圓錐滾子軸承滾道直線性對(duì)軸向跳動(dòng)的影響

李滿昌，周晶瑩，孫 磊

（哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

軸向跳動(dòng)是圓錐滾子軸承的旋轉(zhuǎn)精度非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，軸承套圈滾道的形狀誤差對(duì)軸承的旋轉(zhuǎn)精度有很大影響，無(wú)論機(jī)械設(shè)備加工精度有多高，工藝多么科學(xué)，軸承零件滾道表面都不會(huì)是理想形狀，就產(chǎn)生了形狀誤差，而軸承各滾道面的形狀誤差又不是單一存在的，往往是幾種因素，如滾子精度、擋邊精度、基準(zhǔn)端面精度及滾道直線性等隨機(jī)組合在一起的共同作用，使軸承在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生軸向跳動(dòng)，其中滾子精度、擋邊精度及基準(zhǔn)端面精度是實(shí)際可控的，因此本文僅討論直線性對(duì)軸向跳動(dòng)的影響。

2 滾道直線性對(duì)軸向跳動(dòng)的影響

2.1 滾道直線性影響軸向跳動(dòng)的原因

當(dāng)圓錐軸承在規(guī)定負(fù)荷工作過(guò)程中，外圈與軸承座過(guò)盈配合靜止不動(dòng)，內(nèi)圈隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，滾子一方面繞自身軸線自轉(zhuǎn)，同時(shí)隨保持架繞主軸軸線公轉(zhuǎn)，在理想狀態(tài)直線性下，因?yàn)楣ぷ鬟^(guò)程中接觸面彈性變形的存在，內(nèi)、外滾道與滾子是線接觸如圖1，接觸很穩(wěn)定，但如果內(nèi)、外滾道直線性達(dá)不到工藝要求，就會(huì)使內(nèi)、外滾道與滾子的接觸形式變?yōu)椴灰?guī)則的單點(diǎn)或多點(diǎn)接觸，甚至某些滾子會(huì)懸空，接觸形式不穩(wěn)定如圖2，使之產(chǎn)生較大軸向跳動(dòng)，影響軸承旋轉(zhuǎn)精度及使用壽命，滾道直線性形式一般有玄線形、凹線形、凸線形、直線形等，如圖3。

2.2 滾道直線型不同形狀對(duì)軸向跳動(dòng)的影響程度對(duì)比

以32032X為例說(shuō)明，首先挑選一套各項(xiàng)精度完全符合技術(shù)要求的內(nèi)圈，然后再挑選出各項(xiàng)精度符合技術(shù)要求并滾子差統(tǒng)一的滾子，在把內(nèi)圈組件合套，調(diào)整好溝擺儀器，按技術(shù)條件選擇好負(fù)荷，抽取不同形狀直線性的外套，直線性誤差值不超過(guò)5，各20件，逐一測(cè)量并繪制曲線，繪制結(jié)果如圖4。

圖1 理想接觸示意圖

圖2 非理想接觸示意圖

圖3 滾道直線性的不同形狀圖形

圖4 不同形狀滾道產(chǎn)生的軸向跳動(dòng)對(duì)比

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，凸線形滾子比較穩(wěn)定，軸承軸向跳動(dòng)量較小，而玄線形和凹線形直線性相對(duì)來(lái)說(shuō)不穩(wěn)定，軸向跳動(dòng)量變化較大，直線形直線性居前兩種線形之間，偶有較大軸向跳動(dòng)，所以在加工過(guò)程中，滾道直線性通常選擇凸線形。

3 凸線形滾道凸度中心曲率半徑的計(jì)算

經(jīng)實(shí)踐證明，如果凸度形直線性的凸度值過(guò)大，軸向跳動(dòng)量也會(huì)超出技術(shù)要求，因此，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的理論聯(lián)系實(shí)踐，總結(jié)出了內(nèi)、外滾道凸度中心處的曲率半徑公式，如公式 1、2。

式中：

l ——滾子有效長(zhǎng)度；

φ——滾子母線與其軸線的夾角；

δm——凸度的平均值，此值為經(jīng)驗(yàn)值；

Cm——凸度中心距外圈基準(zhǔn)端面距離;

α——外滾道公稱角度。

同樣以32032X為例計(jì)算其兩滾道凸度曲率半徑，已知：

l=35.32 mm，φ=1°30、，δm=0.0035mm，Cm=18.417 mm，α=17°，

將以上參數(shù)帶入公式（1）和（2）得：

44584mm即為內(nèi)滾道凸度中心的曲率半徑，52984mm即為外滾道凸度中心的曲率半徑。

4 磨加工中滾道凸度的調(diào)整方法

磨加工滾道凸度的產(chǎn)生完全取決于砂輪最終的修整形態(tài)，本文只介紹手動(dòng)外滾道設(shè)備的調(diào)整方法，因?yàn)殡S現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)及可編程邏輯控制器的發(fā)展，目前數(shù)控磨床已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)曲線的修整模式，并且此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用到滾子軸承的加工中，操作人員只需輸入所需的技術(shù)參數(shù)，機(jī)床就能自動(dòng)的修整出所需技術(shù)參數(shù)的砂輪并能自動(dòng)補(bǔ)償誤差，不需要人為干預(yù)。

手動(dòng)設(shè)備加工滾道凸度，是通過(guò)調(diào)整修整器上金鋼筆的仰角β，利用修整砂輪過(guò)程中產(chǎn)生瞬時(shí)修整力F，使金鋼筆順著修整力F方向產(chǎn)生微小變形，微小變形使得靠近砂輪中心線的點(diǎn)去除量大，最終得到砂輪中間修整多，靠近兩端修整少的類圓弧，滾道凸度大小的控制需要一定操作經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)金鋼筆的仰角β以及瞬時(shí)修整力F合理控制，達(dá)到加工要求，修整簡(jiǎn)圖如圖5 ，修整后得到砂輪形狀如圖6 。

5 結(jié)束語(yǔ)

圓錐滾子軸承滾道凸線形直線性可以保證軸承有較低的軸向跳動(dòng)量和較好的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，同時(shí)使軸承滾道接觸面更貼合與理想狀態(tài)，使?jié)L道接觸面有更合理的受力狀態(tài)，對(duì)軸承使用壽命有重要作用，因此，在加工過(guò)程中，要科學(xué)地控制好滾道直線性。

圖5 砂輪修整簡(jiǎn)圖

圖6 修整后砂輪形狀

【1】于惠力，向敬忠，張春宜.機(jī)械設(shè)計(jì)【M】.科學(xué)出版社，2007.

【2】張世昌，李旦，高航.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)【M】.高等教育出版社，2007.

【3】成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)【M】.化學(xué)工業(yè)出版社，2007.