圓錐滾子軸承小擋邊鎖量的驗算公式

劉鋒，縣鵬宇

(甘肅海林中科科技股份有限公司 技術中心，甘肅 天水 741018)

符號說明

d3——內圈小擋邊直徑，mm

di——內滾道最大直徑，mm

dpmin——滾子組最小內復圓直徑，mm

dpmax——滾子組最大內復圓直徑，mm

l——滾子素線在滾子中心線上的投影長度，mm

Lc——保持架窗孔長度，mm

r1——滾子小端軸向倒角尺寸，mm

Sd3——內圈小擋邊鎖量，mm

S——保持架板厚，mm

β——內滾道素線與其中心線的夾角，(°)

δ——dpmax相對于dpmin在內圈徑向平面內的增量，mm

Δ——保持架窗孔大端寬度，mm

Δ1——保持架窗孔小端寬度，mm

ε——保持架徑向游動量，mm

εΔ——滾子在窗孔中的徑向間隙，mm

ε1——滾子在窗孔中的軸向間隙，mm

θ——保持架內側素線與其軸心線夾角，(°)

θ1——保持架窗孔壓坡角，(°)

φ——滾子素線與其中心線夾角，(°)

φ1——保持架窗孔兩壓坡面在其軸向方向夾角的一半，(°)

1 問題的提出

在圓錐滾子軸承裝配壓套時，有時會出現保持架窗孔梁已壓到位，而內組件仍然松馳，導致在使用中軸承的旋轉噪聲較大，可能發生散套，因此有必要對該問題進行分析解決。在圓錐滾子軸承設計方法中，小擋邊直徑為

2.2 tanφ)+S。

(1)

在保持架的現場加工中控制的是保持架徑向游動量ε，此時保持架窗孔小端是和滾子小端緊靠的，由于軸向定位基準和產品設計的狀態(假設滾子大、小端距保持架窗孔大，小端為0.5ε1)相比發生了變化，因此，由此種方法控制的滾子徑向間隙和文獻[1]中的規定是不相同的。另外，由于受模具精度及加工偏差的影響，圓錐滾子軸承筐形保持架窗孔長度Lc的加工偏差是較大的正偏差；而滾子長度的加工偏差是較大的負偏差，故由它們形成的滾子在窗孔中的實際軸向間隙ε1一般和產品設計的規定不一致。因此，在保持架壓坡工序前有必要對圓錐滾子軸承小擋邊鎖量進行驗算，以確保足夠的小擋邊鎖量。

2 理論推導

如圖1所示，在測量保持架徑向游動量ε時(此時滾子小端面和保持架窗孔端面接觸)，假設滾子緊靠內圈大擋邊及內滾道，則滾子組去除滾子小端軸向倒角后的最小內復圓直徑dpmin為

dpmin=dl-2×(l-r1)sinβ/cosφ。

(2)

在圖1視角下向上推動保持架使滾子大端面和保持架窗孔大端面靠緊，并且假設滾子外徑面和保持架壓坡面靠緊，推導此時滾子組去除滾子小端軸向倒角后的最大內復圓直徑dpmax相對于dpmin在內圈徑向平面內的增量δ。圖2為在滾子徑向平面內剖視圖。圖中，DC為在圖1情況下滾子保持不動，保持架向上移動后滾子圓錐面距保持架壓坡面的距離；A，B為滾子圓錐面和保持架壓坡面的接觸點。則可推導出以下各關系

圖1 滾子組最小內復圓直徑示意圖

圖2 最大內復圓直徑在滾子徑向平面內投影示意圖

tanφ1=[(Δ+εΔ)cosθ1-(Δ1+εΔ)·cosθ1]/2l=tanφcosθ1,

DA=0.5εΔ,AG=ε1sinθ,GB=ε1tanφ1=ε1tanφcosθ1,

AB=(AG2+GB2)1/2,

DC=DA+AC,

δ=2DCcosθ/sinθ1

=εΔcosθ/sinθ1+(2ε1cosθ/sinθ1)·

sin(θ1+∠GAB)(sin2θ+tan2φ·

cos2θ1)1/2。

(3)

由于dpmax=dpmin+δ，

則dpmax=di-2(l-r1)sinβ/cosφ+εΔcosθ/sinθ1+2ε1cosθ/sinθ1(sin2θ+tan2φcos2θ1)1/2·

sin (θ1+∠GAB)。

(4)

由文獻[2]可知，(4)式可化簡為

dpmax=di-2(l-r1)sinβ/cosφ+2.6εΔ+2ε1·

(x+2.2tanφ)。

由文獻[3]可知，ε=KεΔεΔ，則

dpmax=di-2(l-r1)sinβ/cosφ+2.6ε/KεΔ+2ε1(x+2.2tanφ),

(5)

式中：KεΔ根據軸承系列不同大約在0.5～0.6取值;x的取值見文獻[1]。(5)式即是用ε，ε1表示的dpmax。

圓錐滾子軸承內圈小擋邊鎖量為

Sd3=d3-dpmax。

(6)

保持架壓坡工序前可先根據保持架和滾子的實際加工情況確定滾子在窗孔中的軸向間隙，然后預設希望得到的小擋邊鎖量，從而計算出相應的保持架徑向游隙量，并做為加工的依據。

3 計算實例

以31309為例計算幾種情況下的小擋邊鎖量，結果見表1。由表1可知， 1號情況中Sd3，ε1取值和產品設計取值完全相同，但ε為負值，說明在保持架實際加工中不一定能得到產品設計的小擋邊鎖量； 2，3號說明在ε1一定的情況下，通過調整ε可以得到不同的小擋邊鎖量; 4～6號說明如果ε1超差，可以通過控制ε來修正小擋邊鎖量。

表1 31309小擋邊鎖量 mm

4 結束語

即使ε1符合產品設計要求也不一定能得到產品設計的小擋邊鎖量值。從推導出的小擋邊鎖量驗算公式可以看出，通過控制ε可以調整不同ε1下的小擋邊鎖量。大錐角滾子在窗孔中的軸向間隙ε1對小擋邊鎖量的影響是顯著的，在產品設計中小擋邊直徑應盡量往大的方向圓整。這里僅討論了ε，ε1對小擋邊鎖量的影響，至于保持架內角及壓坡角等因素對小擋邊鎖量的影響將于今后探討。