減を図るため、座部２ｅのすみＲ（図５中のＲ１およびＲ２）を大きくする試みもなされているが、十分な成果が得られていないのが実情である。また、座面２ｄの位置を図５の矢印Ｐ方向にずらして座部２ｅの肉厚Ｔを増やすことも考えられるが、これではボルト頭部５ａが内輪２の外周から突出する等の不具合を招くおそれがあり、座部２ｅの厚肉化には限度がある。
【０００７】
そこで、本発明は、肉厚の薄い座部の強度アップを図り、さらに好ましくは座部の強度を軸方向両側で均一化することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的とを達成するため、本発明では、軌道面を有する内側軌道部材、および外側軌道部材のうち、少なくとも何れか一方を軸心に対して傾斜した分割線により分割し、分割体を軌道面の軸方向両側で締結部材により締結して輪状の軌道部材を形成するものにおいて、軌道面の軸方向両側に同じ分割線を跨いで連結穴を形成すると共に、各連結穴の入口に締結部材の頭部と係合する座面を形成し、軸方向両側の座面を分割線を挟んでその両側に配置し、各連結穴に分割体の軸方向両側で逆向きにした締結部材を挿入することとした。
【０００９】
このように両座面を分割線の両側に配置することにより、薄肉側の座部でその肉厚を増すことが可能となるので、当該座部の強度不足を解消することができる。このように座部を厚肉化した場合でも、当該座面と軌道部材の外周との間の距離（締結部材の軸心上での距離）を十分に確保できるため、締結部材の頭部が軌道部材の外周から突出する事態も確実に回避できる。
【００１０】
座面から分割線までの距離を等しくすることにより、軸方向の両側で座部の強度を均一化することができ、軸受装置全体での寿命向上が図られる。
【００１１】
以上に述べた分割型転がり軸受装置は、例えば圧延ロール等の軸体の小径ネック部に装着されるものとして特に好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、圧延ロール７の小径ネック部８に装着される転がり軸受装置に適用し、その一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００１３】
図１に示すように、この実施形態の軸受装置は、内側軌道面１２を有する内側軌道部材１０と、外側軌道面２２を有する外側軌道部材２０と、両軌道面１２、２２間に介在する複数の転動体、例えば円筒ころ３０と、軸受内部を密封するシール装置４０とを主要な要素として構成される。図3に示すように、この種の軸受装置は、基本的に保持器を用いない総転動体形式（総ころ形式）で使用されるが、使用条件によっては保持器を使用する場合もある。
【００１４】
この軸受装置において、輪状の軸受部品である内側軌道部材１０および外側軌道部材２０は、小径ネック部８に装着される関係上、何れも二つ割り構造になっている。
【００１５】
図２および図３に示すように、輪状の内側軌道部材１０（内輪）は、１８０°間隔で対向した二つの分割線ｍ、ｍ'に沿って、半輪状の分割体１４、１６に自然割り分割されている。二つの分割線ｍ、ｍ'は、図６に示す分割線ｎと同様にそれぞれ軸線Ｌに対して角度θだけ互いに逆方向に傾斜している。
【００１６】
内側軌道部材１０には、締結部材５０としての例えばボルトを挿入するための連結穴６０が直接形成される。連結穴６０は軌道面１２を挟む軸方向両側の外周に形成され、各連結穴６０の入口側には、ボルト５０の頭部５２と係合する座面６２が形成される。この座面６２は、分割体１４、１６の外周を部分的に切欠くことにより略半径方向に延びる平坦面状に形成される。連結穴６０に挿入するボルト５０の向きは軸方向両側でそれぞれ逆向きとされ、これに対応して軸方向両側の座面６２は、そのうちの一方が一方の分割体１４に形成され、他方が他方の分割体１６に形成される。また、詳細な図示は省略するが、半径方向断面において１８０°対向位置に挿入されるボルト５０の向きも逆向きとされる（図１参照）。
【００１７】
分割体１４、１６は、ロール７の半径方向両側から小径ネック部８に装着される。そして、分割体１４、１６の合わせ面同士を合わせた後、図５と同様に連結穴６０にボルト５０を挿入して捻じ込むことにより、分割体１４、１６が一体に締結されて輪状の内側軌道部材１０が形成される。この際、分割線ｍ、ｍ'が軸線Ｌに対して互いに逆向きに角度θだけ傾斜しており、円周方向の１８０°対向位置で分割体１４、１６の合わせ面同士が軸方向逆向きに係合するため、合わせ面同士の軸方向の位置ずれを規制することができる。また、転動時、円筒ころ３は内側軌道面１２上における傾斜状分割線ｍ、ｍ'の片端から他端へと順次に通過してゆくことになるので、分割線ｍ、ｍ'部分の微小なすきま、段差等によって潤滑油膜が切断されるといった弊害が防止され、円筒ころ３０の良好な転動状態が確保される。
【００１８】
ボルトの締め込みに伴い、座面６２と分割線ｍ、ｍ’の間の座部６４には、ボルト推力によって応力が作用する。その際、上述のように軸方向両側でボルト５０の捻じ込み方向を逆向きとし、座面６２を分割線ｍ、ｍ’の両側に形成しているので、従来では片側が薄肉となる座部６４で、両側共に十分な肉厚Ｓを確保することができ、当該座部６４の強度アップが図られる。また、このように座部６４を厚肉化した場合でも、ボルト５０の軸線上で座面６２と内側軌道部材１０の外周との間の距離を十分に確保できるため、ボルト頭部５２の内側軌道部材１０外周からの突出を確実に回避することができ、設計自由度が高まる。
【００１９】
特に図２に示すように座面６２から分割線ｍ、ｍ’までの距離Ｓを軸方向両側で等しくすることにより、両座部６４の強度を軸方向両側でバランスさせることができ、分割型転がり軸受装置全体で寿命向上が達成される。
【００２０】
コンピュータによる有限要素法解析を使用し、従来品と本発明品との間で座面６２に発生する最大応力の比較を行ったところ、以下の結果が得られた。解析モデルとしては、解析の便宜上、図７に示す内側軌道部材１０を使用し、このうち薄い肉厚Ｔ１の座面２ｄ（図面左側）を従来品として取り扱い、厚い肉厚Ｔ２の座面２ｄ（図面右側）を本発明品として取り扱った。解析モデルは、図７の内側継手部材１０で内径１００ｍｍ、外径１４５ｍｍ、幅１５４ｍｍとし、かつ分割線の傾斜角度θを２°としたものである。ボルトの軸方向の間隔は１２８ｍｍとした。また、ボルトの推力を１４７００Ｎと仮定し、これを座金が座面２ｄと接触する面積に分布荷重として負荷した。
【００２１】
解析の結果から、最大応力値は従来品で２７３０ＭＰａとなる一方、本発明品では、１３２０ＭＰａとなり、座面での発生応力を約５０％軽減できることが確認された。
【００２２】
以上の説明では、内側軌道部材１０を例に挙げたが、内側軌道部材１０と同じく二つ割りされる外側軌道部材２０についても同様に本発明を適用することができる。図１では、図３に示すように、外側軌道部材２０を半輪状の外輪２４とハウジング２６との突き合わせで構成し、外輪２４の内周とハウジング２６の内周とで外側軌道面２２を形成する場合を例示しているが、それぞれの内周に外側軌道面２２を有する半輪状の外輪２４同士を突き合わせて外側軌道部材２０を構成することもできる。
【００２３】
なお、軌道部材１０，２０の分割手段は自然割り分割に限らず、機械切断等の機械分割等でも良い。さらに、軸受装置の形式は、円筒ころ軸受装置に限らず、広く転がり軸受装置一般に適用することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、薄肉側の座部の肉厚を増やすことができるので、当該座部の強度不足を解消することができ、分割型転がり軸受装置全体の寿命向上が達成される。この際、締結部材の頭部が分割体の外周よりも突出することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる分割型転がり軸受装置の軸方向断面図であり、図２中のＡ−Ａ断面を表す。
【図２】上記分割型転がり軸受装置で使用する内側軌道部材の平面図である。
【図３】上記分割型転がり軸受装置の半径方向断面図である。
【図４】従来の内側軌道部材の斜視図である。
【図５】分割線でのボルト締結構造を示す半径方向の拡大断面図である。
【図６】従来の内側軌道部材を簡略化して表す斜視図である。
【図７】従来の内側軌道部材の平面図である。
【符号の説明】
１０軌道部材（内側）
１２軌道面
１４分割体
１６分割体
２０軌道部材（外側）
２２軌道面
２４分割体（外輪）
２６分割体（ハウジング）
３０転動体（円筒ころ）
５０締結部材（ボルト）
６０連結穴
６２座面
６４座部
ｍ、ｍ’分割線

Claims

軌道面を有する内側軌道部材、および外側軌道部材のうち、少なくとも何れか一方を軸心に対して傾斜した分割線により分割し、分割体を軌道面の軸方向両側で締結部材により締結して輪状の軌道部材を形成するものにおいて、
軌道面の軸方向両側に同じ分割線を跨いで連結穴を形成すると共に、各連結穴の入口に締結部材の頭部と係合する座面を形成し、軸方向両側の座面を分割線を挟んでその両側に配置し、各連結穴に分割体の軸方向両側で逆向きにした締結部材を挿入することを特徴とする分割型転がり軸受装置。
両座面から分割線までの距離を等しくした請求項１記載の分割型転がり軸受装置。
軸体の小径ネック部に装着される請求項１または２記載の分割型転がり軸受装置。