雙列圓錐滾子軸承隔圈計算及配制方法

馮西友，王兆亮，張明月，呂克明

（山推工程機(jī)械股份有限公司，山東 濟(jì)寧 272073）

圓錐滾子軸承具有可承受徑向載荷及軸向載荷，承載能力大且便于安裝和拆卸等特點(diǎn)，在傳動系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用。由于單個圓錐滾子軸承只能承受單向軸向力，為改善其受力情況，往往成對使用。對于這種成對使用的圓錐滾子軸承，為避免由于裝配誤差、過盈配合、熱變形等造成的游隙損失導(dǎo)致軸承被擠死［1］，需要在軸承的內(nèi)圈之間或外圈之間設(shè)計隔圈以保證其軸向間隙。本文針對常用的幾種圓錐滾子軸承組合形式，介紹了隔圈寬度的計算方法和內(nèi)、外隔圈配制的方法及流程。

1 “背對背”組合軸承隔圈的計算及配制方法

“背對背”組合是指圓錐滾子軸承外圈大端面相對的一種軸承組合方式，如圖1所示。該類軸承一般是固定外擋圈，配制內(nèi)隔圈。

圖1 “背對背”組合示意圖

1.1 “背對背”組合軸承內(nèi)隔圈寬度尺寸及上下偏差計算

計算內(nèi)隔圈寬度基本尺寸

式中 L0_n——內(nèi)隔圈寬度基本值；

T1_b、T2_b——單個圓錐滾子軸承實際寬度；

B1_b、B2_b——單個圓錐滾子軸承內(nèi)圈寬度；

W——外擋圈寬度。

計算軸承所需的軸向內(nèi)部游隙

式中 Δa——軸向內(nèi)部游隙；

Δr——徑向內(nèi)部游隙；

α—— 接觸角，圓錐滾子軸承接觸角示意圖如圖2所示；

e—— 軸承判斷系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)軸承可按軸承手冊查得。對非標(biāo)圓錐滾子軸承

圖2 圓錐滾子軸承接觸角示意圖

計算內(nèi)隔圈寬度上偏差

式中 ΔL_nmax—— 內(nèi)隔圈寬度上偏差，文中如無特別說明，所有的偏差值均為帶有正負(fù)號的代數(shù)值，下同；

Δ1Tsmax、Δ2Tsmax—— 軸承1、軸承2實際寬度上偏差；

Δ1Bsmin、Δ2Bsmin—— 軸承1、軸承2內(nèi)圈寬度下偏差；

Δwmax——外擋圈寬度上偏差；

Δamax——軸向內(nèi)部游隙最大值。計算內(nèi)隔圈寬度下偏差

式中 ΔL_nmin——內(nèi)隔圈寬度下偏差；

Δ1Tsmin、Δ2Tsmin—— 軸承1、軸承2實際寬度下偏差；

Δ1Bsmax、Δ2Bsmax—— 軸承1、軸承2內(nèi)圈寬度上偏差；

Δwmin——外擋圈寬度下偏差；

Δamin——軸向內(nèi)部游隙最小值。

1.2 “背對背”組合軸承內(nèi)隔圈配制方法及流程

“背對背”組合軸承內(nèi)隔圈的配制方法及流程如下：

（1）加工軸承外擋圈工裝，寬度為外擋圈寬度標(biāo)準(zhǔn)值W。

（2）將兩軸承和外擋圈工裝組裝好，如圖3所示，測量組合軸承內(nèi)圈的總寬度BZ。

圖3 軸承與外擋圈工裝裝配示意圖

為保證此時的軸承處于零游隙狀態(tài)，在測量內(nèi)圈總寬度時應(yīng)施加相應(yīng)載荷，并用手轉(zhuǎn)動軸承，使?jié)L子與滾道及外圈之間有正確的接觸［2］。施加載荷的大?。篋≤90mm時，施加載荷為0.1kN，D為軸承外徑，下同；90＜D≤240mm時，施加載荷為0.3kN；D＞240mm時，施加載荷為0.5kN。

（3）分別測量單個軸承內(nèi)皮寬度B1、B2。

（4）計算未考慮軸向間隙及外擋圈公差時的內(nèi)隔圈寬度

（5）計算考慮軸向游隙時的內(nèi)隔圈寬度

式中 Ln2——考慮軸向游隙時的內(nèi)隔圈寬度；

Δasn—— 實際軸向游隙，對于“背對背”安裝的軸承，受熱時軸承游隙增大，故實際軸向游隙可取中值。

（6）測量外圈擋肩的實際寬度Ws。

（7）根據(jù)外圈擋肩的實際寬度修正內(nèi)隔圈寬度值

Ln3即是配制的內(nèi)隔圈的實際寬度值。

2 “面對面”組合軸承隔圈的計算及配制方法

“面對面”組合是指圓錐滾子軸承外圈小端面相對的一種軸承組合方式，如圖4所示。該類軸承一般是內(nèi)圈貼合，配制外隔圈。

圖4 “面對面”組合示意圖

計算外隔圈寬度基本尺寸

式中 L0_w——外隔圈寬度基本值；

T3_m、T4_m——單個圓錐滾子軸承實際寬度；

C3_m、C4_m——單個圓錐滾子軸承外圈寬度。

計算外隔圈寬度上偏差

式中 ΔL_wmax——外隔圈寬度上偏差；

Δ3Tsmax、Δ4Tsmax—— 軸承3、軸承4實際寬度上偏差；

Δ3Csmin、Δ4Csmin—— 軸承3、軸承4外圈寬度下偏差；

Δamax——軸承軸向游隙最大值。計算外隔圈寬度下偏差

式中 ΔL_wmin——外隔圈寬度下偏差；

Δ3Tsmax、Δ4Tsmax—— 軸承3、軸承4實際寬度下偏差；

Δ3Csmax、Δ4Csmax—— 軸承3、軸承4外圈寬度上偏差；

Δamin——軸承軸向游隙最小值。

“面對面”組合軸承的內(nèi)圈直接貼合，沒有內(nèi)擋圈，因此不必制作內(nèi)擋圈工裝。外隔圈的配置方法和流程與“背對背”組合軸承內(nèi)隔圈的配置方法及流程類似。

（1）將兩軸承按裝配關(guān)系組裝好，測量組合軸承外圈的總寬度CZ，如圖5所示。

圖5 測量軸承外圈總寬度

為保證軸承處于零游隙狀態(tài)，應(yīng)施加相關(guān)載荷，施加載荷的大小與配置“背對背”組合軸承內(nèi)隔圈時相同。

（2）分別測量單個軸承外皮寬度C1、C2。

（3）計算未考慮軸向間隙時的外隔圈寬度

（4）計算內(nèi)隔圈實際寬度

式中 Δasw—— 實際軸向游隙，對于“面對面”安裝的軸承，受熱時軸承游隙減小，故實際游隙宜取軸向游隙的中上值。

Lw2即是配制的外隔圈的實際寬度值。

3 計算實例

3.1 “背對背”組合軸承內(nèi)隔圈計算實例

以某型號推土機(jī)傳動系統(tǒng)用“背對背”組合圓錐滾子軸承為例，計算其內(nèi)隔圈寬度及上下偏差。組合軸承相關(guān)參數(shù)如下：

軸承1型號：GB297-30218，C3游隙，0級精度。

軸承2型號：GB297-32219，C3游隙，0級精度。

軸承外圈之間軸肩寬度20±0.05mm。

根據(jù)軸承手冊，查得軸承相關(guān)參數(shù)如表1所示［3］。

表1 軸承1、2相關(guān)參數(shù)

將上述各數(shù)據(jù)帶入相關(guān)公式，得內(nèi)隔圈寬度的基本尺寸L0_n=25mm；軸承的軸向游隙Δa=0.25～0.36mm；內(nèi)隔圈的上偏差ΔL_nmax=1.21mm；內(nèi)隔圈的下偏差ΔL_nmin=-0.2mm。

3.2 “面對面”組合軸承內(nèi)隔圈計算實例

以某型號推土機(jī)傳動系統(tǒng)用“面對面”組合圓錐滾子軸承為例，計算其外隔圈寬度及上下偏差。組合軸承相關(guān)參數(shù)如下：

軸承3、軸承4型號：GB297-30217，C3游隙，0級精度。

根據(jù)軸承手冊，查得軸承相關(guān)參數(shù)如表2所示。

將上述各數(shù)據(jù)帶入相關(guān)公式，得外隔圈寬度的基本尺寸L0_w=13mm；軸承的軸向間隙Δa=0.25～0.36mm；外隔圈寬度上偏差ΔL_wmax=1.16mm；外隔圈寬度下偏差ΔL_wmin=-0.15mm。

表2 軸承3、4相關(guān)參數(shù)

4 結(jié)束語

軸承隔圈的配制對于保證雙列圓錐滾子軸承的軸向游隙，避免軸承因裝配誤差、過盈量及熱變形等導(dǎo)致軸承擠死，提高軸承使用壽命具有重要的現(xiàn)實意義。本文對圓錐滾子軸承“背對背”、“面對面”兩種組合形式的隔圈寬度尺寸及公差的計算及隔圈配制的具體方法及流程進(jìn)行了總結(jié)，并以國內(nèi)某型號推土機(jī)用軸承為例，給出了兩類組合圓錐滾子軸承隔圈寬度及公差的計算實例，為該類軸承隔圈的設(shè)計計算、配制提供了借鑒與參考。