滾動(dòng)軸承對(duì)滾動(dòng)體的技術(shù)要求研究

毛慶霏

摘要：滾動(dòng)體技術(shù)質(zhì)量水平直接關(guān)系到滾動(dòng)軸承的精度和性能和壽命等，因?yàn)楣ぷ魅藛T需要結(jié)合軸承基本需求，全面分析滾動(dòng)體的尺寸規(guī)格和力學(xué)心梗以及疲勞壽命等方面，使其滿足滾動(dòng)軸承運(yùn)行需求，同時(shí)提升國(guó)產(chǎn)滾動(dòng)體的技術(shù)質(zhì)量水平。

關(guān)鍵詞：滾動(dòng)軸承;滾動(dòng)體;技術(shù)要求

滾動(dòng)軸承在軸承套圈內(nèi)設(shè)置滾動(dòng)體，因此實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。滾動(dòng)軸承運(yùn)行的基本條件是滾動(dòng)體，而現(xiàn)代軸承工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)也是滾動(dòng)體，如果沒有滾動(dòng)體，就無法發(fā)展?jié)L動(dòng)軸承。利用滾動(dòng)體最開始是為了代替軸承，有效降低整體摩擦，提高運(yùn)轉(zhuǎn)過程的輕便性和靈活性。而軸承還要傳遞荷載，保障定位精度，滾動(dòng)體直接決定著軸承的各種技術(shù)要求，這說明滾動(dòng)體在滾動(dòng)軸承中占據(jù)重要的地位。

一、滾動(dòng)軸承對(duì)于滾動(dòng)體尺寸和精度的要求

（一）尺寸要求

滾動(dòng)軸承對(duì)于滾動(dòng)體提出的尺寸要求包括大小和規(guī)格等方面，因?yàn)榕涮纵S承的要求是不統(tǒng)一的，因此滾動(dòng)體的大小也是不同，但是也不能毫無限制滾動(dòng)體大小，需要根據(jù)現(xiàn)代工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和通用化原則，合理規(guī)范滾動(dòng)體的尺寸，滿足整體工作需求，同時(shí)要注意減少不必要的規(guī)格。[1]

在滾動(dòng)體中嚴(yán)格要求球和滾針的尺寸規(guī)格，同時(shí)具備國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。圓錐滾子主要是在一些企業(yè)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，但是在商品化供應(yīng)過程中，在全球范圍內(nèi)具有較高的尺寸規(guī)格認(rèn)同度。發(fā)展到現(xiàn)如今，球面滾子尺寸規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化程度比較低，通常是各個(gè)企業(yè)根據(jù)不同軸承自行設(shè)計(jì)尺寸規(guī)格。

滾動(dòng)軸承用量最大的滾動(dòng)體為球，因?yàn)閭鹘y(tǒng)技術(shù)體系的影響，導(dǎo)致當(dāng)前的主導(dǎo)地位仍舊是英制尺寸。例如在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中，球直徑的英制尺寸占據(jù)54%以上的比例。為了更好的接軌于國(guó)際計(jì)量單位，在標(biāo)準(zhǔn)中逐漸實(shí)現(xiàn)了英制尺寸的公制化。

一些軸承為了提高最大承載力，利用非標(biāo)滾動(dòng)體。但是非標(biāo)不能成為主流，需要結(jié)合用戶要求完成軸承設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制造滾動(dòng)體。只有實(shí)現(xiàn)尺寸規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化，才可以保障滾動(dòng)體產(chǎn)品符合技術(shù)生產(chǎn)特生，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。

（二）精度要求

滾動(dòng)軸承屬于精密性機(jī)械產(chǎn)品，最高公差等級(jí)的2級(jí)向心軸承內(nèi)徑公差為標(biāo)準(zhǔn)公差，最低公差等級(jí)的推力軸承內(nèi)徑公差處于IT7～I(xiàn)T8之間，主要是利用檢測(cè)量規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)塊公差。軸承對(duì)于滾動(dòng)體提出較高的精度要求，例如G3球最高公差等級(jí)的球直徑變動(dòng)量意境超過了最高標(biāo)準(zhǔn)公差。滾動(dòng)軸承對(duì)于滾動(dòng)體提出的精度要求包括尺寸精度和形狀精度等，需要制定標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)嚴(yán)格規(guī)定對(duì)應(yīng)的公差項(xiàng)目和數(shù)值等。[2]

滾動(dòng)體精度直接影響到滾動(dòng)軸承運(yùn)行的靈活性，因此提出的精度要求要包含軸承旋轉(zhuǎn)精度。因此滾動(dòng)軸承具有較高的公差等級(jí)，那么就要配置較高公差等級(jí)的滾動(dòng)體。針對(duì)超高速精密主軸角主要是接觸球軸承，因此通常是選用G3球。G60以上球整體精度比較低，因此不能在軸承中利用，可以在其它工業(yè)中利用。因此要求接觸球具備更加粗放的延伸級(jí)別，這樣才可以實(shí)現(xiàn)多樣化和個(gè)性化的用途。

通常是根據(jù)球形誤差確定球的公差等級(jí)，并且根據(jù)英制尺寸反映對(duì)應(yīng)關(guān)系。例如針對(duì)G5球，球形誤差為5μin，G10球的球形誤差為10μin。換算μin為μm，，滿足固定米制尺寸的公差值，例如G10球的球形誤差為：10μin=10×0.025μm=0.25μm。滾針公差等級(jí)對(duì)應(yīng)于μm計(jì)的批直徑變動(dòng)量最大值和規(guī)值間距。

在制訂發(fā)布國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之前，各個(gè)國(guó)家對(duì)于滾動(dòng)體提出不通過的公差等級(jí)規(guī)定。而滾動(dòng)軸承通常是成組利用滾動(dòng)體。而滾動(dòng)體主要是利用成批生產(chǎn)模式。因此在滾動(dòng)體尺寸公差中不僅要嚴(yán)格要求每個(gè)滾動(dòng)體，還要要求呈批生產(chǎn)模式。不僅要求呈批尺寸變動(dòng)量，還要規(guī)定分選規(guī)值要求。利用滾動(dòng)體按規(guī)值分選作法，可以組合裝配軸承內(nèi)外滾道尺寸，提高整體工作的便捷性，同時(shí)保障軸承精度和轉(zhuǎn)速等性能質(zhì)量的一致性。如果要求兩端面作為工作滾子，那么需要嚴(yán)格分選滾子長(zhǎng)度。

二、滾動(dòng)軸承對(duì)于滾動(dòng)體承載能力和壽命的要求

（一）壓碎荷載試驗(yàn)

綜合評(píng)定滾動(dòng)體的強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能，可以利用壓碎載荷體現(xiàn)出具體的指標(biāo)。因此需要對(duì)于滾動(dòng)體實(shí)施壓碎荷載試驗(yàn)，通常是給出鋼球最小壓碎載荷值。

（二）提高表面硬度

滾動(dòng)體經(jīng)過常規(guī)淬回火之后，表面硬度要達(dá)到58HRC以上，這樣才可以保障滾動(dòng)軸承滿足基本額定載荷能力。滾動(dòng)體和套圈滾道的硬度匹配性直接影響到軸承壽命。如果滾動(dòng)體表面硬度在滾動(dòng)表面硬度以上，那么滾動(dòng)軸承具有更長(zhǎng)的壽命。這是因?yàn)楣艿拦んw具有更高的精度，如果表面硬度較高，在滾動(dòng)軸承運(yùn)行階段，可以對(duì)于滾道實(shí)施精密冷輾擴(kuò)，進(jìn)一步改善滾道精度，并且在表層形成壓應(yīng)力，從而提高滾動(dòng)軸承的疲勞壽命。通過提高滾動(dòng)體和和滾道的表面硬度，可以使軸承的抗污染壽命因此提高。因此控制滾動(dòng)體表面硬度，通常需要利用熱處理工藝控制措施。[3]

（三）表面強(qiáng)化處理

表面強(qiáng)化處理指的是高壓噴丸硬化處理鋼球表面，因此提高表面硬度，在表層形成壓應(yīng)力，使?jié)L動(dòng)軸承壽命因此提高。實(shí)施表面強(qiáng)化之后，一方面需要提高表面硬度，另一方面需要控制表面硬度，此外需要嚴(yán)格鋼球之間的硬度最大值。要求表層壓應(yīng)力分布的均勻性，同時(shí)表面向內(nèi)要呈現(xiàn)出梯度分布模式。

三、滾動(dòng)軸承對(duì)于滾動(dòng)體振動(dòng)和噪聲要求

滾動(dòng)體的數(shù)量和大小直接關(guān)系到軸承的固有振動(dòng)和噪聲。滾動(dòng)體表面形狀和表面質(zhì)量直接影響到軸承振動(dòng)和噪聲。滾動(dòng)體表面波紋度和粗糙度直接關(guān)系到滾動(dòng)軸承振動(dòng)好噪聲，如果軸承產(chǎn)生異常聲，說明滾動(dòng)體表面出現(xiàn)劃傷和磕碰傷。

為了保障軸承振動(dòng)和噪音，需要嚴(yán)格控制滾動(dòng)體圓度和波紋度等。此外需要控制滾動(dòng)體的單體振動(dòng)。開展表面強(qiáng)化處理，使表面硬度因此提高，避免發(fā)生劃傷和磕碰等問題。此外需要嚴(yán)格控制滾動(dòng)體批直徑變動(dòng)量在最小限度范圍內(nèi)。

結(jié)束語：

科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，促進(jìn)滾動(dòng)軸承發(fā)展，同時(shí)對(duì)于滾動(dòng)體技術(shù)質(zhì)量也提出更高的要求，在今后發(fā)展過程中，需要結(jié)合滾動(dòng)軸承對(duì)于滾動(dòng)體提出的技術(shù)要求，把握先進(jìn)技術(shù)發(fā)展動(dòng)向，提高滾動(dòng)體產(chǎn)品質(zhì)量。

結(jié)束語：

[1]王茂輝，湯勇，李海翔，楊平.基于Morlet小波與尺度空間的滾動(dòng)軸承故障診斷研究[J/OL].機(jī)車電傳動(dòng)：1-8[2021-06-25].

[2]全航，張強(qiáng)，邵思羽，牛天林，楊新宇.基于CNN-WaveNet的滾動(dòng)軸承剩余壽命預(yù)測(cè)[J/OL].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究：1-6[2021-06-25].

[3]劉暢，金京，王衍學(xué).基于AFOA的降噪源分離在軸承復(fù)合故障診斷中的試驗(yàn)研究[J].機(jī)電工程，2021，38（06）：681-688.

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