圓錐滾子軸承大擋邊結構對潤滑性能的影響

鄭文奎，吳麗麗，謝蘭萍

(甘肅海林中科科技股份有限公司，甘肅 天水 741018)

符號說明

B——內圈公稱寬度，mm

C——外圈公稱寬度，mm

d——軸承公稱內徑，mm

d2——內圈大擋邊直徑，mm

D——軸承公稱外徑，mm

T——軸承公稱寬度，mm

1 問題的提出

隨著對軸承壽命、可靠性等要求的逐步提高，國內、外眾多軸承設計和制造專家學者都認為潤滑劑是軸承 “第五大件”。潤滑劑在滾動軸承中的主要作用為：

(1)減少摩擦，減緩磨損；

(2)形成油膜增大接觸面積，減小接觸應力；

(3)確保軸承在高接觸應力作用下長時間的正常運轉，延長疲勞壽命；

(4)消除摩擦熱，降低軸承工作表面溫度，防止燒傷；

(5)防塵、防銹和防蝕。

軸承潤滑劑分為潤滑脂、固體潤滑劑和潤滑油三大類。其中，油潤滑更適于在高速和高載荷條件下工作，溫度使用范圍更寬,并且可以帶走軸承內部的摩擦熱，散熱好；同時，還可以與齒輪之類的摩擦副零件共用一種潤滑劑，實行共同潤滑。單從潤滑劑使用效果而言，油潤滑較為優(yōu)越。

從理論上講，圓錐滾子軸承工作時，在潤滑油供應充分的情況下，滾子與內外圈滾道之間、滾子與內圈擋邊之間將形成一層有效的潤滑油膜，潤滑油膜能將承受極高壓力的接觸表面完全隔開，從而防止金屬表面直接接觸，減小摩擦和軸承零件間的相互磨損。但是研究資料表明[1]，大多數(shù)滾子軸承失效是由于潤滑劑供應中斷或者是不能恰當?shù)貙櫥瑒┧偷綕L動體與滾道接觸的區(qū)域，形成有效的潤滑油膜。

在某些應用場合，由于圓錐滾子軸承潤滑系統(tǒng)設計不合理、軸承結構不利于潤滑劑到達工作區(qū)域，也將導致軸承摩擦增大，溫度升高，引起一系列的軸承失效。為了使軸承潤滑更為充分，有必要對軸承潤滑系統(tǒng)進行改進，對軸承結構進行調整，使其更有利于引導潤滑油進入軸承工作區(qū)域，實現(xiàn)充分潤滑。

2 解決方法

經過分析和實踐，通過適當增大軸承內圈大擋邊外徑尺寸并在內圈大擋邊面內側設計30°左右的潤滑油引導坡面，引導更多的潤滑油進入滾子外徑面與內、外圈滾道之間和滾子球基面與內圈大擋邊工作面之間，可以有效改善軸承潤滑不充分的問題。

具體實現(xiàn)方式如圖1所示，通過對軸承大擋邊結構尺寸的改進，使?jié)櫥屯ㄟ^引導坡面與滾子球基面形成的“漏斗”流入滾子球基面與內圈大擋邊工作面之間，改善了滾子球基面與內圈擋邊工作面之間的潤滑條件，更易于在兩接觸面間形成動壓油膜。

1—外圈；2—內圈；3—滾子；4—保持架；5，6—軸承腔體；7—內圈大擋邊；8—滾子球基面；9—潤滑油引導坡面；10—內圈大擋邊工作面

3 應用實例

以非標圓錐滾子軸承568980設計為例，軸承要求外形尺寸：d=65 mm，D=150 mm，T=38 mm，B=35 mm，C=30 mm； 潤滑方式為飛濺潤滑。改進前原產品在使用過程中出現(xiàn)因潤滑不足導致的軸承早期失效，但由于受安裝部位結構和尺寸的限制，無法通過改進潤滑方式來改善軸承的潤滑條件。

經查找GB/T 273.1，發(fā)現(xiàn)非標軸承568980外形尺寸與標準軸承30314(d=70 mm，D=150 mm，T=38 mm，B=35 mm，C=30 mm)較為接近，且30314軸承的額定動、靜載荷都能滿足客戶對568980軸承的要求?？紤]到產品結構的合理性和實際生產加工的要求，套用30314軸承的內部結構對568980進行設計，其中，30314軸承的外圈、滾子和保持架可以在非標軸承568980中完全借用，只對內圈進行重新設計。針對非標軸承568980在實際運轉中存在潤滑油不足的現(xiàn)象，在常規(guī)設計基礎上，改進軸承內圈擋邊結構，將d2值增大6 mm，并在內圈大擋邊面內側設計35°的潤滑油引導坡面，改進后內圈大擋邊結構如圖2所示。

圖2 內圈大擋邊結構的改進設計

改進設計的軸承實際生產后經客戶大批量使用，有效滿足了各項使用要求，未出現(xiàn)因潤滑不足而導致的軸承失效現(xiàn)象，軸承使用壽命得以提高。