一种新型高铁轮轴的动力轴承制造技术

本实用新型专利技术涉及高速铁路列车轮轴轴承。提出一种新型高铁轮轴动力轴承，包括一个变径中圈、两个双半内套圈、内外两层滚动体和外套圈；变径中圈在内圆周轴向距离的中部设有一圈四点接触的球形滚动体轨道，轨道内设置球形滚动体，在球形滚动体轨道的两端间隔距离相对应设有两排圆柱形滚动体轨道，轨道内设置圆柱形滚动体，在中圈的外圆周的两端间隔距离相对应设有两排球面轨道，轨道内设置球面滚动体，两个双半内套圈的外圆周各设有一圈圆柱形滚动体轨道，在圆柱形滚动体轨道的内档肩外侧的外圆周上同时设有四点接触的球形滚动体轨道，外套圈的内圆周设置球面轨道。本实用新型专利技术可以减轻滚子歪斜的发生，减小滚子端头应力集中造成的多种危害。

【技术实现步骤摘要】
一种新型高铁轮轴的动力轴承
：本技术涉及高速重载低摩擦的轴承和高速铁路列车轮轴轴承。
技术介绍
：为适应现代军事和高精尖技术对轴承的苛刻要求，目前，世界发达国家都在致力减少轴承的摩擦系数，减少机械的摩擦阻力和磨耗、减少轴承的摩擦温升、提高机械的转动效率和转动速度、提高轴承的使用寿命，但是，实践证实：目前世界各类轴承的摩擦系数每降低1%都是十分艰难的，特别是：由于发达国家依托先进的轴承材料和工艺技术优势对我国航空发动机轴承技术、高铁轮轴轴承技术进行高度封锁，我国目前的航空轴承和高速列车轴承的技术还处于空白和落后状态，例如：SKF轴承公司生产的航空轴承，其工作寿命一般为一万小时以上，而我国目前生产的航空轴承最大工作时间仅有九百小时以内，虽然我国已经成为高铁制造和出口大国，但是：到目前为止高铁轴承全部依赖进口，不仅每年都要耗费巨额国家资产，如果发生战争还会因此受到严重的制约和威胁，研究发现，到目前为止世界各国制造的高铁轴承仍然是发达国家依托先进的轴承材料和工艺技术制造的全程摩擦传统轴承，因此：世界各国推出的高铁轴承仍然不能够脱胎掉传统轴承结构的许多致命缺陷，例如：1、目前，发达国家流行的最新高铁轴承均为全程摩擦的传统单层圆锥滚子轴承，这类轴承内的滚子与内、外套圈滚道之间、滚子与保持架之间、滚子与润滑脂之间在旋转做功过程中会将作用在轴承上约1/2的驱动力转化为摩擦热能，因此：传统轴承产生的摩擦阻力和磨耗必然大，极易发热，高速性能差，并可直接引致轴承高速转动中的许多安全隐患，2、应力集中：圆锥滚子轴承滚子端部的应力集中是无法根治的先天致命缺陷，增加滚子的凸度量仍然不能改变应力集中的力学本质，其常见的主要危害就是造成滚道压痕和剥离，3、滚子容易歪斜：圆锥滚子轴承最大的先天致命缺陷就是滚子接触线在转动中的受力不均极易使滚子发生歪斜，在损坏或轮换下来的轴承保持架的兜孔中几乎全部存在滚子歪斜磨损的痕迹，圆锥滚子轴承滚子大端的端面与内圈挡边之间为滑动摩擦是无法纠正的先天缺陷，必然造成一端摩擦阻力增大和脂润滑的困难，在倾覆力矩或复杂力矩作用下会造成滚子一端应力集中另一端负荷减弱或无载荷，极易引发滚子的歪斜和滑动摩擦，滚子歪斜的力学概念是：滚子发生歪斜时，其滚动面不再与滚道呈线接触，而是呈一定角度像楔子一样紧卡在内外套圈滚道之间，并且在与内外套圈的咬啃之中滑动摩擦，造成滚动体一端压痕或剥落，另一端严重磨损，直接引致套圈滚道压痕、剥离、保持架崩裂或挡边崩裂，这在重载汽车的轮轴轴承中经常出现，虽然发达国家都在致力研究和改善圆锥滚子轴承存在的致命缺陷，但是，仍然不能从根本上纠正其先天力学结构的缺陷，4、不能调心：重载高速列车的数百套轴承不能调心是致命的问题，全列车约百条轮轴和二百组轴承，百条轮轴两端的轴承很难做到一次安装精确对中，就是现代飞机喷气发动机涡扇主轴上的数个轴承组合的一次精确组装都是很难的工作，高速列车众多轮轴两端轴承在装配时的不同心度必然会引致摩擦阻力急剧增大，这一问题在SKF轴承综合型录中多次提及：“当轴受到负荷而翘曲、轴承箱的座孔不同心或轴由两个相距很远的轴承座所支撑时，轴和轴承座之间会产生角度误差，刚性轴承能够承受的角度误差极小，当轴承的对中误差出现变化时其游隙就会发生变化或被挤死，其摩擦力矩也随之急剧增大，高速列车轮轴在动态负荷中的翘曲变形会引致各轴承上的套圈产生倾覆力矩，造成摩擦阻力、磨耗和摩擦发热急剧增大，实践证实：严重的倾覆力矩可以使轴承在一分钟之内烧损。
技术实现思路
：鉴于有技术的不足，根据本技术的理论基础提供一种“新型高铁轮轴动力轴承”，它是一种新型的三套圈轴承，动力轴承实质上就是一种利用摩擦副层间的摩擦阻力产生的摩擦能量作为驱动力做机械功的动力轴承，它能够将摩擦副之间有害的摩擦热功转化为有益的驱动牵引功，直接大幅度减少轴承系统的摩擦系数，大幅度提高了机械效率，如同列车在长达下坡道将制动能转变为电能后再用于列车牵引，不同的是动力轴承直接将摩擦能用于轴承的转动驱动，因为：滚动体的离心重力F=mv2/r=ma，即：当滚动体的旋转角速度每增加一倍时，其滚动体的离心重力增加3倍，或为原来重力的4倍，实验证实：动力轴承第一层滚动体转动角速度和转动线距离比传统轴承降低1倍左右，可直接降低滚动体因离心重力和与滚道之间的摩擦阻力与磨耗约3-4倍，第二层滚动体转动角速度和转动线距离比传统轴承降低4倍，可直接降低滚动体因离心重力和与滚道之间的摩擦阻力与磨耗约16倍，这一点非常重要：它可以成倍的减少滚动体的离心重力和由接触应力、拉应力引致的摩擦阻力和摩耗，成倍的减少了由此引致的各种危害，这是动力轴承能够提高转动速度、减少摩擦阻力、减少磨耗、减少摩擦发热的一个决定性的重要因素，对降低轴承系统的摩擦阻力和磨耗、提高机械效率产生了颠覆性的改变，重要的创造是：在变径中圈轴向距离的中部内圆周（或外圆周）设置一圈椭圆形的四点接触球形滚动体轨道，轨道内设置球形滚动体，这种中置球四点接触的力学结构是本技术的技术核心，中置球四点接触不仅可以承载双向轴向负荷，还可以有效控制中圈的旋转精度，以减轻滚子歪斜的发生，重要的是能够分担两侧圆柱形滚动体（或圆锥形滚动体）的径向承载力，以减小滚子端头应力集中造成的多种危害。本技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种新型高铁轮轴动力轴承，包括：一个变径中圈、两个双半内套圈、内外两层滚动体和一个设置球面轨道的外套圈；所述变径中圈在内圆周轴向距离的中部设有一圈椭圆形的四点接触的球形滚动体轨道，轨道内设置球形滚动体，在球形滚动体轨道的两端间隔距离相对应设有两排圆柱形滚动体轨道，轨道内设置圆柱形滚动体，在中圈的外圆周的两端间隔距离相对应设有两排球面轨道，轨道内设置球面滚动体，所述的两个双半内套圈的外圆周各设有一圈圆柱形滚动体轨道，在圆柱形滚动体轨道的内档肩外侧的外圆周上同时设有四点接触的球形滚动体轨道，所述的设置球面轨道的外套圈的内圆周设置球胆形的球面轨道。一种新型高铁轮轴动力轴承，包括：一个变径中圈、两个双半内套圈、内外两层滚动体和一个设置球面轨道的外套圈；所述变径中圈在内圆周轴向距离的中部设有一圈椭圆形的四点接触的球形滚动体轨道，轨道内设置球形滚动体，球形滚动体轨道的两端间隔距离对应设有两排圆锥形滚动体轨道，轨道内设置圆锥形滚动体，在中圈的外圆周的两端间隔距离相对应设有两排球面轨道，轨道内设置球面滚动体，所述的两个双半内套圈的外圆周各设有一圈圆柱形滚动体轨道，在圆柱形滚动体轨道的内档肩外侧的外圆周上同时设有四点接触的球形滚动体轨道。所述的设置球面轨道的外套圈的内圆周设置球胆形的球面轨道。一种新型高铁轮轴动力轴承，包括：一个变径中圈、两个双半内套圈、内外两层滚动体和一个设置球面轨道的外套圈；所述变径中圈在内圆周轴向距离的中部设有一圈椭圆形的四点接触的球形滚动体轨道，轨道内设置球形滚动体，球形滚动体轨道的两端间隔距离对应设有两排圆柱形滚动体轨道，轨道内设置圆柱形滚动体，在中圈的外圆周的两端间隔距离相对应各设有两排球形滚动体轨道，轨道内设置球形滚动体，所述的两个双半内套圈的外圆周各设有一圈圆柱形滚动体轨道，在圆柱形滚动体轨道的内档肩外侧的外圆周上同时设有四点接触的球形滚动体轨道，所述的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型高铁轮轴动力轴承，包括：一个变径中圈、两个双半内套圈、内外两层滚动体和一个设置球面轨道的外套圈；其特征是：所述变径中圈在内圆周轴向距离的中部设有一圈椭圆形的四点接触的球形滚动体轨道，轨道内设置球形滚动体，在球形滚动体轨道的两端间隔距离相对应设有两排圆柱形滚动体轨道，轨道内设置圆柱形滚动体，在中圈的外圆周的两端间隔距离相对应设有两排球面轨道，轨道内设置球面滚动体，所述的两个双半内套圈的外圆周各设有一圈圆柱形滚动体轨道，在圆柱形滚动体轨道的内档肩外侧的外圆周上同时设有四点接触的球形滚动体轨道，所述的设置球面轨道的外套圈的内圆周设置球胆形的球面轨道。

【技术特征摘要】
1.一种新型高铁轮轴动力轴承，包括：一个变径中圈、两个双半内套圈、内外两层滚动体和一个设置球面轨道的外套圈；其特征是：所述变径中圈在内圆周轴向距离的中部设有一圈椭圆形的四点接触的球形滚动体轨道，轨道内设置球形滚动体，在球形滚动体轨道的两端间隔距离相对应设有两排圆柱形滚动体轨道，轨道内设置圆柱形滚动体，在中圈的外圆周的两端间隔距离相对应设有两排球面轨道，轨道内设置球面滚动体，所述的两个双半内套圈的外圆周各设有一圈圆柱形滚动体轨道，在圆柱形滚动体轨道的内档肩外侧的外圆周上同时设有四点接触的球形滚动体轨道，所述的设置球面轨道的外套圈的内圆周设置球胆形的球面轨道。2.一种新型高铁轮轴动力轴承，包括：一个变径中圈、两个双半内套圈、内外两层滚动体和一个设置球面轨道的外套圈；其特征是：所述变径中圈在内圆周轴向距离的中部设有一圈椭圆形的四点接触的球形滚动体轨道，轨道内设置球形滚动体，球形滚动体轨道的两端间隔距离对应设有两排圆锥形滚动体轨道，轨道内设置圆锥形滚动体，在中圈的外圆周的两端间隔距离相对应设有两排球面轨道，轨道内设置球面滚动体，所述的两个双半内套圈的外圆周各设有一圈圆柱形滚动体轨道，在圆柱形滚动体轨道的内档肩外侧的外圆周上同时设有四点接触的球形滚动体轨道，所述的设置球面轨道的外套圈的内圆周设置球胆形的球面轨道。3.一种新型高铁轮轴动力轴承，包括：一个变径中圈、两个双半内套圈、内外两层滚动体和一个设置球面轨道的外套圈；其特征是：所述变径中圈在内圆周轴向距离的中部设有一圈椭圆形的四点接触的球形滚动体轨道，轨道内设置球形滚动体，球形滚动体轨道的两端间隔距离对应设有两排圆柱形滚动体轨道，轨道内设置圆柱形滚动体，在中圈的外圆周的两端间隔距离相对应各设有两排球形滚动体轨道，轨道内设置球形滚动体，所述的两个双半内套圈的外圆周各设有一圈圆柱形滚动体轨道，在圆柱形滚动体轨道的内档肩外侧的外圆周上同时设有四点接触的球形滚动体轨道，所述的设置球面轨道的外套圈的内圆周设置球胆形的球面轨道。4.一种新型高铁轮轴动力轴承，包括：一个变径中圈、两个双半内套圈、内外两层滚动体和一个设置球面轨道的外套圈；其特征是：所述变径中圈在内圆周轴向距离的中部设有一圈椭圆形的四点接触的球形滚动体轨道，轨道内设置球形滚动体，球形滚动体轨道的两端间隔距离相对应设有两排圆柱形滚动体轨道，轨道内设置圆柱形滚动体，在变径中圈外圆周的中部设有圆环形滚动体轨道，轨道内设置圆环形滚动体，在变径中圈外圆周圆环形滚动体轨道的两端设有角接触球形滚动体轨道，角接触球形滚动体轨道内设置球形滚动体，所述的两个双半内套圈的外圆周各设有一圈圆柱形滚动体轨道，在圆柱形滚动体轨道的内档肩外侧的外圆周上同时设有四点接触的球形滚动体轨道，所述的设置球面轨道的外套圈的内圆周设置球胆形的球面轨道。5.一种新型高铁轮轴动力轴承，包括：一个变径中圈、两个双半内套圈、内外两层滚动体和一个设置球面轨道的外套圈；其特征是：所述变径中圈在内圆周轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟萍，
申请(专利权)人：孟萍，
类型：新型
国别省市：北京,11