承重400～500t超重型超精密滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)及制造

王偉順， 陳棟梁， 運(yùn)同樹(shù)， 吳鵬

（齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司，黑龍江齊齊哈爾161005）

1 引 言

主軸是主軸箱中的精密零件，其精度與穩(wěn)定性均直接影響機(jī)床的整體精度。主軸支承在大型滾動(dòng)軸承上，為保證其精度與穩(wěn)定性，軸承的載荷與精度必須滿足使用要求，目前國(guó)內(nèi)公知的大型軸承一般承載重量均在300t左右，而筆者公司開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的機(jī)床承載重量在400t 以上，因此我們?cè)O(shè)計(jì)并制造了承載在400～500t 的超重型、超精密滾動(dòng)軸承。我們?cè)谠O(shè)計(jì)軸承零件時(shí)進(jìn)行了詳細(xì)的受力分析、計(jì)算與校核，并由分公司北京天馬軸承有限公司進(jìn)行制造。經(jīng)檢測(cè)，軸承端面徑跳精度在0.01mm 以內(nèi)，有效地保證了機(jī)床整體的各項(xiàng)精度與穩(wěn)定性?，F(xiàn)以型號(hào)為NNU49/1250K/SPW33 的軸承的設(shè)計(jì)進(jìn)行一下介紹。

2 主軸軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算

主軸軸承的設(shè)計(jì)是根據(jù)大型機(jī)床的開(kāi)發(fā)而進(jìn)行的，因此軸承在設(shè)計(jì)上外形尺寸就會(huì)受到一定的限制，通常為了使軸承類(lèi)零件能夠與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品通用，我們都會(huì)按照國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的外形尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于承載重量在400～500t 的滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)，我們首先需要擬定出軸承的主要參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行軸承負(fù)荷計(jì)算、軸承相關(guān)尺寸計(jì)算、裝滾子缺口尺寸的確定等，并通過(guò)軸承材料的選擇完成整個(gè)設(shè)計(jì)工作。

（1）參數(shù)的擬定

軸承精度為P4 級(jí)，承重400～500t；轉(zhuǎn)速80r/min。

確定軸承型號(hào)：NNU49/1250K/SPW33

軸承外形尺寸：d=1250，D=1630，B=375，r=9.5mm

主參數(shù)選?。簼L動(dòng)體φ85×127，Z=43，Dpw=1445，

（2）軸承負(fù)荷計(jì)算

根據(jù)GB/T6391/ISO281∶1990 標(biāo)準(zhǔn)：

根據(jù)GB/T4662－2003/ISO79∶1987 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算

根據(jù)計(jì)算，軸承能夠達(dá)到承重500t 的要求，目標(biāo)函數(shù)選取合理。軸承相關(guān)尺寸計(jì)算：

裝滾子缺口尺寸：

3 軸承材料的選擇

（1）根據(jù)軸承零件的有效壁厚（含車(chē)加工留量），此軸承內(nèi)、外圈有效壁厚分別為55mm 和50mm；我公司熱處理淬透性的要求內(nèi)、外圈采用GCr15SiMo，使用該材料可以很好地保證零件硬度要求及機(jī)械性能，同時(shí)軸承套圈的熱處理穩(wěn)定性最佳。

（2）滾動(dòng)體材料根據(jù)其尺寸也選用GCr15SiMo，既可保證其淬透性又可保證其內(nèi)部組織的穩(wěn)定性。

（3）保持器材料選用ZQAl9-4，該材料有較高的硬度和韌性；實(shí)驗(yàn)室材料試驗(yàn)對(duì)比（與ZHPb59-1 普通軸承保持架用材料）。

根據(jù)軸承使用環(huán)境和工況，我們采用ZQAl9-4 材料，可以很好地適應(yīng)要求。

表1

NNU49/1250K/SPW33 軸承在完成設(shè)計(jì)工作后，在專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)軸承零件的分公司進(jìn)行制造，并在4 個(gè)月內(nèi)完成了軸承的制造工作，通過(guò)各項(xiàng)精度的驗(yàn)證，筆者公司生產(chǎn)的軸承在尺寸精度上與國(guó)外同類(lèi)軸承產(chǎn)品沒(méi)有區(qū)別，而回轉(zhuǎn)精度卻超過(guò)了國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品。這說(shuō)明我公司已具有承擔(dān)超大型軸承的制造能力。

4 結(jié) 語(yǔ)

筆者公司為某公司生產(chǎn)的HT400 機(jī)床配備了自行設(shè)計(jì)的主軸軸承，在負(fù)荷狀態(tài)下各項(xiàng)精度符合設(shè)計(jì)及使用要求，經(jīng)過(guò)近一年半的使用測(cè)試，軸承的運(yùn)行狀態(tài)良好，這說(shuō)明我們的設(shè)計(jì)計(jì)算是合理的，該類(lèi)軸承以往都必須通過(guò)高價(jià)進(jìn)口，才能滿足大型機(jī)床的開(kāi)發(fā)需求，而筆者公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的軸承價(jià)格僅是國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的一半。同時(shí)也為公司創(chuàng)造了可觀的利潤(rùn)。

［1］ 唐金松.簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2009.

［2］ 聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：第四卷［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［3］ 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)組.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)：第二冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1980.