一种能效型圆锥滚子轴承制造技术

本发明专利技术涉及一种能效型圆锥滚子轴承，能效型圆锥滚子轴承具有内圈、外圈、若干滚子和保持架；轴承整体的旋转精度和各零件的形位公差包含但不低于GB/T 307.1中的P6级，除轴承内部零件相互接触面外，其他表面的粗糙度普通级或以上；所述内圈的大挡边为圆锥面，大挡边面和滚子球基面的接触点为靠近油沟0.3~0.4倍的挡边有效长度；大挡边面的粗糙度小于等于0.16μm；滚动体小端到内圈小挡边的距离不超过0.5mm。本发明专利技术不降低额定载荷的同时，有效减少了轴承摩擦，降低了温升。

Energy efficient tapered roller bearing

【技术实现步骤摘要】
一种能效型圆锥滚子轴承
本专利技术属于轴承
，主要涉及一种能效型圆锥滚子轴承。
技术介绍
圆锥滚子轴承因可承受轴向力且承载力大的优点，常应用于汽车、轨道交通、冶金机械等行业。随着材料、加工技术的日渐成熟，轴承的承载力在当前阶段已很难再有大的提高，故而逐渐向其他性能发展，其中降低摩擦提高能效是重要的一个发展方向，节约能源、减少污染、绿色制造均是能效型轴承的目标;专利号CN101586610A和专利号CN101520071A均公开了一种低摩擦圆锥滚子轴承；其中有较详细的尺寸和数据，可以认为是某个特殊型号的轴承，缺乏通用性，在不同尺寸的圆锥滚子轴承上不能应用其数据。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种能效型圆锥滚子轴承。本专利技术的目的可采用如下技术方案来实现：一种能效型圆锥滚子轴承，能效型圆锥滚子轴承具有内圈、外圈、若干滚子和保持架；轴承整体的旋转精度和各零件的形位公差包含但不低于GB/T307.1中的P6级，除轴承内部零件相互接触面外，其他表面的粗糙度普通级或以上。所述的能效型圆锥滚子轴承的滚子形位公差不低于GB/T25767中Ⅱ级的规定；滚动表面和球基面粗糙度小于等于0.16μm；球基面半径为0.83~0.85倍的弧挡边半径;公差为-0.02倍的球基面半径到0;所述内圈的大挡边为圆锥面，滚动表面粗糙度应符合不低于P5级的规定；大挡边面和滚子球基面的接触点为靠近油沟0.3~0.4倍的挡边有效长度；大挡边面的粗糙度小于等于0.16μm；滚动体小端到内圈小挡边的距离不超过0.5mm;所述的内圈、外圈和滚动体均进行凸度修形，凸度形状在常用的圆弧形、修正线形、对数形中使用对数形，可以保证轴承接触疲劳寿命。修形方程为经典Lundberg对数曲线方程：本专利技术提出的一种能效型圆锥滚子轴承，通过上述技术手段的实施，圆锥滚子轴承的主参数与原结构相同，保证了额定载荷不降低，但启动摩擦力矩和运转扭矩均降低，更低的摩擦减轻了轴承的发热，也允许更高的转速，提高了轴承性能。附图说明图1是本专利技术的能效型圆锥滚子轴承示意图。图2是本专利技术的滚动体示意图。图3是本专利技术的内圈示意图。图4是本专利技术的外圈示意图。图5、图6是轴承摩擦扭矩和寿命的变化趋势。图中：1、外圈，2、内圈，3、保持架，4、滚动体，-半锥角，SR-球基面半径，Dw-滚动体大端直径，L-内圈大挡边有效长度。具体实施方式结合附图和具体实施例对本专利技术加以说明。如图1所示，所述的能效型圆锥滚子轴承包括外圈1、内圈2、保持架3和若干滚动体4。其外形尺寸和传统轴承相同，保证了使用上的可互换。轴承的接触角、滚动体大小和个数均与传统轴承相同，保证了轴承的额定动载荷Cr和传统轴承相同。由于传统轴承是以最大额定载荷Cr为目标函数进行的优化设计，能效型轴承也保证了最大的额定载荷Cr。但是与传统轴承不同的是，轴承整体的旋转精度和各零件的形位公差包含但不低于GB/T307.1中的P6级，除轴承内部零件相互接触面外，其他表面的粗糙度包含但不低于P6级。接触面为摩擦面，除了轴承整体精度提高外，接触摩擦面需要采取特殊措施以降低轴承的摩擦扭矩，使其具有能效型的性能。如图2所示，由于滚子的滚动面和球基面为接触面，所述的能效型圆锥滚子轴承的滚动体有如下特征：现行轴承的加工技术已大为提高，所以规定滚子的形位公差不低于GB/T25767中Ⅱ级的规定；滚动表面和球基面粗糙度小于等于0.16μm；除了粗糙度提高外，滚子球基面和内圈大挡边为球-锥面接触，按照赫兹接触理论，球面接触形成点接触，而接触区域越小摩擦将越小，因此区别于传统球基面半径SR为0.95倍的弧挡边，能效型球基面半径取0.83~0.85倍的弧挡边半径，如此滚子球基面半径将减小，形成的接触点区域将减小。由于加工和检测能力的限制，球基面半径值误差较大，但对能效型轴承规定公差为-0.02倍的球基面半径到0，严格控制球基面半径的加工误差。此时，在接触面积更小、接触面粗糙度更好的情况下，根据润滑理论，将形成较好的润滑油膜，在轴承运行过程中接触面的摩擦系数将降低。如图3所示，所述的能效型圆锥滚子轴承的内圈有如下特征：滚动表面为接触面，因此规定粗糙度应符合不低于P5级的规定；内圈大挡边为圆锥面，与滚子球基面接触，传统设计为接触点在大挡边的正中间，与大挡边外侧边棱和内侧油沟距离相等，但试验后认为接触点向内可减小摩擦，但过于向内会造成受力后的挤压形成的接触椭圆被油沟打断。综合考虑规定滚子球基面的接触点为靠近油沟0.3~0.4倍的挡边有效长度L，与传统设计的0.5倍不同;在滚子球基面半径SR确定后，即可计算出大挡边锥值。同时为限制滚动体的歪斜角度，滚动体小端到内圈小挡边的距离不超过0.5mm。通过以上措施，在滚子球基面和内圈大挡边形成的球面接触达到较佳的状态，此时进一步提高接触面的粗糙度，形成较好的润滑，因此大挡边面的粗糙度规定为小于等于0.16μm。如图4所示，所述的能效型圆锥滚子轴承的外圈有如下特征：外圈仅有滚动面和滚子接触，因此滚动表面粗糙度符合不低于P5级的规定。以上分别对轴承的整体旋转精度、非接触和接触面进行了规定，非接触面遵循普通级即可，按照轴承使用主机的精度适当提高，因此为普通级或以上，而接触面为本专利技术的主要创新点，上述措施主要对接触面的粗糙度、滚子球基面和内圈大挡边的接触点进行了优化改进。而另外需要改进的接触面为滚子和内外圈滚道的接触，圆锥滚子轴承为线接触，与点接触是不同的情况。在传统轴承领域，滚子一般进行凸度修形以改善接触应力和提高轴承寿命，内外圈不修形。常用的修形有圆弧形、修正线型和对数形，其中对数形是较理想的形式，但加工受限。从减少摩擦的角度，接触区域越小摩擦越低，因此综合考虑，本专利技术的能效型轴承对滚子、内圈、外圈的滚动面均进行修形，减少接触面积，同时考虑到寿命的要求，采取较理想的对数形式进行修形。因此所述的内圈、外圈和滚动体均进行凸度修形，修形方程为经典Lundberg对数曲线方程：由于凸度量不仅影响轴承摩擦，还影响轴承寿命，下面以实例说明凸度量的变化对轴承的影响。以某型号单列圆锥滚子轴承为例，轴承参数为内径88.9mm，外径152.4mm，宽度39.688mm，额定动载荷Cr=248KN。对轴承施加轴向力Fa=1000N，径向力50KN，转速100rpm工况下进行数字化仿真。保持轴承其他参数不变，不同凸度量（不同设计载荷W取值）时，凸度方程中W的取值如表1所示，轴承摩擦扭矩和寿命数值如表2和表3中所示，变化趋势如图5、图6所示。从图5、图6中可以看到，各零件凸度量的增加（W值增大），均使摩擦扭矩降低，降低速率最大的是滚子，其次是内圈，其次是外圈。而对轴承寿命的影响来说，外圈的影响最小，凸度量变化对寿命的影响不大，此处推荐外圈凸度量的设计载荷W不小于0.3Cr，对寿命影响较小，摩擦也适当降低。而内圈和滚子的寿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能效型圆锥滚子轴承，能效型圆锥滚子轴承具有内圈、外圈、若干滚子和保持架；其特征在于：轴承整体的旋转精度和各零件的形位公差包含但不低于GB/T 307.1中的P6级，除轴承内部零件相互接触面外，其他表面的粗糙度普通级或以上；所述内圈的大挡边为圆锥面，大挡边面和滚子球基面的接触点为靠近油沟0.3~0.4倍的挡边有效长度；大挡边面的粗糙度小于等于0.16μm；滚动体小端到内圈小挡边的距离不超过0.5mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种能效型圆锥滚子轴承，能效型圆锥滚子轴承具有内圈、外圈、若干滚子和保持架；其特征在于：轴承整体的旋转精度和各零件的形位公差包含但不低于GB/T307.1中的P6级，除轴承内部零件相互接触面外，其他表面的粗糙度普通级或以上；所述内圈的大挡边为圆锥面，大挡边面和滚子球基面的接触点为靠近油沟0.3~0.4倍的挡边有效长度；大挡边面的粗糙度小于等于0.16μm；滚动体小端到内圈小挡边的距离不超过0.5mm。


2.如权利要求1所述的一种能效型圆锥滚子轴承，其特征在于：所述的能效型圆锥滚子轴承的滚子形位公差不低于GB/T25767中Ⅱ级的规定；滚动表面和...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾松阳，潘隆，王朋伟，丁建强，范强，胡敏，王金成，焦阳，刘高杰，
申请(专利权)人：洛阳LYC轴承有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41