专利名称：铁路滚动轴承快速分解方法
技术领域：
本发明提供一种铁路滚动轴承快速分解方法，属于铁路货车制造、检修自 动化专用设备技术领域。
技术背景公知的铁路紧凑型滚动轴承是一种新型的滚动轴承，这种铁路滚动轴承的 密封罩及内外环及轴承外壳之间都采用压装装配，轴承外壳与内圈之间、轴承 内外环与密封罩之间等都具有一定装配力，因此在轴承检修分解时就必须施加 一定的退卸外力。传统上使用人工或简易手工工装完成，这种工艺方法不但效 率低，劳动强度大，容易损坏轴承组件和碰伤操作者，而且轴承检修成本也较 高。为了解决铁路紧凑型滚动轴承分解采用人工或简易手工工装完成的现状， 本发明提供了 一种使用机电一体化装置进行铁路滚动轴承快速分解的方法，此 方法能够进行快速分解铁路轴承，且不损坏轴承组件，保证了轴承的分解质量，比人工分解提高5倍效率，同时保证了操作者的人身安全，减轻了操作者的劳 动强度，提高了经济效益，彻底的解决了铁路紧凑型滚动轴承分解难题。 发明内容实现轴承快速分解方法的核心内容是该机器采用偏心的退卸顶块， 定位在轴承中隔圈位置，并使其偏离轴承的中心线，通过液压缸或气动缸 推动，来完成轴承外壳和轴承内圈的分解；同样在该机器上(或单独设置一台机器)的轴承内(外)环上施加一个圆形的固定顶套，顶住轴承的密封环，通过液压缸(或气动缸)将轴承内(外)环与其上面的密封罩分解; 原理是通过电气逻辑自动控制和液压系统(或气动系统)完成轴承快速分 解。本发明可完成铁路滚动轴承的非人工自动分解，可以用于单机或生产线方式的轴承一般检修分解。参见图7，以下叙述中按照图示说明将铁路滚动轴承分为轴承外壳、 内圈两部分，将轴承内圈分为轴承内环、外环、中隔圈、密封罩等部分。 这里所指轴承内环是指轴承安装时靠近轴承后档一侧(车轴防尘板座一侧)的 部分，轴承外环是指靠近轴承前盖一侧(轴端一侧)的另外一部分，这两部分 完全是对称的结构，在分解时可不分先后，也可不分内外，分解方法和操作完 全相同。本发明技术方案是铁路滚动轴承快速分解由两个步骤完成，第一步骤是 将轴承的内环、外环、中隔圈与轴承外罩分解；第二步骤是将轴承密封罩与内 外环分解。第一步骤方法是将需分解的铁路滚动轴承水平放置，设计一个沿 水平方向的能伸进轴承内腔的圆柱形退卸缸，在退卸缸的前端安装偏心的圆盘 退卸顶块；退卸时，圆盘退卸顶块先运行到轴承的中圈隔离环位置，通过偏心 圆盘使隔离环与轴承的内径不在同一轴线上，通过偏心的退卸块将轴承中隔圈 与轴承中心线偏离，顶到轴承内外环的端面上，通过水平油缸的前后运动，将 前后轴承内圈的内外环与轴承外壳分离，隔离环的偏离尺寸由偏心圆盘的偏心 位置决定。上述分解完成后，轴承变成轴承外壳、轴承外环、轴承内环、轴承 中隔圈等几个部分，但轴承的密封罩还在轴承的内外环上，因此下一步就是要 把轴承密封罩从轴承内外环上分解下来。第二步骤方法是将轴承内圈中内、 外环上的密封罩与内、外环分解。因为内环和外环与密封罩的组合完全相同， 因此分解方法完全相同。以下以其中的一部分为例说明，分解方法是将需分 解后轴承内圈中的内(外)环放置在水平托架上，其中有密封罩的一端放在下 面。该托架上面有可移动的内盘和固定不动的外盘构成，退卸时需在要分解轴 承内(外)环的上方放一个专用的圆形退卸顶套，顶在密封罩端面位置；放置 好需分解的内(外)环后，由水平托架将需分解的轴承内(外)环移至分解工 位，垂直方向(可设计成水平方式)的升降油缸向上运动，通过前端的顶块顶 住托盘的内盘，内盘托顶着轴承的内(外)环部分，内盘通过油缸向上运动， 与镶嵌的轴承密封罩产生相对位移，外盘的退卸专用顶套将密封罩固定不动，就将密封罩从内(外)环上分解下来。实现上述分解原理和方法的机器设计方案是主机结构包括机座底板、机 座侧板、机座盖板、端板和机座端部挡板组成的主机身；由左侧架、右侧架组 成的机械构架，机械构架安装在机座上平面；并由垂直升降油缸、水平升降油 缸为主体单元组成的退卸及定位驱动装置。在水平油缸退卸缸前端安装偏心板退卸头；垂直升降油缸及退卸顶块上部安装V形定位装置。在左侧架装置、右 侧架装置之间安装上连接座装置和下连接座装置，上连接座装置上安装轴承上 端定位块，下连接座装置同上连接座轴承固定机构配合，作为轴承分解时轴承 外壳的定位装置，保证偏心板顶压轴承内圈端面时，轴承外壳保持定位不动。 在框架结构内设置液压包，液压系统包括液压泵和液压闽组，在机身的框架内 还安装电气控制盘一块，上面安装有控制液压泵的接触器、电源断路器、接线 端子等。在主机身的上部安装有逻辑控制器(PLC)、操作面板，面板上安装有 操作按钮、急停开关、信号灯等。在水平油缸退卸缸尾部下侧设置电气行程开 关，在右侧架装置下方设置行程开关碰块，对水平油缸退卸压头工进位置进行 状态反馈；在垂直升降油缸及退卸顶块上部的轴承V形轴承定位装置侧面安装 连接板，其下方设有位置行程开关，确定垂直方向油缸状态位置。在机器外设 液压站或与本机一体的液压包；电气控制任务由逻辑控制器PLC完成，所有的 行程开关、按钮、电磁阀等均与控制器PLC相连，组成控制系统。上述部分构 成了铁路滚动轴承快速分解机。 本发明的有益效果是1. 此发明独特、创新，解决了公认的铁路紧凑型轴承难于自动分解的难题, 为铁路紧凑型轴承的一般检修提供了快速的分解方法，提高了轴承的检修水平， 保证了铁路提速的安全，社会效益明显。2. 该发明可用于轴承检修的生产线，也可用于轴承检修的单机，分解时可 采用轴承都是水平放置或轴承都是垂直放置，也可先垂直后水平，可根据现场 情况处置，方便灵活，但方法原理不变，发明效果明显。3. 采用机电一体化设计，易于安装和操作，生产效率明显提高。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 图1铁路滚动轴承快速分解机原理设计图。图2铁路滚动轴承快速分解机的局部图。图3铁路滚动轴承快速分解机的局部图。图4铁路滚动轴承快速分解机图3局部5铁路滚动轴承快速分解机电气控制示意6铁路滚动轴承快速分解机外环与密封罩分解局部7铁路滚动紧凑型轴承结构说明中标号I. 机座底板 3.机座侧板 5.侧架垫板7.垂直升降油缸 9.左侧架装置II. 轴承上端定位块 13.水平油缸15.垂直升降油缸 17.行程限位 19.退卸偏心板 21.退卸压头 23.油管2 25.端板27.行程限位定位块29.需分解轴承内环的外圈31.逻辑控制器2.机身 4.机座盖板 6.油缸座板 8.下连接座装置 10.上连接座装置 12.右侧架装置 14.机座端部挡板 16.行程限位安装座 18.行程限位定位块 20.轴承V形定位装置 22.油管1 24.行程限位安装座26.连接板28.水平油缸芯杆30.座板32.数字量输入端子33.数字量输出端子 35.输入按钮 37.驱动执行机构39. 轴承内环(内圈的-40. 紧固件41. 内托盘活顶套 43.连接杆45.托架连杆 47.托架连接滑动座 49.支撑加强机构 51.轴承外壳34.检测开关 36.液压电磁阀组 38.轴承密封罩分解顶套 -部分，与轴承外环对称)42.外托盘固定套44.退卸顶块 46.滑轨传送机构 48.支架连接板 50.轴承密封罩 52.轴承中隔圈53.轴承外环(和轴承内环对称大小，是轴承内圈的一部分)具体实施方式
请参阅图1、图2、图5、图6、图7:本发明是分解轴承外壳与轴承内圈(轴 承内圈包括轴承内外环、轴承内环、轴承中隔圈等3部分)以及分解轴承内(外) 环与密封罩(密封罩嵌在轴承内外环一侧)两个部分，采用机电一体化设计。 实现快速分解方法的机器的主要结构是主机由机座底板(l)、机座侧板(3)、 机座盖板(4)、端板(25)及机座端部挡板(14)构成机身(2)，经底座板(30) 和地脚螺栓安装于基础上。机身(2)的侧架垫板(5)上平面安装左侧架装置 (9)和右侧架装置(12)，左、右侧架经上连接座装置(10)和下连接座装置 (8)连结成整体；下连接座装置(8)下面设有油缸座板(6)安装垂直方向油 缸(7)，分解轴承外壳与内环时，垂直升降油缸(15)上部安装轴承V形轴承 定位装置(20)。垂直升降油缸(15)有两个功能，在分解轴承的第一步骤时， 它的功能是需分解轴承的定位装置，在轴承分解的第二步时，它的功能是分解 外环和密封罩的退卸压头。垂直升降油缸(15)及退卸顶块(44)上升或下降 时，带动轴承V形轴承定位装置(20)随着升降。水平油缸体(13)安装在右 侧架装置(12)的中部，水平油缸由水平油缸体(13)、退卸压头(21)、水平 油缸芯杆(28)、油管1 (22)油管2 (23)构成，退卸压头(21)前端装有偏心板(19)是完成拆卸轴承的最关键部分，当水平液压缸推动退卸压头(21) 工进时，通过前端连接的偏心板完成轴承内圈一部分的退卸，即外(内)环的 退卸，当油缸回退时，带动偏心的退卸压头向后回退，完成轴承内圈的另一部 分内(外)环的退卸。请参阅图6，轴承内(外)环与密封罩的分解主要由内托盘活顶套(41)、 外托盘固定套(42)、连接杆(43)、退卸顶块(44)、托架连杆(45)、滑轨传 送机构(46)、托架连接滑动座(47)、支架连接板(48)、支撑加强机构(49) 等组成。轴承内圈中内(外)环与密封罩分解方案设计是将与轴承外壳分解 后的轴承内(外)环放置在一个水平托架上，有密封罩的一端朝下。在需分解 轴承内(外)环的外面，要放一个圆形轴承密封套分解顶套(38)，顶在轴承密 封罩端面位置；水平托架将工件由滑动导轨等传送机构传送到分解工作位，垂 直升降油缸(7)向上运动，通过前端的内托盘活顶套(41)顶着轴承外环端面 上，轴承内(外)环与轴承密封罩部分产生相对位移，由此将轴承密封罩从轴 承内(外)环上分解下来，当各机构原位后，轴承内(外)环与密封罩的分解 完成。完成上述方案需要电气控制系统，电气控制系统由逻辑控制器PLC作为核 心控制器，PLC控制电磁阀驱动油缸完成退卸分解动作任务。也可采用其他电 气控制方式，但原理相同，也可采用气动系统取代液压系统。其中电气控制行 程的信号有以下部分右侧架装置下方安装行程限位安装座，其上安装行程限 位，在水平油缸的尾部下侧装设行程限位定位块。同样，在垂直升降油缸其侧 面安装连接板，连接板下端装设行程限位定位块；在下连接座装置的平面安装 行程限位安装座，并安装行程限位。请参阅图5，电气逻辑控制器PLC上面包含数字量输入端子(32)、数字量 输出端子(33)，这些端子连接检测开关、输入按钮、行程限位；连接液压电磁 阀组，液压电磁阀驱动各油缸动作，由此构成铁路滚动轴承快速分解机的电气 控制系统。本发明的第一步骤是将轴承的内环、外环、中隔圈与轴承外罩分解；具体实施方式
是将需要拆卸的轴承传送到轴承V形轴承定位装置(20)，由垂直升降油缸(15)及退卸顶块(44)托轴承上升，将被分解轴承托起正位和定位， 当轴承的水平中心线同水平油缸退卸压头(21)前端的偏心板(19)中心线重 合时，通过行程限位(17)控制垂直升降油缸(15)停止，轴承完成定位；当 水平油缸退卸压头(21)的前端的偏心板(19)到达被拆轴承内、外环(29) 中间的中隔圈(52)位置(轴承横向中心线)时，行程限位定位块(18)和行 程限位(17)发出控制信号，使水平油缸退卸压头(21)停止，逻辑控制器PLC(31)控制垂直升降油缸(7)顶起需分解的轴承，使其轴承外壳固定在轴承上 端定位块(11)与下连接座装置(8)之间，轴承外壳上下两端面被定位；当水 平油缸驱动退卸压头(21)及偏心板(19)向前工进时，固定在退卸压头(21) 的偏心板(19)推顶被拆轴承内圈的内(外)环(29)的内端面，使被拆轴承 内(外)环(39) (53)与轴承外壳分解。之后，退卸压头(21)带动偏心板(19) 后退，即完成轴承内圈的另一部分内(外)环与轴承外壳的分解。本发明的铁路滚动轴承快速分解方法的第二步骤是完成轴承密封罩与内(外)环的分解。
具体实施方式
是将分解后轴承内圈中的外环放置在水平托 架上，该托架由可移动的内托盘活顶套(41)、连接杆(43)、外托盘固定套(42)、 连接杆(43)、滑轨或传送机构(46)、托架连接滑动座(47)等构成。退卸时 要在要分解轴承内外环的上方要放一个圆形轴承密封罩分解顶套(38)、顶在轴 承密封罩端面位置；待分解的轴承内(外)环放置在水平托架后，在轴承内(外) 环上方放置圆形轴承密封罩分解顶套(38)，水平托架由滑动导轨传送机构(46) 或传送链传送，工件到分解工位；垂直升降油缸向上运动，油缸前端的退卸顶 块(44)通过托盘的内盘顶着轴承的内(外)环(39)、 (53)的端面，轴承密 封罩分解顶套将密封罩固定不动，垂直油缸上升，轴承内(外)环(39)、 (53) 与轴承密封罩(50)产生相对位移，由此将密封罩(50)从轴承内(外)环(39、(53)上分解下来，各机构原位后轴承内(外)环与密封罩的分解完成。 以上叙述的发明内容，构成铁路滚动轴承快速分解方法。
权利要求
1. 一种铁路滚动轴承快速分解方法，其权力要求特征是通过偏心机构分解铁路轴承的外壳与轴承内圈(轴承内圈包括轴承内、外环、轴承中隔圈)，通过液压(可选气动系统)方式分解内圈与密封罩的方法。分解方法由两个步骤完成，第一步骤是将内环、外环、中隔圈与轴承外罩分解。方法是轴承水平放置，由一个能水平方向伸进轴承内圈内径的圆柱形液压活塞作为退卸缸进行退卸。由于轴承内圈的内径接近等直径，一般无法找到退卸断面，因此本方法在油缸退卸头的前端安装偏心的退卸圆盘顶块。分解轴承外壳与轴承内圈时，将偏心圆盘顶块先运行到轴承的中圈隔离环位置，通过偏心圆盘使中隔圈位置与轴承内圈的内径不在同一轴线上，这样偏心的退卸块就可顶到轴承内(外)环的端面上，同时将轴承外壳固定，通过水平退卸油缸前后运动，就可将轴承的内(外)环分别从轴承外壳分离开；在退卸过程，轴承的外壳通过垂直径向的油缸及定位块使其固定不动。轴承分解的第二步骤是将轴承内圈的内(外)环上的密封罩与内(外)环分解。方法是将与外壳分解后轴承内(外)环垂直放置在水平托架上，其中有密封罩的一端放在下面，该托架由可移动的内盘和固定不动的外盘构成，轴承密封罩分解时，由垂直方向的液压油缸(可换成气动缸)施加退卸力，在要分解的轴承内(外)环的上方放一个圆形顶套，顶在密封罩端面位置，将轴承密封罩固定不动；将水平托架上需分解的轴承内(外)环移至分解工位后，垂直方向的升降油缸向上运动，通过前端的退卸顶块，顶住托盘的内盘，内盘顶着轴承的外环端面部分，附加在外面的专用退卸外托盘固定套(42)保证密封罩固定，固定套的尺寸根据轴承内外环尺寸确定，这样当垂直升降油缸(7)向上运动时，轴承内(外)环就与密封罩相对位移，将轴承密封罩(50)从外环上分解下来，这样就将轴承快速分解完成。该方法可用于轴承检修的生产线上分解轴承用，也可作为单机提供轴承一般检修时分解用；轴承分解的两个步骤可在一个单机上完成，也可分成两个单机；也可将两个分解步骤合二为一，做成一体化的机器。同样，在分解原理相同情况下，机器也可采用都是垂直放置轴承或者都是水平放置轴承的机构方式。这种铁路滚动轴承快速分解的具体实施方式
是第一步骤是将需要拆卸的轴承传送到轴承V形轴承定位装置(20)，由垂直升降油缸(15)及退卸顶块(44)托轴承上升，将被分解轴承托起正位和定位，当轴承的水平中心线同水平油缸退卸压头(21)前端的偏心板(19)中心线重合时，通过行程限位(17)控制垂直升降油缸(15)停止，轴承完成定位；当水平油缸退卸压头(21)的前端的偏心板(19)到达被拆轴承内、外环(29)中间的中隔圈(52)位置(轴承横向中心线)时，行程限位定位块(18)和行程限位(17)发出控制信号，使水平油缸退卸压头(21)停止，逻辑控制器PLC(31)控制垂直升降油缸(7)顶起需分解的轴承，使其轴承外壳固定在轴承上端定位块(11)与下连接座装置(8)之间，轴承外壳上下两端面被定位；当水平油缸驱动退卸压头(21)及偏心板(19)向前工进时，固定在退卸压头(21)的偏心板(19)推顶被拆轴承内圈的内(外)环(29)的内端面，使被拆轴承内(外)环(39)(53)与轴承外壳分解。之后，退卸压头(21)带动偏心板(19)后退，即完成轴承内圈的另一部分内(外)环与轴承外壳的分解。第二步骤是将分解后轴承内圈中的外环放置在水平托架上，该托架由可移动的内托盘活顶套(41)、连接杆(43)、外托盘固定套(42)、连接杆(43)、滑轨或传送机构(46)、托架连接滑动座(47)等构成。退卸时要在要分解轴承内外环的上方要放一个圆形轴承密封罩分解顶套(38)、顶在轴承密封罩端面位置；待分解的轴承内(外)环放置在水平托架后，在轴承内(外)环上方放置圆形轴承密封罩分解顶套(38)，水平托架由滑动导轨传送机构(46)或传送链传送，工件到分解工位；垂直升降油缸向上运动，油缸前端的退卸顶块(44)通过托盘的内盘顶着轴承的内(外)环(39)、(53)的端面，轴承密封罩分解顶套将密封罩固定不动，垂直油缸上升，轴承内(外)环(39)、(53)与轴承密封罩(50)产生相对位移，由此将密封罩(50)从轴承内(外)环(39、(53)上分解下来，各机构原位后轴承内(外)环与密封罩的分解完成。
2.本发明的技术特征包括控制方案和驱动方案。请参阅图5，电气逻辑控 制器PLC (31)包括有数字量输入端子(32)、数字量输出端子(33)，它们连 接检测开关(34)、输入按钮(35)、行程限位(17)、液压电磁阀组(36)等输入 输出信号，液压电磁阀组(36)顺序连接各驱动执行机构(37)构成电气控制 系统。水平油缸体(13)、退卸压头(21)、垂直方向油缸(7)的控制由逻辑控 制器PLC (31)控制驱动液压电磁阀组(36)，液压阀组控制油缸来完成。电气控制的行程位置信号由以下机构组成右侧架装置(12)安装行程限位安装座 (16)，其上安装行程限位(17)，在水平油缸体(13)的水平油缸退卸压头(21) 尾部下侧装设行程限位定位块(18);行程限位(17)与行程限位定位块(18)， 控制水平油缸退卸压头(21)工进或回退的状态位置。
3.本发明的技术方案可采用液压驱动，也可采用气动系统驱动，除改成气 动缸和气动阀以外，铁路滚动轴承的快速分解方法及轴承分解机器的结构和控 制都不变。
全文摘要
本发明公开一种铁路紧凑型滚动轴承快速分解方法的设计方案。适用于铁路紧凑型滚动轴承一般检修的轴承分解。机器的结构可设计成单机工位或和生产线相联接的方式。机器驱动方式可选择液压系统或气动系统，通过电气逻辑控制完成动作。机器可设计成由两台机器分两次完成分解，即分解轴承外壳与分解轴承内圈是一台机器，分解轴承内外环与轴承密封圈也是单独的一个机器；也可将两次分解操作合二为一，在同一个一体化机器上完成两次轴承分解。轴承快速分解机器主要由机座、左侧架、右侧架组成机身构架，由垂直油缸、水平油缸为驱动退卸单元，退卸轴承外壳和内圈时，在水平油缸前端安装退卸偏心板，通过偏心板推动轴承的中隔圈，顶住轴承内外环的端面，并固定轴承外壳；分解轴承轴承内外环与密封圈时，是通过用垂直油缸顶轴承内外环，并采用专用圆形顶套使轴承内外环与轴承密封圈分解。
文档编号G05D3/00GK101274400SQ20071009096
公开日2008年10月1日 申请日期2007年3月29日 优先权日2007年3月29日
发明者辛振涛 申请人:辛振涛