壓力機(jī)飛輪圓錐軸承裝配游隙的確定

秦 劍，閔建成，孫興超

（徐州鍛壓機(jī)床廠集團(tuán)公司，江蘇 徐州 221116）

壓力機(jī)飛輪圓錐軸承裝配游隙的確定

秦 劍，閔建成，孫興超

（徐州鍛壓機(jī)床廠集團(tuán)公司，江蘇 徐州 221116）

單列圓錐滾子軸承，采用“背對(duì)背”或“面對(duì)面”的方式成對(duì)安裝時(shí)，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和國際品牌廠家所推薦的軸向游隙值懸殊很大。如何根據(jù)壓力機(jī)飛輪軸承使用要求，確定一個(gè)合理的軸向游隙，本文通過實(shí)踐探索，總結(jié)了一套理論計(jì)算公式。依據(jù)該公式，可在確定軸承合理工作游隙值、安裝徑向游隙值的基礎(chǔ)上，最終計(jì)算出符合實(shí)際的軸向游隙值。

機(jī)械制造；軸向游隙值；圓錐軸承；機(jī)械壓力機(jī)

1 前言

單列圓錐滾子軸承，采用“背對(duì)背”或“面對(duì)面”的方式成對(duì)安裝時(shí)，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和國際品牌廠家所推薦的軸向游隙值，懸殊很大。如何根據(jù)壓力機(jī)飛輪軸承使用要求，確定一個(gè)合理的軸向游隙，本文通過理論計(jì)算和實(shí)踐探索，總結(jié)推導(dǎo)出了一些具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的游隙計(jì)算公式。

2 問題的提出

在大型閉式壓力機(jī)的設(shè)計(jì)制造中，飛輪通常和離合器或離合制動(dòng)器裝配在一起。當(dāng)飛輪因離合器因素需承受一定軸向力時(shí)，多選用單列圓錐滾子軸承，采用“背對(duì)背”或“面對(duì)面”的方式成對(duì)安裝。為提高軸承的承載剛性，很多廠家都采取軸承內(nèi)、外圈均加隔套的形式，見圖1所示。

這種結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了圓錐軸承的游隙，取決于內(nèi)、外隔套的厚度差（注：本文所說的內(nèi)、外隔套的厚度差，是假定內(nèi)、外隔套厚度名義尺寸相等時(shí)的厚度差）。如何確定內(nèi)外隔套的厚度差值，就成為設(shè)計(jì)制造時(shí)不可回避的問題。如果設(shè)計(jì)或安裝不當(dāng)，易造成圓錐軸承游隙不合適，將會(huì)導(dǎo)致壓力機(jī)離合器制動(dòng)器運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)軸承發(fā)熱，甚至燒損現(xiàn)象。因此，有必要研究并解決這一問題。

3 理論計(jì)算

圓錐軸承內(nèi)、外隔套厚度差的確定，也就是軸承游隙的確定。圓錐軸承游隙，可分為原始游隙、安裝游隙和工作游隙。原始游隙，指未安裝前的游隙，圓錐滾子軸承的原始游隙可視為零游隙。

圓錐軸承內(nèi)、外隔套厚度差，所確定的游隙為軸承的安裝軸向游隙，但由于圓錐軸承的結(jié)構(gòu)特性，同時(shí)也確定了軸承的安裝徑向游隙。通過查閱各種資料，比較權(quán)威的觀點(diǎn)是：軸承合理的工作游隙值，是一個(gè)比零稍小的數(shù)值，它可以保證軸承使用壽命最大。但實(shí)際使用時(shí)，保持這種理想狀態(tài)的負(fù)游隙使用軸承是很困難的。并且，負(fù)游隙量增大，疲勞壽命會(huì)顯著下降。所以，工作游隙一般應(yīng)該選擇得比零略大一些。

具體合理工作游隙的選擇，應(yīng)在原始游隙的基礎(chǔ)上，考慮因配合、內(nèi)外圈熱變形以及載荷等因素所引起的游隙變化，以使工作游隙接近于最佳狀態(tài)。作者根據(jù)多年安裝經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)計(jì)算公式如下。

3.1 合理工作游隙值ΔW的確定

合理工作游隙值的確定，主要考慮載荷、軸孔零件加工精度等因素的影響。圓錐軸承的合理工作游隙ΔW（本文特指軸承的徑向游隙）為：

式中：ΔG——載荷因素，一般取0；

ΔP——軸孔零件加工精度因素。

在生產(chǎn)實(shí)際中，由于與軸承內(nèi)孔、外圓配合的零件軸、孔的加工不可避免地存在精度誤差，因此，軸承裝配后，軸承的內(nèi)圈和外圈將會(huì)隨裝配基體產(chǎn)生變形，滾子的運(yùn)行軌道也隨之變形。為了保證滾子在軌道內(nèi)運(yùn)行通暢，需控制軸承內(nèi)外圈的軌道高度的最小值，即工作徑向游隙應(yīng)增加一個(gè)零件精度修正值ΔP。這一修正值應(yīng)滿足以下關(guān)系：

式中：Δd——軸件裝配處圓柱度的實(shí)測(cè)公差帶，Δd≤0.01mm；

ΔD——與孔件裝配處圓柱度的實(shí)測(cè)公差帶，ΔD≤0.01mm。

3.2 安裝徑向游隙值Δr的確定

安裝游隙值Δr的確定，主要在合理工作游隙值ΔW的基礎(chǔ)上，增加軸承溫升徑向游隙減小量Δu、配合徑向游隙減小量ΔC等，即：

①軸承溫升徑向游隙減小量Δu

式中：Δt——軸承內(nèi)外圈溫差，一般條件下內(nèi)圈比外圈高約5℃～10℃，當(dāng)工作溫度較高時(shí)以及軸承散熱條件不好時(shí)，可達(dá)15℃～20℃；

β——軸承鋼的線膨脹系數(shù)，β＝0.0000125（1/℃）；

d——軸承內(nèi)圈直徑；

D——軸承外圈直徑。

②配合徑向游隙減小量ΔC

式中：ε——減小系數(shù)，一般為0.7～0.9；

J1——軸承內(nèi)圈與軸零件的實(shí)際過盈量；

J2——軸承外圈與孔零件的實(shí)際過盈量。

3.3 軸承內(nèi)外圈隔套差值ΔA的確定

圓錐軸承內(nèi)、外圈隔套厚度差的確定，即軸承安裝軸向游隙值ΔA的確定，主要在合理軸向工作游隙值Δa的基礎(chǔ)上，疊加軸承溫升軸向游隙減小量Δa′，即：（成對(duì)軸承“背對(duì)背”布置時(shí)，取“－”；“面對(duì)面”布置時(shí)，取“＋”）

①軸承徑向游隙決定的軸向游隙值Δa圖2為圓錐軸承游隙示意圖，由圖可知：

式中：α——接觸角；

e——常數(shù)（軸承尺寸表中記載）。

②溫升對(duì)軸承軸向游隙值的影響Δa′ˊ

Δa′＝ΔtβL1

式中：L1——軸承內(nèi)圈隔套厚度。

3.4 按照以上公式實(shí)際計(jì)算

以圖1所示的普通精度級(jí)32052圓錐軸承為例，理論計(jì)算過程見表1所示。

最后計(jì)算結(jié)果顯示，軸承內(nèi)、外圈隔套厚度差，即軸承安裝軸向游隙值ΔA:

4 實(shí)踐探索

在實(shí)際裝配中，按照計(jì)算出的隔套差值，大部分軸承裝配后使用良好，但有的卻出現(xiàn)發(fā)熱、噪聲等問題，這主要和軸承的品質(zhì)有關(guān)。

如：國際品牌SKF軸承，在其《圓錐滾子軸承的安裝》說明書中，明確規(guī)定“若無具體說明，將軸向游隙調(diào)整在+0.02～+0.10mm（+0.0008～+0.004″）的范圍”。而另一家國內(nèi)知名軸承廠，就32052軸承的軸向游隙，建議控制值為0.40mm。

5 結(jié)論

在軸承實(shí)際裝配中，要考慮國際不同品牌、國內(nèi)不同生產(chǎn)廠家的軸承品質(zhì)差異，先通過理論計(jì)算值進(jìn)行試裝，然后再根據(jù)裝配效果進(jìn)行調(diào)整，最終確定出不同品牌軸承的工作游隙值。

表1 32052圓錐軸承安裝游隙值計(jì)算

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008-02.

[2]NSK滾動(dòng)軸承綜合樣本.日本精工株式會(huì)社.

[3]李黎明，等.雙點(diǎn)壓力機(jī)中偏心套偏心距的加工和高效測(cè)量法.鍛壓裝備與制造技術(shù)，2008，43（6）:44-45.

[4]尹吉磊.雙點(diǎn)壓力機(jī)同步校正方法的理論探討與實(shí)踐.鍛壓裝備與制造技術(shù)，2007，42（5）:46-48.

Confirmation of fitting clearance for conical bearing in press

QIN Jian，MIN Jiancheng,SUN Xingchao
（Xuzhou Metalforming Machine Tool Group Co.,Xuzhou 221116，Jiangsu China）

A set of theoretical formula has been summed up in the text through practice.By use of the formula,the reasonable value of work and the radial clearances for conical bearings have been determined.Finally,the realistic value of the axial clearance has been gained.

Axial clearance；Conical bearing；Mechanical press

TG315.5

B

1672－0121(2011)04－0042－03

2011-03-29

秦 劍（1971-），男，高工，從事機(jī)械壓力機(jī)的工藝工裝設(shè)計(jì)及制造