本實用新型涉及圓柱滾子軸承，特別涉及工程機械變速箱用圓柱滾子軸承。

背景技術(shù)：

變速箱式工程機械最重要的部件之一，按其齒輪系分為行星式變速箱和定軸式變速箱兩種，內(nèi)部具有多根傳動軸配合多根活動齒輪實現(xiàn)輸入與輸出之間傳動比的轉(zhuǎn)換，活動齒輪與傳動軸之間會設(shè)置軸承，來減少活動齒輪與傳動軸之間的相對摩擦，變速箱內(nèi)的軸承要求較高，除要求加工精度外對于疲勞壽命也有較高的要求，軸承的使用壽命長短對于整個變速箱的使用壽命起到重要的影響。

軸承一般由外圈、內(nèi)圈、保持架以及滾子組成，其中滾子是滾子軸承中的薄弱零件，滾子的設(shè)計和制造質(zhì)量對軸承的工作性能有很大影響，是影響軸承使用壽命的主要因素，滾子在受載后其兩端不可避免地存在邊緣應(yīng)力集中，即所謂的“邊緣效應(yīng)”，而“邊緣效應(yīng)”的產(chǎn)生是軸承疲勞壽命大大降低的重要原因，為克服“邊緣效應(yīng)”現(xiàn)在工程中采用對滾子進行修形曲線。例如在公告號為CN203348329U的實用新型專利中就公開了一種“高精度雙列圓柱滾子軸承”，其滾子的母線采用了中間凸度較小，兩端凸度較大的對數(shù)曲線形狀，使得滾子受到的載荷分布均勻，來克服 “邊緣效應(yīng)”提高軸承的使用壽命。

采用對滾子母線凸度的設(shè)計方式主要考慮到加工成本低、加工工序少的優(yōu)點，但對于整個軸承來講即使?jié)L子受載均勻，但外圈以及內(nèi)圈對于軸承來講同樣重要，工作中外圈與內(nèi)圈同樣會存在應(yīng)力集中的情況，因此上述的軸承在疲勞壽命上還是不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種工程機械變速箱用圓柱滾子軸承，通過對外圈、內(nèi)圈以及滾子的滾道有效減少邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生提高整個軸承的使用壽命。

本實用新型的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：

一種工程機械變速箱用圓柱滾子軸承，包括外圈、內(nèi)圈、保持架以及多個滾子，所述外圈的兩端面分別設(shè)置有第一擋圈，兩第一擋圈之間形成外圈滾道，外圈滾道與第一擋圈的內(nèi)圓面形成階梯面；所述內(nèi)圈的其中一端面水平向外延伸形成第二擋圈，所述第二擋圈的內(nèi)端面與第一擋圈的內(nèi)端面平齊，內(nèi)圈外壁相鄰第二擋圈部分形成內(nèi)圈滾道，外圈滾道與內(nèi)圈滾道組合形成用于限位滾子的保持腔，其中外圈滾道的中部向上凸起形成第一凸度，內(nèi)圈滾道的中部向上凸起形成第二凸度以及兩端的第三凸度，第三凸度要大于第二凸度，所滾子的母線中部段為直線段，首、尾段與直線段之間具有第四凸度，且滾子置于保持腔后，其兩端面分別抵接在第一擋圈以及第二擋圈的內(nèi)端面上。

通過采用上述技術(shù)方案，對軸承的內(nèi)圈與外圈上的滾道進行凸度設(shè)計，配合滾子母線的凸度設(shè)計使得整個軸承受載分布更為均勻，而滾子利用保持架限位在由外圈滾道與外圈滾道所形成的保持腔內(nèi)進行限位，滾子的兩端通過第一擋圈與第二擋圈抵接限位，能避免滾子在滾動時偏轉(zhuǎn)，并能將滾子兩端的偏載載荷部分通過第一擋圈與第二擋圈對滾子的軸向力抵消掉，整個軸承的使用壽命。

作為優(yōu)選地，所述內(nèi)圈遠離第二擋圈的一端設(shè)置有與內(nèi)圈滾道連接的第一錐形段，所述第一錐形段與端面之間通過第一圓弧段連接。

通過采用上述技術(shù)方案，內(nèi)圈滾道所受到的一側(cè)邊緣載荷利用第一錐形段配合連接的第一圓弧段均勻分?jǐn)?，避免?nèi)圈滾道一側(cè)出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況，提高了內(nèi)圈的使用疲勞壽命。

作為優(yōu)選地，所述階梯面與外圈滾道的交界處以及第二擋圈的端面與內(nèi)圈滾道的交界處均開設(shè)有內(nèi)凹的油槽。

通過采用上述技術(shù)方案，油槽能儲存潤滑油對滾子進行潤滑，能減少滾子與外圈、內(nèi)圈之間的摩擦磨損，提高三者的使用壽命。

作為優(yōu)選地，所述油槽的槽壁由內(nèi)凹的第二圓弧段以及與第二圓弧段兩端連接的第二錐形段和第三錐形段組成，所述第二錐形段與內(nèi)圈滾道連接，第三錐形段與第二擋圈的端面連接。

通過采用上述技術(shù)方案，內(nèi)圈滾道與第二擋圈的交界處再通過油槽的設(shè)置降低交界處的應(yīng)力集中，并且利用第三錐形段與第四錐形段將應(yīng)力分散，使得內(nèi)圈滾道的另一側(cè)同樣避免了應(yīng)力集中的情況，進一步提高內(nèi)圈的使用壽命。

作為優(yōu)選地，所述內(nèi)圈軸孔的內(nèi)壁兩端均設(shè)置有第三圓弧段，第三圓弧段的兩端分別通過第四錐形段與內(nèi)圈的端面以及內(nèi)圈的內(nèi)壁連接。

通過采用上述技術(shù)方案，內(nèi)圈的內(nèi)壁與兩端面之間利用第三圓弧段結(jié)合第四錐形段避免交界處的應(yīng)力集中，進一步提高內(nèi)圈的使用壽命。

作為優(yōu)選地，所述滾子的兩端面均包括位于中部的平面段以及與平面段連接的第四圓弧段，第四圓弧段通過圓弧過渡段與滾子的母線連接。

通過采用上述技術(shù)方案，滾子的兩端面利用平面段與外圈以及內(nèi)圈的第一擋圈與第二擋圈抵接，由于減少了抵接面積使得滾子與保持腔內(nèi)的安裝精度更高；平面段與第四圓弧段的結(jié)合使得滾子的兩端面同樣形成一定凸度，使得滾子所受到的軸向載荷分布均勻，進一步提高滾子的使用壽命。

作為優(yōu)選地，所述平面段上開設(shè)有定位槽，所述定位槽的槽壁與軸線具有40°~50°的夾角。

通過采用上述技術(shù)方案，定位槽的開設(shè)首先在加工滾子時兩端面對中時更為準(zhǔn)確，提高滾子的同軸度，而槽壁的傾斜設(shè)置降低與平面段交界處的應(yīng)力集中；其次定位槽的開設(shè)使得端面的平面段面積進一步減少，與第一擋圈、第二擋圈的抵接面積進一步降低，更進一步的提高滾子的安裝精度，使得軸承工作更為穩(wěn)定。

作為優(yōu)選地，所述第一凸度在0.001~0.004mm之間。

通過采用上述技術(shù)方案，外圈所受到的載荷一般不大，其對應(yīng)的第一凸度也較少，但凸度小于0.001mm時會引起“邊緣效應(yīng)”，大于0.004的凸度量會導(dǎo)致滾子中間應(yīng)力過大。

作為優(yōu)選地，所述第二凸度在0.001~0.004mm之間，第三凸度在0.004~0.007mm之間。

通過采用上述技術(shù)方案，內(nèi)圈具有兩個不同的凸度，其所受到的載荷也相對較大，第二凸度與第三凸度在此范圍內(nèi)時最佳。

作為優(yōu)選地，所述第四凸度在0.003~0.008mm之間

通過采用上述技術(shù)方案，滾子相對外圈與內(nèi)圈來講，受到的載荷力是最大的，故相對應(yīng)的第四凸度也較大，處于此范圍內(nèi)時載荷分布最為均勻。

綜上所述，本實用新型具有以下有益效果：

1、外圈、內(nèi)圈以及滾子的對應(yīng)凸度的取值設(shè)計，結(jié)合滾子在內(nèi)、外圈內(nèi)的安裝結(jié)合，使得整個軸承所受到的載荷分布更為均勻，提高了使用壽命；

2、內(nèi)、外圈上設(shè)置的油槽對滾子起到潤滑作用的同時，降低了內(nèi)、外圈拐角處的應(yīng)力集中，提高了內(nèi)、外圈的使用壽命。

附圖說明

圖1為工程機械變速箱用圓柱滾子軸承的剖視圖；

圖2為外圈的剖視圖；

圖3為圖2的A部放大圖；

圖4為外圈滾道的示意圖；

圖5為內(nèi)圈的剖視圖；

圖6為圖5的B部放大圖；

圖7為圖5的C部放大圖；

圖8為圖5的D部放大圖；

圖9為內(nèi)圈滾道的示意圖；

圖10為滾子的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、外圈；11、第一擋圈；12、外圈滾道；13、階梯面；2、內(nèi)圈；21、第二擋圈；22、內(nèi)圈滾道；23、第一錐形段；24、第一圓弧段；25、第三圓弧段；26、第四錐形段；3、保持架；4、滾子；41、母線；411、直線段；412、首段；413、尾段；42、平面段；43、第四圓弧段；44、圓弧過渡段；45、定位槽；5、油槽；51、第二圓弧段；52、第二錐形段；53、第三錐形段。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

參見圖1，一種工程機械變速箱用圓柱滾子軸承，包括外圈1、內(nèi)圈2、保持架3以及多個滾子4，滾子4嵌設(shè)于保持架3中，內(nèi)圈2置于外圈1的軸孔內(nèi)，內(nèi)圈2的外壁與外圈1的內(nèi)壁形成用于容置滾子4的保持腔。

結(jié)合圖2至圖4，外圈1呈圓柱形，其兩端分別設(shè)置有第一擋圈11，處于兩第一擋圈11的內(nèi)端面之間設(shè)置有外圈滾道12，外圈滾道12的截面為圓形，其中部向上凸起形成第一凸度t₁, 第一凸度t₁在0.001~0.004mm之間，優(yōu)選第一凸度t₁為0.003mm，并且外圈滾道12的最小直徑段要大于第一擋圈11的內(nèi)孔直徑，使得在第一擋圈11與外圈滾道12之間形成一階梯面13。

第一擋圈11的階梯面13與外圈滾道12的交界處均開設(shè)有油槽5，油槽5的槽壁由第二圓弧段51以及與第二圓弧段51兩端連接的第二錐形段52與第三錐形段53構(gòu)成，第二錐形段52與外圈滾道12連接，第三錐形段53與階梯面13連接。

參見圖5，內(nèi)圈2同樣大致呈圓柱形，在其一端水平向外延伸形成第二擋圈21，第二擋圈21的截面同樣為圓形，相鄰第二擋圈21的內(nèi)圈2外壁設(shè)置為內(nèi)圈滾道22。

參見圖9，內(nèi)圈滾道22的中部向上凸起形成第二凸度t₂，內(nèi)圈滾道22的兩端設(shè)置有第三凸度t₃，其中第二凸度t₂小于第三凸度t₃，第二凸度t₂在0.001~0.004mm之間，優(yōu)選第二凸度t₂為0.002；第三凸度t₃在0.004~0.007mm之間，優(yōu)選第三凸度t₃為0.006mm。

結(jié)合圖5至圖8，內(nèi)圈滾道22與第二擋圈21的交界處同樣設(shè)置有油槽5，該油槽5與外圈1上的油槽5相同；內(nèi)圈2遠離第二擋圈21的一端面設(shè)置有第一錐形段23，與第一錐形段23的一頭連接有第一圓弧段24，第一圓弧段24與內(nèi)圈2的端面連接，第一錐形段23的另一頭與內(nèi)圈滾道22連接。

內(nèi)圈2軸孔的內(nèi)壁兩端均設(shè)置有第三圓弧段25，第三圓弧段25的兩頭均連接有第四錐形段26，其中一個第四錐形段26與軸孔內(nèi)壁連接，另一第四錐形段26與第二擋圈21的端面連接。

參見圖10，滾子4的母線41包括中部的直線段411以及連接在直線段411兩頭的首段412與尾段413，首段412與尾段413對稱設(shè)置，首、尾段412、413與直線段411形成滾子4的第四凸度t₄,第四凸度t₄在0.003~0.008mm之間，優(yōu)選第四凸度t₄為0.006mm。

滾子4的兩端面包括中部的平面段42以及與平面段42連接的第四圓弧段43，平面段42所處于的平面要高于第四圓弧段43的最高點使得滾子4的兩端面中部沿軸向向外凸出；第四圓弧段43通過一圓弧過渡段44與首、尾段412、413連接。處于平面段42的中部開設(shè)有一定位槽45，定位槽45的槽壁與滾子4的軸線呈40°~50°的夾角a，夾角a優(yōu)選為45°。

具體安裝時，滾子4安裝于保持腔內(nèi)，保持腔由外圈1的外圈滾道12以及內(nèi)圈2的內(nèi)圈滾道22構(gòu)成，外圈1上的階梯面13剛好與第二擋圈21的內(nèi)端面處于同于豎直平面，界定滾子4置于保持腔后的兩平面段42所處于的平面為P，第一擋圈11的內(nèi)端面與第二擋圈21的內(nèi)端面剛好與平面P相重合，使得滾子4的兩平面段42能完全抵接在第一擋圈11的內(nèi)端面與第二擋圈21的內(nèi)端面上。

本具體實施例僅僅是對本實用新型的解釋，其并不是對本實用新型的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本實用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護。