本發(fā)明涉及軸承技術領域，尤其涉及一種圓錐滾子軸承。

背景技術：

在如圖1所示的現有的圓錐滾子軸承(雙列圓錐滾子軸承)中，在外圈1和內圈2之間通過保持架4固定有兩列滾子3，在兩列滾子3之間設置有用于調整該圓錐滾子軸承的軸向游隙的分隔件5。通常，各滾子3采用相同的形狀和尺寸且各滾子3也采用同樣的材料制成。在上述現有的圓錐滾子軸承的構造中，無論圓錐滾子軸承承受的軸向負荷的大小如何，由于所有滾子3的端面始終均與內圈2保持接觸，因而在滾子3與內圈2產生相對運動(轉動)的過程中會產生大量的熱并且摩擦力矩大，導致了圓錐滾子軸承的能耗增加、工作溫度高且圓錐滾子軸承啟動時所需的轉矩增大。

因此，需要提供一種改進的圓錐滾子軸承來解決上述問題。

技術實現要素：

基于上述現有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供了一種能耗小、工作溫度低且啟動時轉矩小的圓錐滾子軸承。

為了實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案。

本發(fā)明提供一種如下的圓錐滾子軸承，所述圓錐滾子軸承包括外圈和至少一個內圈，在所述外圈與各所述內圈之間的圓錐滾道中均設有多個第一滾子和多個第二滾子，通過保持架固定所述第一滾子和所述第二滾子，使得所述第一滾子和所述第二滾子能夠分別繞著其自身的中心軸線轉動，所述第一滾子的端面的與所述內圈接觸的部位的材料的硬度小于所述第二滾子的端 面的與所述內圈接觸的部位的材料的硬度。

優(yōu)選地，所述第一滾子具有滾子主體和安裝于所述滾子主體的環(huán)狀的插入圈，所述第一滾子的端面的與所述內圈接觸的部位始終位于所述插入圈，并且所述第一滾子的滾子主體的材料的硬度大于所述插入圈的材料的硬度。

更優(yōu)選地，所述第二滾子的材料與所述第一滾子的滾子主體的材料相同。

進一步優(yōu)選地，在所述第一滾子中，所述插入圈的材料為銅，所述滾子主體的材料為鋼。

另外，優(yōu)選地，在所述外圈和各所述內圈之間的所述圓錐滾道中，沿著所述內圈的周向交替地設置所述第一滾子和所述第二滾子，使所述第一滾子和所述第二滾子的數量相等。

此外，優(yōu)選地，所述滾子主體設置有供所述插入圈插入的端面槽，所述插入圈與所述端面槽在形狀和尺寸上相匹配。

更優(yōu)選地，所述插入圈的徑向上的外表面的兩端緣分別設置有插入圈唇部和凸緣部，所述插入圈唇部和所述凸緣部均從所述外表面突出，從而在所述插入圈唇部和所述凸緣部之間形成有凹部，所述端面槽的徑向上的內表面設置有與所述凹部相匹配的槽唇部，所述槽唇部具有從所述內表面突出的突起形狀。

進一步優(yōu)選地，在所述第一滾子的滾子主體的沿著所述中心軸線的截面中，所述突起形狀為梯形形狀，該梯形形狀的彼此平行的邊中的較長的邊位于所述內表面上。

從本發(fā)明的圓錐滾子軸承的工作過程來看，優(yōu)選地，所述第一滾子和所述第二滾子被構造成：在所述第一滾子的插入圈磨耗后，在所述圓錐滾子軸承未受到軸向負荷或受到較小的軸向負荷時，所述第一滾子的所述插入圈不與所述內圈接觸，所述第二滾子與所述內圈接觸；在所述圓錐滾子軸承受到 較大的軸向負荷時，所述第一滾子的插入圈和所述第二滾子均與所述內圈接觸。

通過采用上述技術方案，本發(fā)明提供了一種在圓錐滾子軸承使用一段時間之后能夠根據圓錐滾子軸承所承受的軸向負荷的大小來調整與內圈接觸的滾子數量，進而實現了能耗小、工作溫度低且啟動時轉矩小的圓錐滾子軸承。

附圖說明

圖1是根據現有技術的圓錐滾子軸承的截面圖；

圖2是根據本發(fā)明的一實施方式的圓錐滾子軸承的立體圖；

圖3是圖2中的圓錐滾子軸承的區(qū)域A的局部放大圖；

圖4是圖2中的圓錐滾子軸承所采用的第一滾子的立體圖；

圖5A是圖4中的第一滾子中的插入圈的立體圖，圖5B是圖4中的第一滾子的截面立體圖，其示出了第一滾子的端面槽；

圖6A是圖5A中的插入圈的截面立體圖，圖6B是圖5B中的第一滾子的設置有端面槽的部分的截面圖。

附圖標記說明

1 外圈 2 內圈 3 滾子 4 保持架

5 間隔件 10 外圈 20 內圈 31 第一滾子

32 第二滾子 40 保持架 50 間隔件 311 滾子主體

312 端面 313 插入圈 3131 插入圈唇部 3132 凸緣部

3133 凹部 314 端面槽 3141 槽唇部

具體實施方式

以下將結合說明書附圖具體說明本發(fā)明的具體實施方式。需要說明的 是，各附圖均是示意性的；并且各附圖中的相同結構或組件采用相同的附圖標記進行表示。

如圖2和圖3所示，根據本發(fā)明的一實施方式的圓錐滾子軸承為雙列圓錐滾子軸承。該雙列圓錐滾子軸承包括外圈10以及在該軸承的軸向上間隔設置的兩個內圈20，在外圈10與各內圈20之間的圓錐滾道中設置有兩列滾子，該兩列滾子分別沿著整個圓周配置在外圈10與內圈20之間的圓錐滾道中。通過保持架40固定各滾子，使得各滾子能夠分別繞著其自身的中心軸線轉動。另外，在兩列滾子之間設置有間隔件50，該間隔件50用于調整軸承的軸向游隙。在本實施方式的圓錐滾子軸承中，兩個內圈20的結構相同、兩個內圈20與外圈10形成的圓錐滾道以及在圓錐滾道中配置的兩列滾子具有對稱的結構和配置。因此，以下在本實施方式中僅以該雙列圓錐滾子軸承的一側結構為例進行說明。

在根據本實施方式的雙列圓錐滾子軸承的一側結構中，在內圈20與外圈10之間的圓錐滾道中設置的一列滾子包括沿著內圈20的周向交替地設置的第一滾子31和第二滾子32。如圖4所示，第一滾子31具有圓柱狀的滾子主體311和安裝于該滾子主體31的環(huán)狀的插入圈313，插入圈313設置于第一滾子31的用于與內圈20接觸的端面312(與圖1中的左側滾子3的左端面和右側滾子3的右端面對應，即軸承的徑向外側的端面)，使該端面312與內圈20的接觸部位始終位于插入圈313上；而第二滾子32可以是現有技術中常用的滾子。另外，在本實施方式中，第一滾子31和第二滾子32的數量相等，安裝有插入圈313的第一滾子31與第二滾子32的形狀和尺寸也均相同。這樣，在本實施方式的圓錐滾子軸承的安裝完成之后，當圓錐滾子軸承開始受到軸向負荷時，所有第一滾子31的端面312和所有第二滾子32的端面均與內圈20實現點接觸，隨著圓錐滾子軸承受到的軸向負荷逐漸增大，由于第一滾子31的端面312和第二滾子32的端面產生變形使得上述點接觸變成面接觸，該面接觸的 接觸區(qū)域為大致橢圓形，而第一滾子31的端面312與內圈20的接觸點以及大致橢圓形的接觸區(qū)域始終限定在插入圈313上，這樣限定的具體原因在下面進行具體說明。

進一步地，在本實施方式中，插入圈313采用銅制造而滾子主體311采用鋼制造、即插入圈313的材料比滾子主體311的材料的硬度低。第二滾子32采用與滾子主體311相同的鋼制成，這樣也保證了第二滾子32也比第一滾子31的插入圈313的硬度大。在圓錐滾子軸承最初受到軸向負荷的情況下，第一滾子31和第二滾子32相對于內圈20轉動，由于第一滾子31的端面312和第二滾子32的端面均與內圈20接觸，因此在第一滾子31和第二滾子32與內圈20之間由于相對轉動而產生摩擦，第一滾子31的插入圈313以及第二滾子32的端面產生磨耗。但是由于第一滾子31的插入圈313的材料的硬度低，因此在經過一段時間之后，插入圈313磨耗程度大于第二滾子32的與內圈20接觸的端面的磨耗程度。因此，在這之后的工作過程中，在圓錐滾子軸承開始受到較小軸向負荷的情況下，僅第二滾子32的端面與內圈20接觸而通過第二滾子32支撐軸向負荷；隨著軸向負荷增大，第二滾子32由于軸向負荷而產生的變形變大，導致第一滾子31的磨耗程度大的插入圈313與內圈20接觸，這時才通過第一滾子31和第二滾子32共同支撐軸向負荷。在上述工作過程中，由于在較小的軸向負荷條件下，僅第二滾子32與內圈20接觸，因此產生的摩擦力矩小、發(fā)熱量少，這樣使得圓錐滾子軸承在啟動時所需的轉矩小并且在受到較小的軸向負荷時的工作溫度低。

無論軸向負荷的大小如何變化，只要第一滾子31的端面312與內圈20彼此接觸，它們的接觸點/接觸區(qū)域均位于插入圈313上，則在第一滾子31中，始終是插入圈313受到磨耗。而由于插入圈313的硬度低于第二滾子32的硬度，因此能夠保證插入圈313的磨耗程度始終大于第二滾子32的磨耗程度，因而能夠容易實現如下的過程：在使用一段時間之后，即在插入圈313磨耗 后，在較小的軸向負荷條件下，僅第二滾子32與內圈20接觸，隨著軸向負荷逐漸增大內圈20才與第一滾子31的插入圈313接觸。

圖5A、圖5B、圖6A和圖6B示出了在本實施方式中采用的插入圈313和與該插入圈313配合的端面槽314的結構和形狀。其中，端面槽314設置在第一滾子31的與內圈20接觸的端面312上、即設置在滾子主體311的端面上。插入圈313與端面槽314不僅在形狀和尺寸上相匹配，而且插入圈313的在該端面312的徑向上的兩個外表面(徑向內側表面和徑向外側表面)的形狀與端面槽314的在端面312的徑向上的兩個內表面(徑向內側表面和徑向外側表面)的形狀相匹配，因此插入圈313可以被牢固地裝配到端面槽314中。

如圖6A和圖6B所示，插入圈313的外表面的兩端緣(即，外表面的沿滾子主體311的軸向的端緣)分別沿著整個圓周設置有插入圈唇部3131以及凸緣部3132，插入圈唇部3131和凸緣部3132均從插入圈313的兩個外表面突出，即在插入圈唇部3131和凸緣部3132之間設置有凹部3133。對應地，端面槽314的兩個內表面均設置有與插入圈313的凹部3133相匹配的槽唇部3141，槽唇部3141具有從端面槽314的兩個內表面突出的突起形狀。這樣，當將插入圈313壓入第一滾子31的端面312上的端面槽314中后，插入圈313的凹部3133與端面槽314的槽唇部3141彼此配合，由于槽唇部3141與插入圈唇部3131和凸緣部3132的卡合使得插入圈313牢固地固定于槽唇部314，防止插入圈313在槽唇部314中晃動。

參見圖6B，在本實施方式中，在滾子主體311的沿著中心軸線的截面中，槽唇部3141的突起形狀為梯形形狀，該梯形形狀的彼此平行的邊中的較長的邊位于端面槽314的內表面上。

另外需要進一步說明的是：

(1)雖然在圖中僅示出了兩列圓錐滾子軸承，但是本發(fā)明并不限于此。而是可以將本發(fā)明的技術應用于單列圓錐滾子軸承、四列或更多列圓錐滾子 軸承。

(2)雖然在圖中所示的實施方式中，在內圈20與外圈10之間的圓錐滾道中設置的一列滾子包括沿著內圈20的周向交替地設置的第一滾子31和第二滾子32，使得第一滾子31和第二滾子32的數量相等，但是本發(fā)明并不限于此。而是可以根據實際需要在一列滾子中采用不同的排列方式設置第一滾子31和第二滾子32，而第一滾子31和第二滾子32的數量也不是必須相等。例如，在需要圓錐滾子軸承始終承受較小軸向負荷的情況下，可以使第二滾子32的數量小于第一滾子31的數量。

(3)雖然在圖中僅示出了插入圈313和端面槽314的一個優(yōu)選的實施方式，但是本發(fā)明并不限于此。而是可以使插入圈313和端面槽314采用不同的結構或連接方式，例如在未設置插入圈唇部3131和槽唇部3141的情況下，將插入圈313以過盈配合的方式裝入端面槽314中。

(4)在圖中所示的實施方式中，第一滾子31的插入圈313的材料采用銅、而第一滾子31的滾子主體311和第二滾子32的材料采用鋼。但是，本發(fā)明不限于此。只要滿足第一滾子31的插入圈313的硬度/耐磨性小于第一滾子31的滾子主體311和第二滾子32的硬度/耐磨性，則第一滾子31的插入圈313可以采用除了銅之外的材料制成，而第一滾子31的滾子主體311和第二滾子32可以采用除了鋼之外的材料制成，它們可以采用不同類型的材料制成、也可以采用相同類型且不同型號的材料制成。

(5)在圖中所示的實施方式中，僅第一滾子31設置有插入圈313，而第二滾子32為一體的(未設置有插入圈)，但是本發(fā)明不限于此?？梢圆捎玫谝粷L子31不設置插入圈313，而僅使第一滾子31的材料的硬度/耐磨性小于第二滾子32的方案。當然也可以采用如下方案：不僅在第一滾子31設置上述插入圈313，而且在第二滾子32的與內圈20接觸的端面設置另一插入圈并使得第二滾子32的該端面與內圈20接觸的部位位于該另一插入圈上，這樣只要滿足第一滾子31的插入圈313的硬度/耐磨性小于第二滾子32的另一插入圈的硬度/耐磨性即可。

(6)另外，本發(fā)明優(yōu)選地適用于重負載且低速率的圓錐滾子軸承；并且采用本發(fā)明的技術不會對圓錐滾子軸承的負荷能力等的性能產生負面影響；在圓錐滾子軸承中的第一滾子31位于內圈20接觸的情況下，減少了在內圈20上產生的摩擦力以及產生的熱量，進而減小了啟動時所需的轉矩且降低了一些工作條件下的工作溫度，由于降低了工作溫度還使得圓錐滾子軸承的潤滑特性得到了改進；并且提高了軸承的限制速度。

本發(fā)明的保護范圍不限于上述具體實施方式，而是只要滿足本發(fā)明的權利要求的特征的組合就落入了本發(fā)明的保護范圍內。