Abstract
Het doel van de onderhavige uitvinding is om een langlevend kegelrollager te verschaffen dat rollen omvat met grote convexe oppervlakken tegen lage kosten, bij voorkeur als een kegelrollager voor het ondersteunen van een deel van een transmissiestang van een auto. Het omtreksoppervlak van de rol (3) in het kegelrollager wordt verwerkt tot een convex oppervlak door slijpen, en vervolgens fijn bewerkt door trommelpolijsten of trommelpolijsten om te voorkomen dat er slijpstrepen achterblijven.
Beschrijving
Conische rollagers en bewerkingsmethoden voor kegelrollen
technische branche
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een kegelrollager dat geschikt is voor het ondersteunen van bijvoorbeeld een deel van een transmissiestang van een automobiel die in een aanzienlijke scheefstand verkeert, en op een werkwijze voor het bewerken van de kegelrollen ervan.
Achtergrondtechnologie
Figuur 3 toont een voorbeeld van een kegelrollager dat wordt gebruikt in een typische handmatige transmissiestangsectie. Het lager heeft een kegelrol 3 die wordt vastgehouden door een behuizing 4 en is geplaatst tussen de binnenring 1 en de buitenring 2. De binnenring 2 heeft een conisch railoppervlak 1a en een groot asringoppervlak 1b is voorzien aan de zijde met de grote diameter. Buitenring 2 is geen onafhankelijk onderdeel, nauwkeuriger gezegd, het binnenoppervlak van het lager vormt de buitenring 2. Vanwege de structurele beperkingen van de transmissie kunnen de lagers die voor het onderdeel worden gebruikt, niet worden ontworpen met een dikkere dwarsdoorsnedehoogte H. Omdat het echter in een omgeving met zware belasting wordt geplaatst, moet het een hoog draagvermogen hebben, dus kegelrollagers hebben een brede lagerbreedte en dunne en lange rollen 3. Rollen hebben bijvoorbeeld een slanke vorm, waarbij de lengte van de rol groter is dan twee keer de diameter van de rol.
Over het algemeen geldt dat, indien niet geleverd door de lagerfabrikant, het binnenoppervlak van de buitenring 2 (binnenoppervlak van het tandwiel) geen geschikte kroon heeft voor het lager. Ondertussen is het, vanwege de aanzienlijke verkeerde uitlijning en langwerpige rollen van dit type kegelrollager, vereist dat dit type kegelrollager enige anti-scheefstandcapaciteit biedt. Daarom wordt, zoals duidelijk wordt weergegeven in Afbeelding 4 (A), een convex oppervlak groter dan het gebruikelijke convexe oppervlak aangebracht op het perifere oppervlak van rol 3. De kroon verwerkte kegelrol 3 raakt aan de railoppervlakken 1a en 2a van de binnenring 1 en buitenring 2 in een bepaald contactgebied dat zich radiaal uitstrekt vanaf het midden van zijn longitudinale richting. Vanwege de afwijking van de as die in het binnenoppervlak van de binnenring 1 is opgenomen, kan de tangentiële positie P verschuiven.
Ondertussen wordt tijdens de werking de rol 3 van het kegelrollager aangedreven en gedraaid door het railoppervlak 1a van de binnenring 1 of het railoppervlak 2a van de buitenring 2. Het glijden tussen het grote eindvlak 3a van rol 3 en het oppervlak 1b van de grote asring van binnenring 1 vormt het deel dat wordt gebruikt om de weerstand te weerstaan die wordt gegenereerd door de rotatie van rol 3.
Naarmate de tangentiële positie P dichter bij de kleine diameterzijde van binnenring 1 komt, wordt de afstand tussen het grote asoppervlak 1b en de tangentiële positie P die weerstand genereert langer. Daarom is, zoals weergegeven in Figuur 4 (B), taps toelopende rol 3 gevoelig voor afwijking (schuine hoek θ). Naarmate rol 3 langer wordt, wordt deze trend prominent.
Bovendien, als er sprake is van verkeerde uitlijning door asafwijking, zoals aangegeven door punten P1 en P2 in Figuur 4 (A), kunnen de contactpunten tussen de binnenring 1 en buitenring 2 en de taps toelopende rol 3 gescheiden zijn aan de zijde met de kleine diameter en de zijde met de grote diameter. In dit geval werkt de aandrijfkracht direct als de kracht die ervoor zorgt dat de taps toelopende rol 3 kantelt.
De transmissiestang kan structureel een aanzienlijke hoeveelheid asafwijking hebben die wordt veroorzaakt door tandwielbelastingen. Dit kan gemakkelijk hoekfouten in het lager veroorzaken, wat resulteert in de afwijking van rol 3. Als rol 3 scheef staat, treedt het zogenaamde slijpen op tussen roleindvlak 3a en het oppervlak 1b van de grote asring. Als er bovendien slip is tussen het rolcontactoppervlak van rol 3 en de spooroppervlakken 1a en 2a van binnenring 1 en buitenring 2, zal dit schilfering, vlekken en zelfs losraken veroorzaken. Dit kan nadelige gevolgen hebben voor de levensduur van lagers.
Voor traditionele kegelrollagers zijn de volgende maatregelen genomen om deze problemen op te lossen: (1) groeven op het asringgedeelte aanbrengen; (2) grotere bolle oppervlakken op de rollen aanbrengen; (3) rollen van het gespleten type gebruiken (zie Japanse patentpublicatie 2003-184885); (4) de ruwheid van het loopvlak van de lagerring verminderen en de hoeveelheid smeerolie vergroten.
Lagers worden echter vaak blootgesteld aan zware belastingomgevingen, maar ze kunnen niet worden ontworpen om een dikkere dwarsdoorsnedehoogte H te hebben (Figuur 3), waardoor hun breedte alleen maar langer wordt. In een dergelijke omgeving zijn de hierboven genoemde maatregelen niet voldoende om deze problemen op te lossen.
Bijvoorbeeld, een convex oppervlak met afmetingen groter dan de opgegeven grootte op een rol zal resulteren in een ongelijkmatige ruwheid van het rolcontactoppervlak, waardoor de rol vatbaar wordt voor schade op dit oppervlak (zie Japanse octrooipublicatie {{0}}). Bovendien zal het verminderen van de ruwheid van het gehele oppervlak van de rol tot een onregelmatige tienpuntshoogte van 0.4 μ m of minder (met een gemiddelde ruwheid van 0,08 μ m of minder op de middenlijn) resulteren in een aanzienlijke kostenstijging. Zelfs geassembleerde rollen hebben vergelijkbare kostenproblemen.
samenvatting van de uitvinding
De kegelrollagers die in auto's worden gebruikt, hebben doorgaans convexe oppervlakken door superprocessing vanwege hun massaproductie. Het is echter moeilijk om grote convexe oppervlakken te produceren met alleen superprocessing. Om deze reden kan, als een groot convex oppervlak zoals hierboven beschreven vereist is, de methode van eerst slijpen om een convex oppervlak te vormen en vervolgens het convexe oppervlak super te bewerken, worden overwogen. Echter, het vereisen van gespecialiseerde apparatuur om superbewerking uit te voeren op het gehele oppervlak met grote convexiteiten resulteert in een aanzienlijke stijging van de kosten.
Ook al wordt er gedeeltelijk in plaats van volledig supergefreesd om het gebruik van gespecialiseerde apparatuur te vermijden, dan nog is het onvermijdelijk dat de gebieden die niet supergefreesd zijn, schade aan het rupsoppervlak zullen veroorzaken, wat resulteert in een kortere levensduur van het lager.
De onderhavige uitvinding is geschikt voor kegelrollagers die worden gebruikt ter ondersteuning van de transmissiestang van auto's en heeft als doel om een kegelrollager met een lange levensduur en grote, bolle rollenoppervlakken tegen lage kosten te leveren.
Om de hierboven genoemde problemen aan te pakken, voorziet de onderhavige uitvinding in een kegelrollager met kegelvormige rollen, die elk zijn geslepen tot een bol oppervlak en gepolijst tot een afwerking door middel van trommelpolijsten of cilinderpolijsten, zodat er geen slijpstrepen op het oppervlak achterblijven (eerste aspect van de onderhavige uitvinding).
Rollerpolijsten of barrelpolijsten kan op elke manier worden uitgevoerd, zonder beperkt te zijn tot een specifieke methode. Drumpolijsten kan bijvoorbeeld van het vloeistoftype, centrifugaaltype, vibratietype of roterend type zijn. Bovendien kan MoS2-gebaseerde coating worden gebruikt in combinatie met drumpolijsten of barrelpolijsten (tweede aspect van de onderhavige uitvinding).
Bovendien voorziet de onderhavige uitvinding in een werkwijze voor het bewerken van rollen van kegelrollagers, waarbij elke rol bolvormig wordt bewerkt door middel van slijpen en nauwkeurig wordt bewerkt door middel van trommelpolijsten of cilinderpolijsten om te voorkomen dat er slijpstrepen op het oppervlak achterblijven (derde aspect van de onderhavige uitvinding).
Bij de implementatie van het verwerkingsproces kan een MoS2-gebaseerde coating gelijktijdig met trommelpolijsten of cilinderpolijsten worden aangebracht (een vierde aspect van de onderhavige uitvinding).
Het kegelrollager volgens de onderhavige uitvinding is geschikt voor het ondersteunen van de transmissiestang van auto's en kan ook voor andere doeleinden worden gebruikt.
In plaats van ultrafijn bewerken wordt het oppervlak van de rol geslepen en afgewerkt met trommel- of cilinderpolijstwerk. Hierdoor ontstaat een groot bolvormig oppervlak op de rol. Dit kan tegen lage kosten voor kegelrollagers zorgen die niet scheeftrekken, zonder dat dit problemen veroorzaakt zoals een kortere levensduur en schade door afbladderen.
Illustratie
Figuur 1 toont het stroomdiagram voor het bewerken van kegelrollen.
Figuur 2 illustreert de resultaten van de peltest op kegelrollagers.
Figuur 3 toont een dwarsdoorsnede van een kegelrollager dat wordt gebruikt om een typische transmissiestangsectie van een auto te ondersteunen.
Figuur 4A toont een zijaanzicht van een taps toelopende rol met een bol oppervlak, en Figuur 4B toont een bovenaanzicht van een taps toelopende rol met een bol oppervlak.
Specifieke implementatiemethoden
Hieronder wordt verwezen naar de bijgevoegde tekeningen om uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding te beschrijven.
Figuur 1 toont een methode voor het bewerken van rollen in een kegelrollager van de onderhavige uitvinding. Gebruik eerst slijpen om het convexe oppervlak van de kegelrol te bewerken. Ga vervolgens door met het uitvoeren van trommelpolijsten of trommelpolijsten op het oppervlak van de kegelrol met convexe bewerking totdat de slijpstrepen verdwijnen.
Monteer kegelrollagers met behulp van de hierboven genoemde bewerkte rollen en test op pelschade aan de lagers. Afbeelding 2 toont lager C gerelateerd aan de huidige uitvinding en lager A getest als een vergelijkend voorbeeld onder dezelfde omstandigheden B, De resultaten van het experiment vergeleken met D. Elke rol van lagers A tot D heeft hetzelfde convexe oppervlak gevormd door slijpen.
Het gehele convexe oppervlak van lager A is fijn bewerkt door superbewerking van rollen. De algehele oppervlakteruwheid is goed, maar er is een dure bewerking nodig voor het lager. In lager B is alleen het midden van het convexe oppervlak van de rol nauwkeurig bewerkt door superbewerking, waardoor er enkele slijpstrepen overblijven. Lager C heeft de gehele rol die nauwkeurig is bewerkt door middel van cilinderbewerking, en vergeleken met het gebruik van superbewerking is de gehele oppervlakteruwheid hoger en zijn er geen slijpstrepen meer over. Lager D heeft rollen die niet zijn bewerkt, behalve het convexe oppervlak. Vergeleken met de ruwheid van lager C is de ruwheid kleiner, maar er blijven enkele slijpstrepen over op het gehele oppervlak.
Uit dit experiment is gebleken dat de aanwezigheid van slijpstrepen schade door afbladderen veroorzaakt, terwijl de afwezigheid van slijpstrepen geen schade door afbladderen veroorzaakt, zelfs niet bij een ruw oppervlak.
Ervan uitgaande dat de punt van de streep onderhevig is aan erosie en slijpen, waardoor de orbitale oppervlakken van de tegenoverliggende objecten, namelijk de binnen- en buitenringen, losraken. Ter ondersteuning van deze hypothese werd bij het vergelijken van de scheefheid (Rsk) vastgesteld dat lager C -2.6 was omdat de uitsteeksels ervan waren afgeplat door trommelbewerking. Dit betekent dat het oppervlak zich in een concave toestand bevindt (de uitsteeksels van de slijpstrepen worden afgerond). Aan de andere kant is lager D -0.3 omdat het geen andere bewerking heeft ondergaan dan slijpen. Dit betekent dat het oppervlak zich in een toestand bevindt waarin de uitsteeksels en deuken zich bijna op dezelfde hoogte bevinden (de uitsteeksels van de slijpstrepen worden scherper).
Kortom, door de uitsteeksels die ontstaan door het slijpen af te vlakken met behulp van trommelbewerking, kan een nauwkeurige bewerking worden uitgevoerd. Dit kan leiden tot een goedkope productie van lagers, waaronder rollen met grote bolle oppervlakken die geen problemen zoals beschadiging door afbladderen veroorzaken.
Bovendien kan, in het geval van het gebruik van kegelrollagers zonder voldoende smering, coating met molybdeendisulfide (MoS2) worden gebruikt voor de laatste afwerking van het polijsten, samen met trommelpolijsten of cilinderpolijsten om rolslijtage veroorzaakt door verkeerde uitlijning te verminderen. Omdat dit coatingproces samen met trommelpolijsten of cilinderpolijsten kan worden uitgevoerd, kunnen op een goedkope en effectieve manier maatregelen voor slijtvastheid worden genomen zonder dat er extra verwerkingsstappen nodig zijn.
De bovenstaande beschrijving is alleen bedoeld voor één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de bovenstaande uitvoeringsvormen en kan in verschillende vormen worden gewijzigd, zolang deze consistent blijft met de technische ideeën die in de claims worden beschreven.
2024 1 juniWeek WBM-productaanbeveling:
Rolmatrijzen:
Als een van de professionele gereedschapsfabrikanten leveren wij rolmatrijzen met een hoge hardheid, snelle levering en goede service.
https://www.bearingroller.com/tools/rolling-dies.html
