承重400～500t超重型超精密滾動軸承的設計及制造

王偉順， 陳棟梁， 運同樹， 吳鵬

（齊重數控裝備股份有限公司，黑龍江齊齊哈爾161005）

1 引 言

主軸是主軸箱中的精密零件，其精度與穩定性均直接影響機床的整體精度。主軸支承在大型滾動軸承上，為保證其精度與穩定性，軸承的載荷與精度必須滿足使用要求，目前國內公知的大型軸承一般承載重量均在300t左右，而筆者公司開發設計的機床承載重量在400t 以上，因此我們設計并制造了承載在400～500t 的超重型、超精密滾動軸承。我們在設計軸承零件時進行了詳細的受力分析、計算與校核，并由分公司北京天馬軸承有限公司進行制造。經檢測，軸承端面徑跳精度在0.01mm 以內，有效地保證了機床整體的各項精度與穩定性。現以型號為NNU49/1250K/SPW33 的軸承的設計進行一下介紹。

2 主軸軸承的設計計算

主軸軸承的設計是根據大型機床的開發而進行的，因此軸承在設計上外形尺寸就會受到一定的限制，通常為了使軸承類零件能夠與國外同類產品通用，我們都會按照國外同類產品的外形尺寸進行設計，對于承載重量在400～500t 的滾動軸承的設計，我們首先需要擬定出軸承的主要參數，并根據這些參數進行軸承負荷計算、軸承相關尺寸計算、裝滾子缺口尺寸的確定等，并通過軸承材料的選擇完成整個設計工作。

（1）參數的擬定

軸承精度為P4 級，承重400～500t；轉速80r/min。

確定軸承型號：NNU49/1250K/SPW33

軸承外形尺寸：d=1250，D=1630，B=375，r=9.5mm

主參數選取：滾動體φ85×127，Z=43，Dpw=1445，

（2）軸承負荷計算

根據GB/T6391/ISO281∶1990 標準：

根據GB/T4662－2003/ISO79∶1987 標準計算

根據計算，軸承能夠達到承重500t 的要求，目標函數選取合理。軸承相關尺寸計算：

裝滾子缺口尺寸：

3 軸承材料的選擇

（1）根據軸承零件的有效壁厚（含車加工留量），此軸承內、外圈有效壁厚分別為55mm 和50mm；我公司熱處理淬透性的要求內、外圈采用GCr15SiMo，使用該材料可以很好地保證零件硬度要求及機械性能，同時軸承套圈的熱處理穩定性最佳。

（2）滾動體材料根據其尺寸也選用GCr15SiMo，既可保證其淬透性又可保證其內部組織的穩定性。

（3）保持器材料選用ZQAl9-4，該材料有較高的硬度和韌性；實驗室材料試驗對比（與ZHPb59-1 普通軸承保持架用材料）。

根據軸承使用環境和工況，我們采用ZQAl9-4 材料，可以很好地適應要求。

表1

NNU49/1250K/SPW33 軸承在完成設計工作后，在專門生產軸承零件的分公司進行制造，并在4 個月內完成了軸承的制造工作，通過各項精度的驗證，筆者公司生產的軸承在尺寸精度上與國外同類軸承產品沒有區別，而回轉精度卻超過了國外同類產品。這說明我公司已具有承擔超大型軸承的制造能力。

4 結 語

筆者公司為某公司生產的HT400 機床配備了自行設計的主軸軸承，在負荷狀態下各項精度符合設計及使用要求，經過近一年半的使用測試，軸承的運行狀態良好，這說明我們的設計計算是合理的，該類軸承以往都必須通過高價進口，才能滿足大型機床的開發需求，而筆者公司設計生產的軸承價格僅是國外同類產品的一半。同時也為公司創造了可觀的利潤。

［1］ 唐金松.簡明機械設計手冊［M］.上海：上海科學技術出版社，2009.

［2］ 聞邦椿.機械設計手冊：第四卷［M］.北京：機械工業出版社，2010.

［3］ 機床設計手冊組.機床設計手冊：第二冊［M］.北京：機械工業出版社，1980.