推力調(diào)心滾子軸承設(shè)計(jì)方法探討

郭　帥（洛陽(yáng)LYC軸承有限公司技術(shù)中心,河南　洛陽(yáng)　471039）

推力調(diào)心滾子軸承設(shè)計(jì)方法探討

郭帥
（洛陽(yáng)LYC軸承有限公司技術(shù)中心,河南洛陽(yáng)471039）

摘要：本文側(cè)重對(duì)調(diào)心滾子軸承方式進(jìn)行了基礎(chǔ)研究，并對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題與解決對(duì)策進(jìn)行闡述。主要目的是為了能夠完成對(duì)推力調(diào)心滾子軸承的技術(shù)優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：推力軸承;調(diào)心滾子軸承;參數(shù);設(shè)計(jì)

推力調(diào)心滾子軸承具有座圈滾道球面與軸承中心軸一致的點(diǎn)的球面，為此，應(yīng)當(dāng)具有自動(dòng)調(diào)心能力。其在對(duì)軸度以及軸繞曲方面缺少敏感性的特征。調(diào)心滾子軸承本身具有在外圈以及軸承座殼提空不宜采用過(guò)盈配合的特征。對(duì)于調(diào)心滾子軸承的安裝軸向游隙，可用軸頸上的調(diào)整螺母、調(diào)整墊片和軸承座孔內(nèi)的螺紋，或用預(yù)緊彈簧等方法進(jìn)行調(diào)整。本文針對(duì)推力調(diào)心滾子軸承設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了綜合分析。

1　座圈設(shè)計(jì)部分

1.1座圈設(shè)計(jì)中的球面滾道以及非裝配端面直徑設(shè)計(jì)

假設(shè)球面滾道與非裝配端面之間形成的直徑為d2，其中，d2通過(guò)公式可以表示為：

d2=D-2Kd（D-d）

上文當(dāng)中的Kd取值可以從下表當(dāng)中進(jìn)行選擇：

表1

為此上式可以寫成為D-d2=2Kd（D-d）

這其中的限制條件（a）當(dāng)中Sw則可以通過(guò)公式SW=D-d2≥0.05

（D-d）來(lái)表示。

通過(guò)上式可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Kd值超過(guò)了0.025就可以達(dá)到限制性條件。

這也就是上式當(dāng)中問(wèn)題所在，為此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以適當(dāng)將Kd的值控制在較大的范圍當(dāng)中即可。

1.2球面滾道以及內(nèi)徑d1之間的基準(zhǔn)端面高度H2設(shè)計(jì)分析

假設(shè)上述內(nèi)容當(dāng)中的h2可以通過(guò)公式：

h2=Kh（D-d）

進(jìn)行表示；

可上述式中的Kh需要通過(guò)表1進(jìn)行取值，則這個(gè)時(shí)候在限制條件下h2≥0.05（D-d），通過(guò)這種方式不難發(fā)現(xiàn)，上式當(dāng)中的Kh在取值的過(guò)程中只要能夠超過(guò)0.05則就能夠達(dá)到實(shí)際要求。這時(shí)候的，這也就是本文當(dāng)中的主要問(wèn)題。為此，在對(duì)Kh進(jìn)行取值的過(guò)程中可以在0.05-0.07的范圍中。

需要注意的是Kd以及Kh在進(jìn)行取值的時(shí)候，無(wú)論其取值范圍為多少，最終還是需要被限定在限制性條件當(dāng)中，并基于此進(jìn)行取值檢驗(yàn)。

2　滾子設(shè)計(jì)

2.1接觸角設(shè)計(jì)公式

接觸角主要指的是滾子素線在于座圈滾道兩者之間的接觸點(diǎn)上的切線以及軸承軸心線方面產(chǎn)生的夾角：A=arctg(d2-d1)/(C-h2)

2.2接觸角夾角β設(shè)計(jì)公式

2.3滾子的端面之間產(chǎn)生的長(zhǎng)度Lwe

滾子端面大小之間產(chǎn)生的長(zhǎng)度通常情況下并不涵蓋球形端面實(shí)際的高度情況，其在進(jìn)行取值的過(guò)程中精度一般需要控制在0.001。

2.4滾子直徑端面之間的距離取值與設(shè)計(jì)公式:L2=0.5Lwe-Rsinβ;L1=Lwe-L2

通過(guò)上述當(dāng)中的設(shè)計(jì)公式可以發(fā)現(xiàn)，因?yàn)椴捎肔we公式計(jì)算則取值能夠縮減0～0.5左右，這種情況下L2在進(jìn)行取值的時(shí)候則能夠降低0～0.25，能夠到軸圈最小壁厚。這個(gè)過(guò)程中因?yàn)長(zhǎng)1本身同樣會(huì)降低0～0.25。為此，Lwe需要在L1本身得到確定之后再進(jìn)行設(shè)計(jì)。除此之外，滾子絕對(duì)不會(huì)存在滾子軸向放線上，并突出座圈滾道。為此，發(fā)生問(wèn)題通常情況下會(huì)L1L2的設(shè)計(jì)方面，也就是在設(shè)計(jì)的過(guò)程中一定忽略了一些要素。

如在下圖1當(dāng)中，其中點(diǎn)A則表示的額是滾子圓弧素線產(chǎn)生弦長(zhǎng)中點(diǎn)，其中B點(diǎn)則表示的額是接觸點(diǎn)。也就是圓弧素線當(dāng)中的中點(diǎn)位置。這當(dāng)中的O2表示的而是左權(quán)滾道曲率中心，其中O3則表示的是滾子素線產(chǎn)生的曲率中心。

因?yàn)镽、Lwe在取值上并不相同，兩者之間的取值差異可能相差在幾微米或者是幾毫米之間。因此這種差異可以被忽略掉。同時(shí)，因?yàn)樽υ谶M(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)候已經(jīng)確定，滾子與座圈之間產(chǎn)生的接觸點(diǎn)，以及滾子最大直徑等的實(shí)際位置也已經(jīng)設(shè)計(jì)完成，當(dāng)軸圈也確定的情況下就能夠?qū)ι鲜霎?dāng)中相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行解決。

3　軸圈設(shè)計(jì)

軸圈總高度為h5,取值精度為0.5，滾道最小直徑為d5，取值精度為0.001，具體表示為

根據(jù)h5計(jì)算可知，滾子小端一定在軸圈滾道范圍內(nèi)。基于h5取值精度為0.5，若將0.5舍去將會(huì)出現(xiàn)滾子小端凸出軸圈滾道現(xiàn)象，若將0.5選擇入而不舍去，將會(huì)避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象。但與此同時(shí)若將0.5入，則會(huì)造成座圈徑向壁厚變小，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)上述分析條件的滿足。下面將基于此進(jìn)行取值精度為0.1計(jì)算的設(shè)計(jì)對(duì)比分析。

4　設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例綜合分析

針對(duì)上述中內(nèi)容進(jìn)行討論發(fā)現(xiàn)，一些細(xì)節(jié)性問(wèn)題還是會(huì)影響到推力調(diào)心滾子軸承設(shè)計(jì)，其中294當(dāng)中的設(shè)計(jì)計(jì)算在與原設(shè)計(jì)之間就存在對(duì)比差異性，這通過(guò)對(duì)比表2可以發(fā)現(xiàn)兩者之間的區(qū)別情況。

表3

5　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文針對(duì)推力調(diào)心滾子軸承設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，首先對(duì)座圈設(shè)計(jì)部分進(jìn)行了闡釋，并對(duì)座圈球面滾道與座圈非裝配端面之間產(chǎn)生的直徑、與高度等的設(shè)計(jì)公式進(jìn)行了分析。同時(shí)，分析了滾子接觸角以及相關(guān)要素內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上對(duì)軸圈完成了設(shè)計(jì)分析。通過(guò)上述中內(nèi)容可以詳盡了解調(diào)心滾子軸承的設(shè)計(jì)方法，希望能夠通過(guò)本文對(duì)未來(lái)的工作開展提供一些幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]李林位，高曉峰.風(fēng)電機(jī)組主軸軸承疲勞壽命分析與數(shù)值模擬[J].洛陽(yáng)軸承研究所,2013（23）：234-235.

[2]何慧華，蓋得文.推力調(diào)心滾子軸承設(shè)計(jì)方法[Z].洛陽(yáng):洛陽(yáng)軸承研究所,2013.