重載深溝球軸承設(shè)計(jì)

王多亮，山 鷹，葉長(zhǎng)偉

（1.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 技術(shù)中心，黑龍江 哈爾濱 150036；2.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 經(jīng)營(yíng)發(fā)展部，黑龍江 哈爾濱150036；3.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

某型車(chē)后橋變速箱中以往使用圓柱滾子軸承作為支撐件，經(jīng)實(shí)踐證明圓柱滾子軸承不能真正滿(mǎn)足車(chē)輛對(duì)軸承高速性能的要求，常出現(xiàn)溫升過(guò)高的現(xiàn)象，導(dǎo)致車(chē)輛無(wú)法正常行駛。普通深溝球軸承具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易達(dá)到較高精度、摩擦系數(shù)小、適于高速運(yùn)轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，但其承載能力不能滿(mǎn)足重型卡車(chē)后橋變速箱軸承的要求。為滿(mǎn)足軸承重載及高速性能要求，對(duì)深溝球軸承進(jìn)行革新性設(shè)計(jì)，制造了重載型深溝球軸承產(chǎn)品，該產(chǎn)品大幅度提高了原有深溝球軸承的承載能力。

2 設(shè)計(jì)原理

該類(lèi)軸承的設(shè)計(jì)理念是在外形尺寸滿(mǎn)足接口尺寸的要求下，充分利用內(nèi)部空間，通過(guò)增加鋼球直徑和鋼球數(shù)量來(lái)提高軸承的承載能力，并且保持了深溝球軸承的高速性能，同時(shí)還具有結(jié)構(gòu)緊湊和良好支撐剛性等特點(diǎn)。以深溝球軸承6212為例，普通深溝球軸承與重載深溝球軸承結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1 。

圖1 普通及重載深溝球軸承結(jié)構(gòu)對(duì)比

2.1 滾動(dòng)體尺寸選取

為提高軸承的承載能力，通常選取的鋼球直徑比普通深溝球軸承用鋼球直徑大1～2檔，數(shù)量多3～4粒。普通深溝球軸承在選取鋼球的尺寸時(shí)要考慮軸承的內(nèi)徑、外徑、內(nèi)、外圈寬度、鋼球所在中心圓直徑及填球角大小，使填球角保持在合適的范圍內(nèi)，便于合套。重載深溝球軸承采用新的設(shè)計(jì)方案，避免了填球角對(duì)軸承鋼球數(shù)量的限制，可以不必過(guò)多地考慮填球角的影響。在6212外形尺寸許可的范圍內(nèi)綜合考慮軸承鋼球直徑和數(shù)量。重載及普通結(jié)構(gòu)深溝球軸承6212所選取的鋼球直徑及數(shù)量見(jiàn)表1 。

表1 重載及普通6212軸承鋼球尺寸及數(shù)量

從表1 可以看出，重載BL212比普通結(jié)構(gòu)深溝球6212鋼球直徑大一檔，鋼球數(shù)量多 4 粒。

2.2 保持架設(shè)計(jì)

保持架是軸承的重要組成部件之一。保持架的作用將鋼球等距離分開(kāi)，改善軸承內(nèi)部載荷分配和潤(rùn)滑性能。普通6212保持架是兩片相同結(jié)構(gòu)的沖壓浪形架通過(guò)圓頭鉚釘進(jìn)行鉚合，在完成鉚合后，兩片保持架緊貼在一起，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2 。

圖2 普通6212浪形保持架

重載型深溝球軸承BL212同樣采用兩片相同結(jié)構(gòu)的沖壓浪形架，通過(guò)鉚釘鉚合而成，見(jiàn)圖3 。但是為了增加內(nèi)部空間，鉚釘采用特殊結(jié)構(gòu)的鉚釘——片狀支撐式鉚釘，見(jiàn)圖4 。該結(jié)構(gòu)鉚釘鉚合時(shí)兩片浪形保持架沒(méi)有直接接觸，中間由片狀鉚釘支承鉚合，大大增加了軸承的內(nèi)部空間，使所使用的鋼球直徑增大一檔，數(shù)量增加4粒，從而提高了軸承的承載能力。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5 。

圖3 重載型BL212浪形保持架

圖4 重載型BL212片狀支撐式鉚釘

圖5 重載型BL212保持架鉚合成型

2.3 軸承裝配

由于鋼球數(shù)量的增加，填球角過(guò)大，現(xiàn)有的裝球方式無(wú)法滿(mǎn)足需要。從設(shè)計(jì)角度設(shè)計(jì)了裝球缺口，見(jiàn)圖6 。重載型軸承BL212共有14粒鋼球，其中11粒鋼球以錛球的方式安裝到軸承內(nèi)、外圈之間，其余3粒鋼球通過(guò)裝球缺口安裝到軸承內(nèi)。裝球缺口的存在保證了全部鋼球順利地安裝到內(nèi)、外滾道之間，滿(mǎn)足了裝配的要求。

圖6 安裝缺口

3 承載能力對(duì)比

重載及普通軸承6212額定載荷見(jiàn)表2 。

表2 重載及普通軸承6212載荷對(duì)比

從表2 中可以發(fā)現(xiàn)，與普通型軸承6212相比，重載型軸承的額定靜載荷提高了53%，額定動(dòng)載荷提高了37%，滿(mǎn)足了汽車(chē)后橋變速箱對(duì)軸承承載能力的要求，同時(shí)又保持了深溝球軸承具有的高速性能。

4 結(jié)束語(yǔ)

從理論計(jì)算分析和用戶(hù)的反饋來(lái)看，重載型深溝球軸承BL212的設(shè)計(jì)既滿(mǎn)足了用戶(hù)對(duì)軸承高速性能的要求，同時(shí)又滿(mǎn)足了用戶(hù)對(duì)軸承徑向承載能力的要求。普通的深溝球軸承可以承受以徑向載荷為主的聯(lián)合載荷，在轉(zhuǎn)速較高、載荷不大、不宜采用推力球軸承時(shí)，也可用來(lái)承受純軸向載荷。重載型深溝球軸承由于裝球缺口的存在不宜承受軸向載荷。在工況要求高速及徑向載荷較大時(shí)可考慮使用重載型深溝球軸承。