专利名称：一种重载机械用的三排滚子转盘轴承的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种轴承，具体的说是一种重载机械用的三排滚子转盘轴承。
背景技术：
目前，在重载机械领域，轴承为该设备的核心，因为其除了具有支承极重载荷回转功能外，而且要承受极大的倾覆力矩，以适应远距重载货物的转运。目前重载机械一般采用转盘轴承，因为转盘轴承是一种能同时能承受较大的轴向负荷、径向负荷和倾覆力矩等载荷的特殊结构轴承，然而对于转盘轴承，依然具有以下缺点由于其轨道为平面轨道，因此受载荷时的滚道面与滚子的接触为线接触，根据赫兹理论相互平行的一组摩擦副，其接触面的边缘应力最大。因此接触线的两端应力最大。这将就导致了应力最大处最先受到破坏，这种现象称为边角效应，从而使得重载荷下的轴承极易损坏，大大减少了重载机械的使用寿命，给企业增加了沉重的负担。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种重载机械用的三排滚子转盘轴承，它不仅承载能力好，而且极大的提高了其使用寿命。 本实用新型为解决上述技术问题的不足而采用的技术方案是一种重载机械用的三排滚子转盘轴承，设有一个内圈和一个外圈，外圈由上圈和下圈组成，内圈与下圈构成主推力滚道，内圈与上圈构成辅推力滚道，在主推力滚道内设有主推力滚子，在辅推力滚道内设有辅推力滚子；所述的主推力滚子和辅推力滚子，其两端设有收縮段，收縮段的半径从内向外逐渐减小；所述的主推力滚道和辅推力滚道，其滚道面的两端设有扩张段，扩张段的深度从内向外由浅逐渐变深；在主推力滚道和辅推力滚道的外端面之间设有径向滚道，径向滚道内设有径向滚子。 本实用新型中所述的收縮段，其半径收縮量为20 i！ m 30 i！ m，收縮段的长度为滚子长度的12 15%。 本实用新型中所述的扩张段，扩张段的宽度为滚道面宽度的12 15%，扩张段的单边扩张深度为20 ii m 30 ii m。 本实用新型的有益效果是主推力滚子和辅推力滚子形状为；中部的半径高出两端半径，同时对轴承主要承载工作表面主推力滚道和辅推力滚道进行优化修型设计成两端边缘带低于中部的形状，且将边缘带修型为圆弧状，从而，推力滚子两端边缘分别和其滚道接触面形成四个类似三角形的空隙段，该空隙段高度由外向内逐渐变小，从而当载荷不大时，滚子边缘带分别与滚道接触面不接触，当载荷较大时，滚子边缘带才和主要承载滚道接触面接触，从而可有效减少承载部位边角应力集中，使得接触部位的接触应力更均匀，降低了滚子和接触面先从边角磨损到整个轴承无法使用的损坏速度，延长了其使用寿命，实验证明经过此种形状改进的轴承其承载寿命提高了 5% 10%，无形中给企业减少了负担；终滚道加工中，运用滚压修型强化工艺加工滚道，一次进给实现Ra可达O. 4um的镜面加工，
3既使滚道表面金属组织致密性得到提高，大幅提高了滚道接触疲劳强度，延长轴承寿命，提高整机可靠性。而且该工艺替代磨加工工艺可将加工效率提升30%以上，提高了产品的综合性价比。
图1为本实用新型的结构示意图[0009] 图2为主推力滚子的结构示意图[0010] 图3为辅推力滚子的结构示意图 图中标记1、内圈，2、外圈，3、上圈，4、下圈，5、主推力滚子，6、辅推力滚子，7、径向滚子，8、主推力滚道，9、主推力滚道，10、径向滚道，11、收縮段，12、扩张段。
具体实施方式如图1所示，一种重载机械用的三排滚子转盘轴承，其具体的实施方式为[0013] —种重载机械用的三排滚子转盘轴承，包括内圈1、外圈2、主推力滚子5、辅推力滚子6和径向滚子7，外圈2由上圈3和下圈4组成，主推力滚子5设置在由下圈4和内圈1形成的主推力滚道8之间，辅推力滚子6设置在由上圈3和内圈1形成的辅推力滚道9之间，径向滚子7设置在由内圈1和外圈2形成的径向滚道10之间，所述的主推力滚子5和辅推力滚子6，中部为圆柱体，其两端设有收縮段ll，收縮段11的半径从内向外逐渐减小；所述的主推力滚道8和辅推力滚道9，滚道面得中部为平面，其滚道面的两端设有扩张段12，扩张段12从内向外由浅逐渐变深。 由图2和图3可知，所述的收縮段11分别设置在主推力滚子5和辅推力滚子6两端，即为滚子沿滚动承载方向其具有两端半径呈逐渐减小的收縮段ll，滚子中部的半径高出收縮段11最小半径的值在20iim 30iim之间，例如20 y m、23 y m、25 y m、28 y m、30ym，收縮段11的沿滚子轴线的长度为其滚子总长度的12% 15%。[0015] 由图2和图3可知，所述的主推力滚道8和辅推力滚道9的滚道边缘带设有扩张段12，扩张段12的扩张深度沿其滚道面方向的由内向外逐渐递增，单边扩张深度的值在20iim 30iim之间，例如20 ii m、23 ii m、25 ii m、28 ii m、30 ii m，且扩张段12沿其滚道面方向的宽度为其整个滚道面宽度的12% 15%。 推力滚子及其接触面的结构形状是这样确定的首先根据所受载荷，计算滚道修型参数，设计最佳滚道凸度型线，经过多次试验，并通过UG建模，有限元分析应力应变情况，得出滚压加工滚道凸度型线的最佳方案，将三排滚子转盘轴承中主要受力的主推力滚子和辅推力滚子及其滚道接触面的边缘带修型为弧形滚道面，则在主推力滚子的两端和主推力滚道接触面形成了四个形状为三角形的空隙，其分布在沿主推力滚子轴线两侧，每侧空隙沿主推力滚子轴线的长度为主推力滚子总长度的12% 15%，空隙的高度值在40 ii m 60 ii m之间；在辅推力滚子的两端和其滚道接触面形成了四个形状为三角形的空隙，其分布在沿辅推力滚子轴线两侧，每侧空隙沿辅推力滚子轴线的长度为辅推力滚子总长度的12% 15%，空隙的高度值在40iim 60iim之间。 本实用新型所依据的原理是根据赫兹理论相互平行的一组摩擦付，其接触面的边缘应力最大。对于像转盘轴承这样的摩擦，其滚道与滚子的接触是线接触，如果接触线为直线，则接触线的两端应力最大。这将导致应力最大处最先破坏，这种现象称为边角效应。滚道修型是将滚道与滚子接触处加工成的中间凸起，两端略低的结构形状。当滚道与滚子刚接触时，两端不受力，只有在载荷达到一定程度时，两端才接触，使得接触应力更均匀分布，因此会减小边角效应，从而提高轴承的承载能力，且经过修型后有效的减少承载部位边角应力集中，达到提高承载能力，延长寿命的目的，使其承载能力提高5% 10%。以上可知，该实用新型有很大的市场前景。 由以上可知，将主推力滚子和辅推力滚子及其滚道接触面的形状改变主要是为了减少边角效应，提高轴承的承载寿命，从而该创新点适用于各种结构特征的三排滚子转盘轴承，包括内齿式、外齿式和无齿式。例如在外齿式结构的三排滚子转盘轴承，其包括内圈、外圈、主推力滚子、辅推力滚子和径向滚子，内圈由上圈和下圈组成，主推力滚子设置在由下圈和外圈形成的主推力滚道之间，辅推力滚子设置在由上圈和外圈形成的辅推力滚道之
间，同样可以将主推力滚子和辅推力滚子及滚道接触面的形状改为中部高出边缘带，可有效减少边角效应，提高其承载寿命。 本实用新型修型时所采用的工艺方法为运用接触应力计算及有限元模拟，确定所需要的修型量后，加工转盘轴承主要受力的滚道接触面和滚子，并运用最新滚压修型强化工艺加工滚道，利用滚压头，实现超精密微量塑性加工， 一次进给实现Ra可达0. 4um的镜面加工，既使滚道表面金属组织致密性得到提高，大幅提高了滚道接触疲劳强度，延长轴承寿命，提高整机可靠性。而且该工艺替代磨加工工艺可将加工效率提升30%以上，提高了产品的综合性价比。 滚压修型强化工艺与传统工艺路线相对比，主要在终加工滚道时，应用了滚压头滚压强化技术。锻件后的其主要工艺路线如下材料——粗车成型——滚道感应淬火——精车成型一齿加工一孔加工一终滚道滚压修型强化——成品零件，采用滚道滚压工艺，利用数控CNC设备两轴伺服系统，终加工中一次性对滚道完成滚道粗糙度达RaO. 4的滚道修型滚压强化加工，既保证了滚道修型的要求，又可以满足滚道的粗糙度要求。并使限定范围表面产生微量塑性变形，提高表面金属组织致密度，在提高生产效率和精密加工的同时改善表面质量。而采用用传统的加工方法中，若采用车加工则滚道的粗糙度难以保证，最多仅为Ral. 0 1. 6，而采用磨加工则修型线型难以实现。 实验证明滚道面表面粗糙度达到RaO. 4um，最大额定轴向静载荷达76000KN，最大额定轴向动载荷达37500KN，最大额定静载倾覆力矩达62000KN. M，最大额定动载倾覆力矩达54000KN. M，在设计最大负载能力的情况下，转盘轴承寿命可以达到10万转以上，对于港口重型吊机的工况，其计算寿命可以达到30年，无形中为企业减少了开支。
权利要求一种重载机械用的三排滚子转盘轴承，设有一个内圈(1)和一个外圈(2)，其特征在于外圈(2)由上圈(3)和下圈(4)组成，内圈(1)与下圈(4)构成主推力滚道(8)，内圈(1)与上圈(3)构成辅推力滚道(9)，在主推力滚道(8)内设有主推力滚子(5)，在辅推力滚道(9)内设有辅推力滚子(6)；所述的主推力滚子(5)和辅推力滚子(6)，其两端设有收缩段(11)，收缩段(11)的半径从内向外逐渐减小；所述的主推力滚道(8)和辅推力滚道(9)，其滚道面的两端设有扩张段(12)，扩张段(12)的深度从内向外由浅逐渐变深；在主推力滚道(8)和辅推力滚道(9)的外端面之间设有径向滚道(10)，径向滚道(10)内设有径向滚子(7)。
2. 如权利要求1所述的一种重载机械用的三排滚子转盘轴承，其特征在于所述的收 縮段(11)，其半径收縮量为20i!m 30iim，收縮段(11)的长度为滚子长度的12 15% 。
3. 如权利要求1所述的一种重载机械用的三排滚子转盘轴承，其特征在于所述的 扩张段(12)，扩张段的宽度为滚道面宽度的12 15%，扩张段(12)的单边扩张深度为 20 ii m 30 ii m。
专利摘要一种重载机械用的三排滚子转盘轴承，设有一个内圈和一个外圈，外圈由上圈和下圈组成，内圈与下圈构成主推力滚道，内圈与上圈构成辅推力滚道，在主推力滚道内设有主推力滚子，在辅推力滚道内设有辅推力滚子；所述的主推力滚子和辅推力滚子，其两端设有收缩段，所述的主推力滚道和辅推力滚道，其滚道面的两端设有扩张段，本实用新型可有效减少承载部位边角应力集中，使得接触部位的接触应力更均匀，降低了滚子和接触面先从边角磨损到整个轴承无法使用的损坏速度，延长了其使用寿命，实验证明经过此种形状改进的轴承其承载寿命提高了5％～10％，无形中给企业减少了负担。
文档编号F16C19/50GK201517560SQ20092022360
公开日2010年6月30日 申请日期2009年9月21日 优先权日2009年9月21日
发明者李培培, 梅建洛, 王迪, 苗俊惠 申请人:洛阳世必爱特种轴承有限公司