盾构机主轴承、盾构机主轴承外圈及其加工方法

技术领域

本发明涉及盾构机主轴承技术领域，具体涉及盾构机主轴承、盾构机主轴承外圈及其加工方法。

背景技术

盾构机是一种具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌等功能的隧道掘进专用工程机械。盾构机主轴承是应用在盾构机刀盘系统上的关键部件，主要用于支撑盾构机刀盘、保证盾构机进行正常的回转运动。

如图1所示，传统的盾构机主轴承通常包括内圈2、外圈、滚子和保持架，其中，外圈包括第一外圈3和第二外圈1，第二外圈1内侧固定有主推力挡圈4，主推力挡圈4和内圈2之间设置有密封圈13。滚子包括主推力滚子5、径向滚子7以及副推力滚子9，主推力滚子5通过主推力保持架6设置在主推力挡圈4和第二外圈1之间，径向滚子7通过径向保持架8设置在内圈2和第二外圈1之间，副推力滚子9通过副推力保持架10设置在内圈2和第一外圈3之间，第一外圈3和副推力滚子9之间还设置有浮圈11和弹簧12。

其中，第二外圈1同时具有与第一外圈3配合的外圈配合面、与主推力挡圈4配合的挡圈配合面、与径向滚子7配合的径向滚道面、与主推力滚子5配合的主推力滚道面，第二外圈1整体为“L”型结构，这样的设计通常会给加工方面带来一定困难，特别是使用在大型盾构机上的主轴承，由于其结构尺寸的要求，轴承套圈直径通常在3米以上，在这样的尺寸条件下，第二外圈1的加工将会极其困难。并且在套圈加工时，由于其独特的“L”型结构，需要采用较大的整体毛坯加工出大致结构后再进行下一步处理，这样会导致毛坯材料利用率较低，制造成本将会很高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构机主轴承外圈，以解决现有盾构机主轴承的第二外圈整体为“L”型结构而导致加工难度大、毛坯材料利用率低、制造成本高的问题；本发明的目的还在于提供一种加工上述盾构机主轴承外圈的加工方法；本发明的目的还在于提供一种使用上述盾构机主轴承外圈的盾构机主轴承。

为实现上述目的，本发明中的盾构机主轴承外圈采用如下技术方案：

盾构机主轴承外圈，包括用于与内圈配合以设置副推力滚子和副推力保持架的第一外圈，盾构机主轴承外圈还包括分体的第二外圈和第三外圈，第二外圈位于第一外圈和第三外圈之间，第二外圈具有与第一外圈对接的第一对接端面、与第三外圈对接的第二对接端面、用于与径向滚子接触配合的径向滚道面、用于与径向保持架挡止配合的径向挡边面，第三外圈具有与所述第二对接端面贴合的第三对接端面、用于与主推力滚子接触配合的主推力滚道面，主推力滚道面和径向滚道面垂直，第一外圈、第二外圈和第三外圈上分别设置有用于对应连通以供螺栓穿过的螺栓孔，第二外圈和第三外圈两者相对端的其中一个设置有环形凸起、另外一个设置有供环形凸起嵌入以使第二外圈和第三外圈在径向上挡止配合的环形凹槽。

上述技术方案的有益效果在于：除现有结构的第一外圈外，本发明的盾构机主轴承外圈还包括分体的第二外圈和第三外圈，第二外圈位于第一外圈和第三外圈之间，利用第一对接端面可以与第一外圈对接，利用第二对接端面可以与第三外圈对接，第三外圈上设置有相应的第三对接端面，而径向滚道面和径向挡边面设置在第二外圈上，同时主推力滚道面设置在第三外圈上，这样第二外圈和第三外圈可以分开加工，然后再组合成现有技术中的“L”型套圈，从而降低加工难度、提高毛坯材料利用率、降低制造成本。

此外，第一外圈、第二外圈和第三外圈上分别设置有用于对应连通以供螺栓穿过的螺栓孔，方便三者的固定连接；第二外圈和第三外圈两者相对端的其中一个设置有环形凸起、另外一个设置有供环形凸起嵌入以使第二外圈和第三外圈在径向上挡止配合的环形凹槽，方便第二外圈和第三外圈之间的定位，保证位置精度。

进一步地，第三外圈设置有所述的环形凹槽，第二外圈设置有所述的环形凸起，环形凸起的内周面即为第二外圈的最小内孔壁。

上述技术方案的有益效果在于：方便加工，结构更加合理。

进一步地，环形凸起的外周面和环形凹槽的外侧槽壁在径向上挡止配合，环形凹槽的内侧槽壁为锥面。

上述技术方案的有益效果在于：结构合理，使用方便，并且环形凹槽内可以容纳部分润滑油，对滚子起到润滑作用。

进一步地，第一对接端面上设置有用于安装第一密封圈的第一安装槽。

上述技术方案的有益效果在于：保证密封效果。

进一步地，第二对接端面上设置有用于安装第二密封圈的第二安装槽。

上述技术方案的有益效果在于：保证密封效果。

进一步地，第一外圈、第二外圈和第三外圈上分别设置有对应连通的销孔，销孔中过盈装配有定位销。

上述技术方案的有益效果在于：通过设置销孔并在销孔中过盈装配定位销，能够实现第一外圈、第二外圈和第三外圈的定位，并且可以承受径向力，受力效果更好。

为实现上述目的，本发明中用于加工上述盾构机主轴承外圈的加工方法采用如下技术方案：

首先将第二外圈和第三外圈分开加工，分别加工出第二外圈的第二对接端面、第三外圈的第三对接端面、第二外圈和第三外圈上的环形凸起和环形凹槽以及第二外圈和第三外圈上的螺栓孔，然后通过螺栓将第二外圈和第三外圈连接固定，固定后再加工径向滚道面和主推力滚道面，保证两个滚道面之间的位置精度。

上述技术方案的有益效果在于：第二外圈和第三外圈分开加工，并且分别加工出了第二对接端面、第三对接端面、环形凸起、环形凹槽以及螺栓孔，这样利用第二对接端面和第三对接端面可以实现第二外圈和第三外圈的对接接触，利用环形凸起和环形凹槽可以实现二者在径向上的挡止限位，利用螺栓孔可以实现二者之间的连接固定，这样在固定后再加工径向滚道面和主推力滚道面，就可以保证两个滚道面之间的位置精度。

进一步地，在最开始分开加工第二外圈和第三外圈时，直接将第二外圈上第一对接端面、径向挡边面加工出来。

上述技术方案的有益效果在于：加工方便，效率高。

进一步地，在第一外圈上也加工螺栓孔，利用所述的螺栓将第一外圈、第二外圈和第三外圈同时连接固定，然后在第一外圈、第二外圈和第三外圈上分别加工对应连通的销孔。

上述技术方案的有益效果在于：螺栓将第一外圈、第二外圈和第三外圈同时连接固定，方便在第一外圈、第二外圈和第三外圈上分别加工对应连通的销孔，进而方便安装定位销，以实现三个外圈之间的定位，同时能够承受径向力，使受力效果更好。

为实现上述目的，本发明中的盾构机主轴承采用如下技术方案：

盾构机主轴承，包括内圈和盾构机主轴承外圈，盾构机主轴承外圈包括与内圈配合以设置副推力滚子和副推力保持架的第一外圈，盾构机主轴承外圈还包括分体的第二外圈和第三外圈，第二外圈位于第一外圈和第三外圈之间，第二外圈具有与第一外圈对接的第一对接端面、与第三外圈对接的第二对接端面、用于与径向滚子接触配合的径向滚道面、用于与径向保持架挡止配合的径向挡边面，第三外圈具有与所述第二对接端面贴合的第三对接端面、用于与主推力滚子接触配合的主推力滚道面，主推力滚道面和径向滚道面垂直，第一外圈、第二外圈和第三外圈上分别设置有用于对应连通以供螺栓穿过的螺栓孔，第二外圈和第三外圈两者相对端的其中一个设置有环形凸起、另外一个设置有供环形凸起嵌入以使第二外圈和第三外圈在径向上挡止配合的环形凹槽。

上述技术方案的有益效果在于：除现有结构的第一外圈外，本发明的盾构机主轴承外圈还包括分体的第二外圈和第三外圈，第二外圈位于第一外圈和第三外圈之间，利用第一对接端面可以与第一外圈对接，利用第二对接端面可以与第三外圈对接，第三外圈上设置有相应的第三对接端面，而径向滚道面和径向挡边面设置在第二外圈上，同时主推力滚道面设置在第三外圈上，这样第二外圈和第三外圈可以分开加工，然后再组合成现有技术中的“L”型套圈，从而降低加工难度、提高毛坯材料利用率、降低制造成本。

此外，第一外圈、第二外圈和第三外圈上分别设置有用于对应连通以供螺栓穿过的螺栓孔，方便三者的固定连接；第二外圈和第三外圈两者相对端的其中一个设置有环形凸起、另外一个设置有供环形凸起嵌入以使第二外圈和第三外圈在径向上挡止配合的环形凹槽，方便第二外圈和第三外圈之间的定位，保证位置精度。

进一步地，第三外圈设置有所述的环形凹槽，第二外圈设置有所述的环形凸起，环形凸起的内周面即为第二外圈的最小内孔壁。

上述技术方案的有益效果在于：方便加工，结构更加合理。

进一步地，环形凸起的外周面和环形凹槽的外侧槽壁在径向上挡止配合，环形凹槽的内侧槽壁为锥面。

上述技术方案的有益效果在于：结构合理，使用方便，并且环形凹槽内可以容纳部分润滑油，对滚子起到润滑作用。

进一步地，第一对接端面上设置有用于安装第一密封圈的第一安装槽。

上述技术方案的有益效果在于：保证密封效果。

进一步地，第二对接端面上设置有用于安装第二密封圈的第二安装槽。

上述技术方案的有益效果在于：保证密封效果。

进一步地，第一外圈、第二外圈和第三外圈上分别设置有对应连通的销孔，销孔中过盈装配有定位销。

上述技术方案的有益效果在于：通过设置销孔并在销孔中过盈装配定位销，能够实现第一外圈、第二外圈和第三外圈的定位，并且可以承受径向力，受力效果更好。

附图说明

图1为现有技术中盾构机主轴承的结构图；

图2为本发明中盾构机主轴承的结构图；

图3为本发明中盾构机主轴承的第二外圈的结构图；

图4为本发明中盾构机主轴承的第三外圈的结构图。

图中：1、第二外圈；2、内圈；3、第一外圈；4、主推力挡圈；5、主推力滚子；6、主推力保持架；7、径向滚子；8、径向保持架；9、副推力滚子；10、副推力保持架；11、浮圈；12、弹簧；13、密封圈；21、第一外圈；22、第二外圈；23、第三外圈；24、内圈；25、弹簧；26、浮圈；27、副推力滚子；28、副推力保持架；29、径向滚子；30、径向保持架；31、主推力保持架；32、主推力滚子；33、密封圈；34、主推力挡圈。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明中盾构机主轴承的实施例1如图2所示，包括内圈24、盾构机主轴承外圈、滚子和保持架，盾构机主轴承外圈包括分体设置的第一外圈21、第二外圈22、第三外圈23，第二外圈22位于第一外圈21和第三外圈23之间。第三外圈23内侧固定有主推力挡圈34，主推力挡圈34和内圈24之间设置有密封圈33。

第一外圈21的结构属于现有技术，第二外圈22具有与第一外圈21对接接触的第一对接端面，也即图3中的D面。第二外圈22还具有与第三外圈23对接接触的第二对接端面，也即图3中的B面。相应的，第三外圈23具有与第二对接端面贴合的第三对接端面，也即图4中的B＇面。

滚子包括主推力滚子32、径向滚子29以及副推力滚子27，主推力滚子32通过主推力保持架31设置在主推力挡圈34和第二外圈22之间，同时内圈24上设置有与主推力滚子32接触配合的第一滚道面，第三外圈23上设置有与主推力滚子32接触配合的主推力滚道面，也即图4中的C＇面。此外，主推力挡圈34和第二外圈22上分别设置有与主推力保持架31挡止配合的主推力挡边面。

径向滚子29通过径向保持架30设置在内圈24和第二外圈22之间，因此内圈24上设置有与径向滚子29接触配合的第二滚道面，第二外圈22上设置有与径向滚子29接触配合的径向滚道面，也即图3中的C面，C面和C＇面垂直。此外，第二外圈22和第一外圈21上分别设置有与径向保持架30挡止配合的径向挡边面。

副推力滚子27通过副推力保持架28设置在内圈24和第一外圈21之间，内圈24上设置有与副推力滚子27接触配合的第三滚道面，内圈24和第一外圈21上分别设置有与副推力保持架28挡止配合的副推力挡边面。此外，第一外圈21和副推力滚子27之间还设置有浮圈26和弹簧25。

如图2所示，第二外圈22与第三外圈23相对的一端设置有环形凸起，同时第三外圈23与第二外圈22相对的一端设置有供环形凸起嵌入以使第二外圈22和第三外圈23在径向上挡止配合的环形凹槽。具体地，环形凸起的内周面即为第二外圈22的最小内孔壁，环形凸起的外周面(即图3中的A面)和环形凹槽的外侧槽壁(即图4中的A＇面)在径向上挡止配合，环形凹槽的内侧槽壁为锥面，这样环形凹槽内可以容纳部分润滑油，对滚子起到润滑作用。

另外，第三外圈23上设置有与主推力挡圈34固定连接的固定面，也即图4中的D＇面，D＇面上加工有螺纹孔。此外，第一外圈21、第二外圈22和第三外圈23上分别设置有用于对应连通以供螺栓穿过的螺栓孔，第二外圈22上为螺栓孔E(如图3所示)，第三外圈23上为螺栓孔E＇(如图4所示)。另外如图2和图3所示，第一对接端面(即D面)上设置有用于安装第一密封圈的第一安装槽，第二对接端面(即B面)上设置有用于安装第二密封圈的第二安装槽，以保证第二外圈22与第一外圈21和第三外圈23之间的密封性。

此外，第一外圈21、第二外圈22和第三外圈23上分别设置有对应连通的销孔(图中未示出)，销孔中过盈装配有定位销，由于螺栓孔的孔径大于螺栓杆部的外径，螺栓杆部不能承受径向力，因此这样不仅能够实现第一外圈、第二外圈和第三外圈的定位，并且可以利用定位销承受径向力，受力效果更好。

本发明中盾构机主轴承外圈由三个分体的外圈构成，由于第一外圈和现有技术相同，因此第二外圈和第三外圈可以分开加工，然后再组合成现有技术中的“L”型套圈，从而降低加工难度、提高毛坯材料利用率、降低制造成本。

本发明中用于加工上述盾构机主轴承外圈的加工方法的实施例为：

首先将第一外圈21、第二外圈22和第三外圈23分开加工，分别加工出第二外圈22的第一对接端面(即D面)、第二对接端面(即B面)、径向挡边面、环形凸起(主要为了利用A面)、螺栓孔E，同时加工出第三外圈23的固定面(即D＇面)、第三对接端面(即B＇面)、环形凹槽(主要为了利用A＇面)、螺栓孔E＇，同时加工出第一外圈21上的对接端面以及螺栓孔。

然后将第二外圈22和第三外圈23通过B面、B＇面、A面、A＇面组合在一起，并将第一外圈21与第二外圈22和第三外圈23组合在一起，通过螺栓将第一外圈21、第二外圈22和第三外圈23同时连接固定，固定后再加工径向滚道面(即C面)和主推力滚道面(即C＇面)，并在第一外圈21、第二外圈22和第三外圈23上加工对应连通的销孔，以过盈装配定位销。本实施例中用于连接固定的螺栓孔为18个，沿周向均匀分布，保证两个滚道面之间的位置精度，从而确保轴承安装后C面和C＇面的垂直位置关系和精度。

在加工方法的其他实施例中：在不装配定位销的情况下，不必再加工销孔，此时只需将第二外圈和第三外圈组合在一起，直接加工径向滚道面和主推力滚道面即可。

在加工方法的其他实施例中：在最开始分开加工第二外圈和第三外圈时，可以不加工第二外圈上的第一对接端面、径向挡边面，而是在径向滚道面和主推力滚道面加工完成后，再进行加工。

在盾构机主轴承的其他实施例中：第一外圈、第二外圈和第三外圈上不设置销孔，此时也没有定位销。

在盾构机主轴承的其他实施例中：第二对接端面上不设置第二安装槽，第二安装槽可以设置在第三外圈上，或者任何一个外圈都不设置。

在盾构机主轴承的其他实施例中：第一对接端面上不设置第一安装槽，第一安装槽可以设置在第一外圈上，或者任何一个外圈都不设置。

在盾构机主轴承的其他实施例中：环形凸起的内周面可以与环形凹槽的内侧槽壁在径向上挡止配合。

在盾构机主轴承的其他实施例中：可以在第二外圈设置环形凹槽，在第三外圈设置环形凸起。

本发明中盾构机主轴承外圈的实施例为：盾构机主轴承外圈的具体结构与上述盾构机主轴承实施例中的盾构机主轴承外圈相同，在此不再重述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。