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山东省临清市库存积压轴承回收公司

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消除圆锥及推力调心滚子轴承啃挡边的设计改进

字体大小: - - zhuyuelei   发表于 10-03-01 21:01     阅读(138)   评论(0)     分类:
成都科华重型轴承有限公司 成都重型轴承研究所

圆锥、推力调心滚子轴承由于具有能承受径向及轴向载荷、重载荷、调心性能、高刚度等许多优点,因而在各个领域被广泛使用。

现我所、公司生产的圆锥、推力调心滚子轴承,均采用球面挡边。对圆锥滚子轴承而言(见图1),在计算内圈球面挡边曲率半径与滚子球基面曲率半径时,一般是先计算出内圈球面挡边的曲率半径ρp=OA,再计算出滚子球基面曲率半径ρ1=O'A,ρ1=k×ρp,k=0.96(各符号均采用设计方法中的代号),ρp的圆心O在轴承轴线上,ρ1的圆心O'在滚子大端直径中点C与ρp圆心O的连线上。在图1中,A点为内圈球面挡边与大挡边直径的交点,B点为设计上滚子球基面与内圈球面挡边的接触点。



在ΔO'AO中:
O'A=(O'O2+OA2-2×O'O×OA×Cos∠O'OA)1/2 ①
在ΔO'BO中:
O'B=(O'O2+OB2-2×O'O×OB×Cos∠O'OB)1/2 ②
由于OA=OB=ρp

从图中可知,∠O'OA<∠O'OB,由于∠O'OA、∠O'OB均为小于90度的值,根据余弦曲线,角度越小,余弦值越大,故 Cos∠O'OA >Cos∠O'OB, O'A <O'B,即O'至A点处的距离最短,因而在设计上轴承存在啃挡边现象。轴承啃挡边,会引起轴承的磨损和发热,影响轴承的使用寿命,严重时会发生轴承烧损。但轴承在实际加工过程中,内圈球面挡边检查应采用挡边形状样板及用滚子涂红丹着色检查,接触位置不好的、有啃挡边现象存在的,一律对内圈挡边进行返工修磨,直到接触状态良好。因而经过着色检查的轴承,一般不会存在啃挡边现象。

对推力调心滚子轴承而言(见图2),则是先计算出滚子大端球基面曲率半径ρ1=O'A,再计算出内圈大挡边曲率半径ρ2=OA,ρ2=ρ1/k,k=0.96(各符号均采用设计方法中的代号),ρ1的圆心O'在轴承轴线上,ρ2的圆心O在滚子球基面与挡边接触点A同ρ圆心O'的连接线的延长线上。这种情况下轴承在运转过程中不会发生啃挡边现象,但由于内圈大挡边的曲率半径圆心O不在轴承轴线上,也即内圈球面挡边的回转中心也绕轴承轴线旋转,形成一圆形轨迹,在实际磨削上很难达到设计要求。

为了解决以上设计中存在的问题,对圆锥、推力调心滚子轴承的各曲率半径的相互关系进行了重新推算,得到一套新的计算公式。公式的推导过程及符号意义如下:(参阅图3、图4)



图中:OB=ρ O’D=ρi ED=ρg AB=P/2 CD=Pt/2
OE=ρ-ρg O’E=ρ-ρi
符号说明:
ρg =ED=EB:滚子大端球基面曲率半径 mm
ρi =O'D: 内圈大挡边球面曲率半径 mm
ρ=OB : 计算用曲率半径mm
P=2AB : 滚子大端中点处直径 mm
Pt=2CD : 滚子大端球基面与内圈球面接触点处直径 mm
γ: 滚子轴线与轴承轴线的夹角 度
Kt : 系数
在ΔOAB中 (ρ-ρg):ρ=hx:P/2
则 hx=P×(ρ-ρg)/(2ρ) ③
在ΔO'CD中
(ρi-ρg):ρi=hx:Pt/2
hx=Pt×(ρi-ρg)/(2ρi)=Pt×(1-ρg /ρi )/2 ④
设 Kt=ρg /ρi ⑤
将公式⑤代入公式④
则 hx= Pt×(1- Kt )/2 ⑥
将公式③代入公式⑥中,得
P×(ρ-ρg)/ρ= Pt×(1-Kt)
P×ρ-P×ρg=Pt×ρ×(1-Kt)
P×ρg= P×ρ-Pt×ρ×(1-Kt)
ρg=ρ-Pt×ρ×(1-Kt)/P ⑦
在ΔOAB中
AB=P/2=OBSinγ=ρSinγ
P=2ρSinγ ⑧
将公式⑧代入公式⑦中,得
ρg =ρ-Pt×ρ×(1-Kt)/(2ρSinγ)
=ρ-Pt×(1-Kt)/(2Sinγ) ⑨
ρi=ρg/Kt ⑩

从以上图3、图4及公式的推导可得出,对圆锥滚子轴承,由于滚子球基面曲率半径ρg=ED,圆心E点在O'D连线上,故E点到内圈球面挡边各点的连线中,ED最短,因而不会发生啃挡边现象。对推力调心滚子轴承,内圈大挡边曲率半径ρi=O'D,圆心O'点在轴承轴线上,内圈球面挡边即绕轴承轴线回转,在加工工艺上可采用平形砂轮进行磨削,以达到设计要求。

我所近几年来,用以上各新公式设计的圆锥、推力调心滚子轴承的内圈球面挡边及滚子球基面,经制造交付使用后,均未发生啃挡边现象,且润滑良好,运行平稳,使用寿命长。实践表明上述公式应是可行的。

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