[发明专利]大型滚柱非独立轴承以及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型轴承，具体涉及一种大型滚柱非独立轴承，以及这种大型滚柱非独立轴承的制造方法。

背景技术

钢滚柱轴承，也称为圆柱滚子轴承，或滚柱轴承，是一种使用广泛的运动高副。其滚动体是圆柱形的刚性体。其结构是，在固定侧和转动侧(也称为固定部件和旋转部件，或称为内座圈与外座圈)之间，设有若干个圆柱形的滚子；各圆柱形的滚子利用保持器安装在滚道内。

钢圆柱轴承的圆柱形滚子与滚道为线接触，负荷能力大，主要承受径向负荷。滚动体与内座圈、外座圈的摩擦小，适于高速旋转。

对于用来支撑具有2m以上内径的大口径的外周传动型掘进机的掘削机头的大型钢滚柱轴承、以及用于造船厂等处的大型起重机的旋转台上的大型钢滚柱轴承而言，其结构是：轴承的固定侧是由特殊钢的调质材料构成的环状且内圈设有矩形沟槽的固定部件；转动侧的外周设有凸形圈；该凸形圈与固定侧内圈的矩形沟槽配合；在固定侧和转动侧的凸形圈之间设有承担轴向负载的多个钢滚柱，利用保持器等间隔地排列在圆周上；同时还设有承担径向负载的多个钢滚柱，也利用保持器等间隔地排列在圆周上。转动侧的内侧设有内齿轮。

现有技术中大口径滚柱轴承的具体结构请参照图1，在圆周方向切成直角的部分剖面图。其中，1、2是由特殊钢的调质材料构成的环状的固定部件，利用通过螺钉孔13的多个螺钉(未图示)固定在主体构造的基座(未图示)上。3是由特殊钢的调质材料构成的环状的旋转部件，其利用通过螺钉孔14的多个螺钉(未图示)连接至主体构造的旋转部分(未图示)。

4、5是承担轴向负载的多个钢滚柱，利用保持器7、8等间隔地排列在圆周方向上。与钢柱4、5连接的固定部件1、2以及旋转部件3的面10、17、11、18经过了高频淬火。

6是承担径向负载的多个钢滚柱，利用保持器9等间隔地排列在圆周方向上。与钢制滚柱6连接的固定部件1以及旋转部件3的面12、16经过了高频淬火。

图1中的19表示钢滚柱轴承的中心侧。

环状的旋转部件3的材质在多数情况下与齿轮的材质相同，所以在旋转部件3的内侧一体加工着内齿轮15。虽然当内齿轮与旋转部件3成为一体时虽较为方便，但是当内齿轮的轮齿发生磨损时则必须更换整个轴承，所以有不便之处。

现有技术中大口径滚柱轴承的轨道的制作方法是：先通过旋转锻造将作为原料的特殊钢制作成内外侧面均大于最终尺寸数cm的环状材料，再将该环状材料粗加工成比最终完成时大数mm的尺寸，接着进行热处理调质，然后对轨道面进行高频淬火之后精加工成最终的尺寸。

这种过去的制造方法需要复杂的工序，首先要使用大量昂贵的特殊钢材(多数情况是SCM440)，然后在完成被称为旋转锻造的高价工序后，要先利用粗加工研磨掉大约40％的原料，再进行调质、高频淬火等高价的热处理，之后最终再精加工完成，所以完成的产品不仅价格高而且交货期也会相当长。

而且，为了将轨道面在对环状材料进行热处理时产生的变形控制在最小限度，采用了高频淬火的工序。高频淬火时轨道面的硬化深度仅有2mm左右。越接近表面硬度越高，而越接近内部则硬度会急剧下降，所以会存在当钢滚柱重复进行重负载的作业时，在坚硬的表面会产生滚动剥离的缺点。

再有，先前的钢滚柱轴承的轨道是通过将高价的特殊钢进行旋转锻造而制成的，所以其剖面为最小限度。因为组合了该轨道、钢滚柱、以及保持器等的钢滚柱轴承装置自身的硬度低，所以必须充分地用螺钉接合为具有足以承担负载的硬度和刚性的主体构造。虽然如果利用专业制作公司制造的钢滚柱轴承装置来制造大型起重机或外周传动型掘进机的话虽然比较方便，但是这样的话，对整个制造而言则具有制造成本昂贵的缺点。

另外，这种传统大型轴承中的多个钢滚柱中若有一个直径稍大即使为数μ(微米)的话，则负载会集中到该钢滚柱上。因此，轴承的承载力会降低。例如，多个钢滚柱1直径的公差皆为4μ以内。仅钢滚柱2的直径公差为8μ。当将容许轴方向负载施加给轴方向钢滚柱轴承时，钢滚柱1在固定侧的轨道面和旋转侧的轨道面施加最大容许负载时，会分别凹陷3μ。而且，轨道面不会产生弹性疲劳的最大凹陷为6μ。