轴承游隙调整方法、齿轮箱及预制垫片

摘要

本申请提供一种轴承游隙调整方法、齿轮箱及预制垫片，涉及传动技术领域，轴承游隙调整方法包括：计算步骤：建立尺寸链，计算调整环；修正步骤：计算轴承的轴向尺寸变化量l，获得理论厚度范围；调整步骤：利用预制垫片形成调整构件，预制垫片具有多个预制厚度；定义范围集合，范围集合包括由预制厚度进行组合而获得的厚度值；范围集合将调整构件的理论厚度范围覆盖。轴承游隙调整方法将轴承配合变形考虑到地铁齿轮箱车轴的轴承轴向游隙计算中，弥补纯零件尺寸链计算与实际的偏差，为实际应用提供理论依据。通过采用该计算方法，获取更加准确的调整范围，通过预制厚度进行组合获取范围集合，提高装配效率和可靠性，极大降低生产制造成本。

说明书

技术领域

本申请涉及轨道交通齿轮箱领域，尤其是涉及一种轴承游隙调整方法、齿轮箱及预制垫片。

背景技术

轴承是齿轮箱例如地铁齿轮箱的关键部件，轴承寿命对齿轮箱性能有着重要的影响，而轴承轴向游隙是影响轴承寿命的重要技术参数，直接影响到轴承的载荷分布、振动、噪音、摩擦、温升、使用寿命和机械运转精度。

当前，地铁齿轮箱装配主要有3种轴承轴向游隙调整的方法：实配(俗称配磨)调整和采用可剥离式垫片进行调整。

实配调整法是传统的调整方法，在地铁齿轮箱发展初期应用较多，根据装配实测尺寸对调整垫或零件进行配磨，实现轴承游隙的控制，该调整精度会受制于配磨加工的精度，同时配磨耗时长以及装配效率低，适用于单台套或小批量装配的地铁齿轮箱中。

可剥离垫片是由精密金属箔层叠粘结而成，使用时可以根据尺寸需要随意剥离，该方法使用成本很高，适用于高精度要求的地铁齿轮箱中。

发明内容

本申请的第一目的在于提供一种轴承游隙调整方法，以获得高装配效率和低使用成本。

本申请的第二目的在于提供一种齿轮箱，由以上轴承游隙调整方法获得。

本申请的第三目的在于提供一种预制垫片，以获得高装配效率和低使用成本。

第一方面，本申请提供一种轴承游隙调整方法，用于轴系装配，所述轴系包括：

定位表面；

轴构件；

轴承，包括与所述定位表面配合的外圈和与所述轴构件配合的内圈；

定位构件和调整构件，所述调整构件由所述定位构件所定位；

所述轴承游隙调整方法包括：

计算步骤：建立尺寸链，将所述调整构件的对应所述尺寸链中的一环定义为调整环，利用增环之和与减环之和的差值计算所述调整环的范围；

修正步骤：计算所述轴承的所述外圈和所述内圈因配合而引起的轴向尺寸变化量l，将所述轴向尺寸变化量l根据所述轴承的数量加和到所述调整环的范围，获得理论厚度范围；

调整步骤：利用预制垫片形成所述调整构件，所述预制垫片具有多个预制厚度；

定义范围集合，所述范围集合包括由所述预制厚度进行组合而获得的厚度值；所述范围集合将所述调整构件的理论厚度范围覆盖。

这里所述的“覆盖”是指，范围集合中包括与理论厚度范围的下限值相同的厚度值，以及与理论厚度范围的上限值相同的厚度值，并且范围集合还包括多个位于理论厚度范围的下限值和上限值之间的厚度值，这些厚度值均是在实际生产过程中，调整构件所可能被要求的用于调整轴承游隙的厚度值。

因此，利用以上轴承游隙调整方法，一方面通过将计算轴承的轴向尺寸变化量l作为修正纯尺寸链计算方式的修正手段，使得获得的理论厚度范围更为精确，另一方面，以如上范围集合将理论厚度范围覆盖，使得在实际生产过程中，调整构件的厚度能够满足理论厚度范围的调整需求。

优选地，所述调整步骤还包括：

所述范围集合由两个所述预制垫片进行组合后所获得的厚度值组成。

两个预制垫片的组合可以是两个具有相同预制厚度的预制垫片的组合，当然也可以是两个具有不同预制厚度的预制垫片的组合。而两个预制垫片在使用数量上具有较大优势，相对于单个预制垫片而言，单个预制垫片在满足相同的理论厚度范围的调整需求时，会使得预制厚度较大并且预制垫片的规格较多，而相对于更多预制垫片而言，可能会导致齿轮箱内的润滑油经由预制垫片之间泄漏的风险难以控制。

优选地，所述范围集合内的所述厚度值以预定增量形成递增。

以如上方式形成的范围集合，能够在减少所需的预制厚度的数量，即减少预制垫片的规格的情况下，仍能够充分满足轴承游隙的调整需求。

优选地，所述预制厚度中的至少部分所述预制厚度以所述预定增量形成递增。

以如上方式提供预制厚度能够显著减少预制垫片的规格。例如，在已知理论厚度范围为Jmm～Kmm、预定增量为pmm的情况下，以理论厚度范围的上限值Kmm为例，考虑到通过两张预制垫片叠加获得该上限值Kmm，那么预制垫片的一个规格可以为该上限值的一半，即0.5Kmm(一个预制厚度为该上限值的一半)。

那么当所需求的轴承游隙调整厚度为(K－p)mm时，利用与0.5Kmm按照pmm形成递增的(0.5K－p)mm规格的预制垫片，仅需将该规格的垫片与已有的0.5Kmm规格的预制垫片叠加即可获得(K－p)mm这一厚度值。这样便大大减少了所需要的预制垫片的规格。

优选地，所述预制厚度中的除以所述预定增量递增的部分所述预制厚度外的其余所述预制厚度以所述预定增量的整数倍形成递增。

利用如上方式提供预制厚度，能够进一步减少预制垫片的规格。

优选地，所述预定增量为0.05mm。

0.05mm是适用于齿轮箱领域尤其是轨道交通齿轮箱领域的优选预定增量，此外，提供0.05mm的预定增量，使得在预制垫片组合的过程中能够获得完整数值，因此进一步减少预制垫片的规格。

优选地，所述修正步骤包括：

所述定位表面与所述外圈形成过盈配合，所述轴构件与所述内圈形成过盈配合；

利用《GB/T5371—2004过盈配合的计算和选用》分别计算作为包容件的所述内圈的外径的扩大量以及作为被包容件的所述外圈的外径的缩小量；

由所述扩大量减去所述缩小量之差，获得所述轴承的直径的变化量Δd；

利用l＝Δd/(2tanθ)计算所述轴向尺寸变化量，其中θ为轴承的公称接触角。

以上步骤相当于将轴向尺寸变化量l的求得过程转换为求得轴承的直径的变化量Δd，如此能够利用已知的轴承的参数，即公称接触角，更为便捷地获知轴向尺寸变化量l。《GB/T5371—2004过盈配合的计算和选用》针对包容件和被包容件给出了明确的公式计算方式，进一步简化了轴向尺寸变化量l的获得过程。

第二方面，本申请提供一种齿轮箱，所述齿轮箱是利用如上所述的轴承游隙调整方法装配获得的。

优选地，所述齿轮箱形成为轨道交通齿轮箱。

第二方面，本申请提供一种预制垫片，用于调整轴承游隙；

所述预制垫片具有多个预制厚度；

定义范围集合，所述范围集合包括由所述预制厚度进行组合而获得的厚度值；所述范围集合包括满足用于调整所述轴承游隙的需求的厚度值；

特别地，所述范围集合内的所述厚度值以预定增量形成递增；尤其特别地，所述预制厚度中的至少部分所述预制厚度以所述预定增量形成递增；更为特别地，在所述预制厚度中的部分所述预制厚度以所述预定增量形成递增的情况下：所述预制厚度中的除以所述预定增量递增的部分所述预制厚度外的其余所述预制厚度以所述预定增量的整数倍形成递增；

特别地，所述预定增量为0.05mm。

本实施例提供的轴承游隙调整方法，将轴承配合变形考虑到地铁齿轮箱车轴的轴承轴向游隙计算中，弥补了纯零件尺寸链计算与实际的偏差，为实际应用提供了理论依据。通过采用该计算方法，获取更加准确的调整构件的选择范围，提高了装配的效率和可靠性，极大降低了制造成本。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了齿轮箱的车轴系结构的剖视图的示意图；

图2示出了图1中车轴系结构的零件尺寸链的示意图；

图3示出了图2中的尺寸链的示意图；

图4示出了车轴系结构的部分视图的示意图。

附图标记：

1-箱体；2-输出大齿轮；3-衬套；4-调整垫片；5-圆锥滚子轴承；6-车轴。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

本实施例提供的轴承游隙调整方法将结合图1至图4在以下进行具体说明。

如图1所示，图1给出了齿轮箱的部分结构(即车轴系结构)的剖视图，以下将以图1给出的这部分结构作为主要示例，对轴承游隙调整方法进行具体描述。因此，为了便于以下描述，本实施例中，将首先对图1中示出的齿轮箱的部分结构进行说明，此外，作为示例，图1中的齿轮箱可以形成为地铁齿轮箱。

如图1所示，箱体1可以形成有容纳车轴6的孔部，车轴6贯穿孔部，并由两个轴承支承在孔部内，轴承可以例如形成为圆锥滚子轴承5。如图1所示出，作为示例，圆锥滚子轴承5以“面对面”的方式(即轴承支点彼此靠近的方式)安装，它们的内圈的彼此靠近的端面分别由输出大齿轮2的轴向上的两个端面所定位，显然，输出大齿轮2安装于车轴6并位于箱体1内。通过衬套3对两个圆锥滚子轴承5的外侧定位，以右侧的圆锥滚子轴承5为例，衬套3的筒状部分插入到圆锥滚子轴承5的外圈的外侧部与箱体1之间，以在径向上对圆锥滚子轴承5进行定位；衬套3的下环形表面抵靠在圆锥滚子轴承5的外圈的右侧端面，以在轴向上对圆锥滚子轴承5的右侧进行定位。

同理，左侧圆锥滚子轴承5也利用另一衬套3进行类似的定位，该另一衬套3的上环形表面抵靠在箱体1的左侧端面上。进一步参见图1，轴承游隙可以利用图1中给出的方式进行调节，即在右侧的衬套3的上环形表面与箱体1的右侧端面之间设置有调整垫片4，通过调整调整垫片4的厚度，从而对轴承游隙进行调整。

结合图2和图3，图2给出了基于图1中的剖视图而在其上标注示意性的尺寸的示意图，图3以图2标注的示意性的尺寸为基础示出了当前的车轴系结构的尺寸链。这里将调整垫片4的纯尺寸链下的厚度被定义为基本尺寸，那么根据图3，显然，基本尺寸＝Σ增环－Σ减环，图中A1、A3和A7为减环，A2、A4、A5、A6和A8为增环，基本尺寸形成为调整环Δ。在一个示例中，按照前述计算方式，代入零件尺寸和制造公差，基本尺寸即调整垫片4的设计厚度范围。

如图4所示，图4示出了图1和图2中的一个圆锥滚子轴承5与车轴6配合的示意图。在本实施例中，圆锥滚子轴承5的内圈与车轴6之间的配合以及圆锥滚子轴承5的外圈与衬套3(即衬套3的上述筒状部分)之间的配合均为过盈配合。因此，在以上计算所获得的基本尺寸的基础上，本实施例继续考量前述过盈配合对造成的圆锥滚子轴承5的形变量，具体而言对圆锥滚子轴承5的宽度的影响。为此，本实施例依据《GB/T5371—2004过盈配合的计算和选用》(以下简称标准)所制定的标准计算轴承宽度的变化，这将在以下的描述中进行具体说明。

在实施例中，以标准所定义的“包容件”和“被包容件”对圆锥滚子轴承5、衬套3和车轴6进行划分。由于圆锥滚子轴承5的内圈与车轴6两者形成过盈配合，相对于车轴6，圆锥滚子轴承5的内圈被划分为包容件，车轴6被划分为被包容件；类似的，由于衬套3与圆锥滚子轴承5的外圈两者形成过盈配合，圆锥滚子轴承5的外圈被划分为被包容件，衬套3被划分为包容件。如此：

被包容件内径的缩小量：

包容件的外径扩大量：

其中，以上公式中，E为弹性模量，单位为N/mm

如此，利用如上所述的公式分别获得了作为被包容件的圆锥滚子轴承5的外圈的内径的缩小量以及作为包容件的圆锥滚子轴承5的内圈的外径的扩大量。Δd为前述的扩大量和缩小量的差值。因此，轴承的宽度变化值l可以按照如下方式计算：

l＝Δd/(2tanθ)

其中，以上公式中，θ为圆锥滚子轴承5的半锥角，即公称接触角。

在实施例中，根据结合压力p

根据以上所描述的特征，理论厚度范围已经通过计算得以确定，这特别有利于加快地铁齿轮箱的装配速度，即提高了装配效率。

为了便于以下的描述，将理论厚度范围的下限值定义为J，上限值定义为K，那么理论厚度范围可以表示为Jmm～Kmm，J大于0，K大于0。在此基础上，分别预制多种规格的预制垫片，多种规格的预制垫片可以在厚度上递增(关于递增方式将在随后的描述中说明)，并且设置这样一个范围集合，其包括两个预制垫片叠加的所获得的厚度值。调整垫片4的厚度在该范围集合内取值，这也就是说，调整垫片4的厚度包括同一种规格的两个预制垫片组合形成的厚度，还包括不同规格的两个预制垫片组合形成的厚度。

上述范围集合将Jmm～Kmm覆盖。这里所说的覆盖是指，上述范围集合中，包括等于Jmm的厚度值，以及等于Kmm的厚度值，以及多个位于Jmm和Kmm之间的厚度值，这些厚度值均是在实际生产过程中，调整构件所可能被要求的用于调整轴承游隙的厚度值。如此，在轴承游隙调整过程中，前述的范围集合便能够充分满足轴承游隙调整的实际需求，并使得调整过程更为高效。在实施例中，范围集合内的厚度值可以按照预定增量形成递增，这有利于减少预制垫片的规格，优选的是，预定增量为0.05mm。

进一步地，优选的是，多种规格的预制垫片中的至少部分规格的预制垫片的厚度以0.05mm(即上述预定增量)为增量形成递增，0.05mm是适用于齿轮箱领域尤其是轨道交通齿轮箱领域的优选预定增量，此外，提供0.05mm的预定增量，使得在预制垫片组合的过程中能够获得完整数值，因此进一步减少预制垫片的规格。

根据以上所描述的特征，以下将以具体数值具体说明实际应用中的一些示例。其中，在一个示例中，通过本实施例的轴承游隙调整方法进行计算，能够获得范围为1mm～1.8mm的理论厚度范围。那么预制垫片的规格可以为0.5mm、0.55mm、0.65mm、0.75mm、0.85mm和0.9mm，在这样5个预制厚度中，显然，0.5mm和0.55mm形成了以0.05mm为增量的递增，0.85mm和0.9mm形成了以0.05mm为增量的递增。而0.55mm、0.65mm、0.75mm和0.85mm则形成了以0.1mm(二倍的0.05mm)为增量的递增，也就是说，更为优选的是，多个规格的预制垫片的除按照以0.05mm为增量的递增的规格以外的其余规格，可以以0.05mm的整数倍为增量形成递增，这有利于进一步减少预制垫片的规格。

当采用两张0.5mm厚度的预制垫片时，可以获得1mm的厚度，同理当采用两张0.9mm厚度的预制垫片时，可以获得1.8mm的厚度，而在1mm和1.8mm之间，通过两张预制垫片的组合，可以获得以0.05mm增量递增的所有厚度值，即1.05mm、1.1mm…1.75mm，这些厚度值连同1mm和1.8mm，是在轴承游隙调整的过程中，所有可能需要的调整垫片4的厚度值。这使得本实施例仅通过较少规格的预制垫片便能够满足上述范围集合覆盖理论厚度范围的要求，也就是说获得的调整垫片4始终能够满足轴承游隙的调整需求。

本实施例提供的轴承游隙调整方法，将轴承过盈配合变形考虑到地铁齿轮箱车轴的轴承轴向游隙计算中，弥补了纯零件尺寸链计算与实际的偏差，为实际应用提供了理论依据。通过采用该计算方法，获取更加准确的调整垫片4的选择范围，提高了装配的效率和可靠性，极大降低了制造成本。依据该范围对调整垫片4进行如上设计，仅利用较少规格的预制垫片便极大地满足了理论厚度范围的要求，降低了预制垫片的加工量并提高了装配效率。

本实施例还提供一种齿轮箱例如地铁齿轮箱，其由以上轴承游隙调整方法装配获得，也包括如上有益效果，在此不再赘述。

本实施例还提供一种预制垫片，用于调整轴承游隙，预制垫片具有多个预制厚度。定义范围集合，预制垫片被设置为使得范围集合包括由预制厚度进行组合而获得的厚度值。其中，范围集合包括满足用于调整轴承游隙的需求的厚度值。

特别地，范围集合内的厚度值以预定增量形成递增，这使得预制垫片将具有更少的预制厚度，便于调整的同时也节约成本。尤其特别地，预制厚度中的至少部分预制厚度以预定增量形成递增，这进一步地减少了预制厚度的数量。

更为特别地，在预制厚度中的部分预制厚度以预定增量形成递增的情况下：预制厚度中的除以预定增量递增的部分预制厚度外的其余预制厚度以预定增量的整数倍形成递增，此外预定增量可以为0.05mm。如此同样进一步减少了预制厚度的数量，进一步便于调整和节约成本。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是在本申请的创新构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的保护范围内。