重載深溝球軸承設計

王多亮，山 鷹，葉長偉

（1.哈爾濱軸承集團公司 技術中心，黑龍江 哈爾濱 150036；2.哈爾濱軸承集團公司 經營發展部，黑龍江 哈爾濱150036；3.哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

某型車后橋變速箱中以往使用圓柱滾子軸承作為支撐件，經實踐證明圓柱滾子軸承不能真正滿足車輛對軸承高速性能的要求，常出現溫升過高的現象，導致車輛無法正常行駛。普通深溝球軸承具有結構簡單、容易達到較高精度、摩擦系數小、適于高速運轉等優點，但其承載能力不能滿足重型卡車后橋變速箱軸承的要求。為滿足軸承重載及高速性能要求，對深溝球軸承進行革新性設計，制造了重載型深溝球軸承產品，該產品大幅度提高了原有深溝球軸承的承載能力。

2 設計原理

該類軸承的設計理念是在外形尺寸滿足接口尺寸的要求下，充分利用內部空間，通過增加鋼球直徑和鋼球數量來提高軸承的承載能力，并且保持了深溝球軸承的高速性能，同時還具有結構緊湊和良好支撐剛性等特點。以深溝球軸承6212為例，普通深溝球軸承與重載深溝球軸承結構見圖1 。

圖1 普通及重載深溝球軸承結構對比

2.1 滾動體尺寸選取

為提高軸承的承載能力，通常選取的鋼球直徑比普通深溝球軸承用鋼球直徑大1～2檔，數量多3～4粒。普通深溝球軸承在選取鋼球的尺寸時要考慮軸承的內徑、外徑、內、外圈寬度、鋼球所在中心圓直徑及填球角大小，使填球角保持在合適的范圍內，便于合套。重載深溝球軸承采用新的設計方案，避免了填球角對軸承鋼球數量的限制，可以不必過多地考慮填球角的影響。在6212外形尺寸許可的范圍內綜合考慮軸承鋼球直徑和數量。重載及普通結構深溝球軸承6212所選取的鋼球直徑及數量見表1 。

表1 重載及普通6212軸承鋼球尺寸及數量

從表1 可以看出，重載BL212比普通結構深溝球6212鋼球直徑大一檔，鋼球數量多 4 粒。

2.2 保持架設計

保持架是軸承的重要組成部件之一。保持架的作用將鋼球等距離分開，改善軸承內部載荷分配和潤滑性能。普通6212保持架是兩片相同結構的沖壓浪形架通過圓頭鉚釘進行鉚合，在完成鉚合后，兩片保持架緊貼在一起，結構見圖2 。

圖2 普通6212浪形保持架

重載型深溝球軸承BL212同樣采用兩片相同結構的沖壓浪形架，通過鉚釘鉚合而成，見圖3 。但是為了增加內部空間，鉚釘采用特殊結構的鉚釘——片狀支撐式鉚釘，見圖4 。該結構鉚釘鉚合時兩片浪形保持架沒有直接接觸，中間由片狀鉚釘支承鉚合，大大增加了軸承的內部空間，使所使用的鋼球直徑增大一檔，數量增加4粒，從而提高了軸承的承載能力。結構見圖5 。

圖3 重載型BL212浪形保持架

圖4 重載型BL212片狀支撐式鉚釘

圖5 重載型BL212保持架鉚合成型

2.3 軸承裝配

由于鋼球數量的增加，填球角過大，現有的裝球方式無法滿足需要。從設計角度設計了裝球缺口，見圖6 。重載型軸承BL212共有14粒鋼球，其中11粒鋼球以錛球的方式安裝到軸承內、外圈之間，其余3粒鋼球通過裝球缺口安裝到軸承內。裝球缺口的存在保證了全部鋼球順利地安裝到內、外滾道之間，滿足了裝配的要求。

圖6 安裝缺口

3 承載能力對比

重載及普通軸承6212額定載荷見表2 。

表2 重載及普通軸承6212載荷對比

從表2 中可以發現，與普通型軸承6212相比，重載型軸承的額定靜載荷提高了53%，額定動載荷提高了37%，滿足了汽車后橋變速箱對軸承承載能力的要求，同時又保持了深溝球軸承具有的高速性能。

4 結束語

從理論計算分析和用戶的反饋來看，重載型深溝球軸承BL212的設計既滿足了用戶對軸承高速性能的要求，同時又滿足了用戶對軸承徑向承載能力的要求。普通的深溝球軸承可以承受以徑向載荷為主的聯合載荷，在轉速較高、載荷不大、不宜采用推力球軸承時，也可用來承受純軸向載荷。重載型深溝球軸承由于裝球缺口的存在不宜承受軸向載荷。在工況要求高速及徑向載荷較大時可考慮使用重載型深溝球軸承。