本發(fā)明涉及高速動(dòng)車組領(lǐng)域，特別涉及一種免維護(hù)軌道交通軸箱軸承。

背景技術(shù)：

1、高鐵軸箱軸承是高速列車的關(guān)鍵零部件，其安全性和可靠性對(duì)乘客的生命安全至關(guān)重要。參見圖7，現(xiàn)有進(jìn)口軸承存在一系列的系統(tǒng)性設(shè)計(jì)缺陷。這些系統(tǒng)性設(shè)計(jì)缺陷不僅影響了軸承的性能和壽命，也增加了高鐵的維護(hù)成本和運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)：

2、1.外滾道剝落問題：故障率最高的是外滾道剝落，占比高達(dá)44％。剝落區(qū)域集中在外滾道載荷最大的區(qū)域，這是由于應(yīng)力集中問題導(dǎo)致的。外圈在工作時(shí)靜止不動(dòng)，內(nèi)圈帶動(dòng)滾子沿外滾道轉(zhuǎn)動(dòng)，由于軸向游隙的存在，外滾道實(shí)際承受的是局部負(fù)荷而非均勻載荷。

3、2.內(nèi)滾道剝落問題：內(nèi)滾道剝落排在故障類型第二位，占12％。盡管理論上內(nèi)滾道應(yīng)均勻承受循環(huán)負(fù)荷，但由于軸向游隙的影響，實(shí)際承受的也是應(yīng)力集中循環(huán)負(fù)荷而非均勻循環(huán)負(fù)荷。

4、3.溫升與磨損問題：溫升和磨損分別占故障比例的第三位和第五位，占比分別為10％和8％。由于進(jìn)口軸箱軸承原始性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷必然導(dǎo)致溫升和“泵吸效應(yīng)”，溫升促使?jié)櫥扯认陆?，“泵吸效?yīng)”和高轉(zhuǎn)速使得潤(rùn)滑脂往軸承的兩端移動(dòng)，導(dǎo)致滾子小頭油脂匱乏，進(jìn)而缺失，由此引發(fā)內(nèi)外滾道和滾子小頭的接觸區(qū)域發(fā)生干摩擦和急劇升溫，當(dāng)工作區(qū)域幾乎無潤(rùn)滑脂的情況下，磨損和燒蝕則是軸承繼續(xù)運(yùn)行進(jìn)入的階段。

5、4.保持器斷裂問題：并列排在故障比例第三位的是保持器斷裂，占比也是10％。目前采用的塑料保持器雖然比鐵保持器有很多優(yōu)點(diǎn)，但是在設(shè)計(jì)和工藝上也有無法克服的缺點(diǎn)，比如在設(shè)計(jì)上要求保持器和滾子之間單邊的間隙只有0.125mm，如果保持器是低碳鋼的鋼板做的，在裝配的時(shí)候，可以通過控制和調(diào)整鐵保持器的收縮量來達(dá)到上面的間隙要求，由于塑料保持在設(shè)計(jì)和工藝上都無法收縮，自然就無法控制滾子和保持器之間的間隙，再加上保持器的徑向制造誤差，小擋邊外徑的制造誤差以及軸承的徑向游隙公差，這些誤差和公差累積在一起，使得滾子在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力持續(xù)沖擊保持器，導(dǎo)致滾子和保持器之間的間隙逐步增加(見下面的具體實(shí)施方式)，滾子在保持器的窗口內(nèi)不再是單純的滾動(dòng)，而是滾動(dòng)、滑動(dòng)和擺動(dòng)同時(shí)存在，隨著保持器和滾子之間的間隙越來越大，保持器的運(yùn)動(dòng)軌跡也發(fā)生了改變，保持器不再是沿著軸承的中心線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保持器的中心線和軸承的中心線不再重合，保持器和滾子之間的工況越來越惡劣，直至斷裂。

6、5.非正常工況相關(guān)問題：異音、內(nèi)圈斷裂、滾子碎裂等故障，雖然占比較小，但通常與軸承的非正常工況有關(guān)。

7、6.溫升高與能耗高問題：進(jìn)口軸承存在溫升高的問題，這不僅導(dǎo)致溫度傳感器報(bào)警，高鐵司機(jī)降速行駛，影響旅客的行程，高溫導(dǎo)致潤(rùn)滑油揮發(fā)和氧化，還會(huì)影響軸承的壽命；由于溫升是由摩擦能耗引起的，摩擦能耗高又是由軸承的設(shè)計(jì)引起的，能耗高還提高了高鐵的運(yùn)行成本。

8、7.軸承游隙問題：軸承的游隙大小對(duì)疲勞壽命、溫升、噪聲、震動(dòng)等有顯著影響?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)導(dǎo)致無法將軸承游隙調(diào)整到最優(yōu)狀態(tài)，造成性能下降，壽命縮短，還要定期大修保養(yǎng)。

9、8.以上問題不僅僅是國內(nèi)外高鐵軸箱軸承的問題，也是國內(nèi)外普通貨運(yùn)列車和客運(yùn)列車輪對(duì)軸承普遍存在的問題，這些問題自1804年火車誕生之日起到現(xiàn)在，一直沒有得到解決。

10、因此，開發(fā)具有原創(chuàng)性和完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軌道交通軸箱軸承，解決這些設(shè)計(jì)缺陷，對(duì)于提升?高鐵技術(shù)的自主可控性具有重大的戰(zhàn)略意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種免維護(hù)軌道交通軸箱軸承，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種免維護(hù)軌道交通軸箱軸承，包括內(nèi)圈、外油封、外擋邊、保持器、外圈、小擋邊、圓錐滾子和內(nèi)油封。

3、所述內(nèi)圈中間段的的周向外圓上設(shè)置有內(nèi)滾道。所述內(nèi)圈位于內(nèi)滾道左端的部分標(biāo)記為小頭，右端的部分標(biāo)記為大頭。所述內(nèi)滾道呈圓錐面形狀。所述小頭和大頭均呈圓柱狀。

4、所述小擋邊整體為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)。所述小擋邊套設(shè)在小頭外圍。所述小擋邊面向內(nèi)滾道的一側(cè)端面上設(shè)置有工作面。

5、所述外圈的內(nèi)孔從右端到左端依次標(biāo)記為外滾道和圓柱段。所述外滾道呈圓錐面形狀。所述外滾道的小徑端與圓柱段聯(lián)通。

6、所述外擋邊包括外擋邊本體和臺(tái)階部。所述外擋邊設(shè)置在外圈的右端側(cè)。所述臺(tái)階部伸入外滾道中。

7、所述外圈同軸套裝在內(nèi)圈的外側(cè)。所述外滾道、內(nèi)滾道、小擋邊和臺(tái)階部合圍出摩擦工作部。所述保持器布置在摩擦工作部中。所述保持器的窗口內(nèi)有圓錐滾子。所述圓錐滾子在摩擦工作部?jī)?nèi)滾動(dòng)。所述保持器在圓周方向上帶動(dòng)圓錐滾子沿著外滾道、內(nèi)滾道和臺(tái)階部轉(zhuǎn)動(dòng)。所述圓錐滾子的圓錐面與內(nèi)滾道及外滾道接觸，球基面與臺(tái)階部接觸。

8、所述外油封布置在大頭和外擋邊之間的間隙中。所述外油封布置在右端側(cè)。所述外油封的外圓和外擋邊本體的內(nèi)孔過盈配合，外油封的唇口和大頭的外圓面過盈密封配合。

9、所述內(nèi)油封布置在小擋邊和外圈內(nèi)孔圓柱段之間的間隙中。所述內(nèi)油封布置在左端側(cè)。所述內(nèi)油封的外圓和圓柱段的內(nèi)孔過盈配合，唇口和小擋邊的外圓過盈密封配合。

10、進(jìn)一步，所述小擋邊采用機(jī)械方式固定在小頭上。

11、進(jìn)一步，所述保持器采用塑料制成。

12、進(jìn)一步，所述外滾道的半錐角為a＝1°～9°。

13、進(jìn)一步，免維護(hù)軸箱軸承應(yīng)用于高鐵、地鐵、普通客列車或普通貨列車。

14、本發(fā)明的技術(shù)效果是毋庸置疑的：具有零件數(shù)量少、裝配性能好、結(jié)構(gòu)緊湊、載荷大、噪音低、扭矩低、成本低、超低摩擦力矩、輕量化、集成化、節(jié)能化、始終免預(yù)緊(調(diào)整)0游隙、超長(zhǎng)里程免維護(hù)、超長(zhǎng)壽命、高強(qiáng)度、高剛性、高可靠性、高穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，以及顯著提高軸箱軸承有效載荷，顯著降低軸箱軸承無效載荷60％以上，顯著提升軸箱軸承傳動(dòng)效率，能源利用率大幅度提高，大幅度降低軸箱軸承的溫升60％以上，并且讓整個(gè)軸承均勻溫升，顯著降低高鐵的運(yùn)行成本，節(jié)能環(huán)保成效顯著，而且維護(hù)保養(yǎng)的時(shí)候拆卸、安裝簡(jiǎn)單容易。

技術(shù)特征：

1.一種免維護(hù)軌道交通軸箱軸承，其特征在于：包括內(nèi)圈(1)、外油封(2)、外擋邊(3)、保持器(4)、外圈(5)、小擋邊(6)、圓錐滾子(7)和內(nèi)油封(8)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種免維護(hù)軌道交通軸箱軸承，其特征在于：所述小擋邊(6)采用機(jī)械方式固定在小頭(102)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種免維護(hù)軌道交通軸箱軸承，其特征在于：所述保持器(4)采用塑料制成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種免維護(hù)軌道交通軸箱軸承，其特征在于：所述外滾道(501)的半錐角為a＝1°～9°。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～5所述的一種免維護(hù)軌道交通軸箱軸承，其特征在于：免維護(hù)軸箱軸承應(yīng)用于高鐵、地鐵、普通客列車、普通貨列車或機(jī)動(dòng)車的輪轂部位。

技術(shù)總結(jié)
發(fā)明提供一種免維護(hù)軌道交通軸箱軸承。一該軸承包括內(nèi)圈、外圈、滾子、保持器、外擋邊、油封。和目前高、地鐵、普通客、貨列車軸箱軸承相比，該軸承具有零件數(shù)量少、裝配性能好、結(jié)構(gòu)緊湊、載荷大、噪音低、扭矩低、超低溫升、超低摩擦力矩、超低成本、集成化、超級(jí)節(jié)能化、始終免預(yù)緊(調(diào)整)0游隙、超長(zhǎng)里程免維護(hù)、超長(zhǎng)壽命、高強(qiáng)度、高剛性、高可靠性、高穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，以及顯著提高軸箱軸承的有效載荷，顯著降低無效載荷60％以上，顯著提升傳動(dòng)系統(tǒng)的效率，顯著降低高鐵的運(yùn)行成本，顯著降低能耗以及節(jié)能環(huán)保等優(yōu)越性。

技術(shù)研發(fā)人員：鄒志金
受保護(hù)的技術(shù)使用者：徐州惠聯(lián)汽車配件有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6