350000D1型雙列圓錐滾子軸承軸向游隙的選配方法

劉鋒

(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

B1，B2——內圈寬度，mm

C——外圈寬度，mm

Ga——軸承軸向游隙，mm

T——軸承實際寬度，mm

T0——無軸向游隙時的軸承寬度，mm

Ta，Tb——內組件分別與外圈合套后的軸承寬度，mm

Ta1，Tb1——內組件有效寬度，mm

Ta2，Tb2—— 標準內組件分別與外圈合套后的軸承寬度，mm

TH1，TH2，TH3，TGa——ΔH1，ΔH2，ΔH3，Ga的公差

ΔB1s，ΔB2s——內圈單一寬度偏差，mm

ΔCs——外圈單一寬度偏差，mm

ΔTa1s，ΔTb1s——內組件的實際有效寬度偏差，mm

ΔTa2s，ΔTb2s——標準內組件分別與外圈合套后的軸承寬度偏差，mm

ΔT0s——無軸向游隙時軸承寬度偏差，mm

ΔTs——軸承實際寬度偏差，mm

ΔH1，ΔH2——外圈為標準外圈時，成套軸承內、外圈端面寬度差的尺寸偏差，mm

ΔH3——內組件為標準件且游隙為0時軸承的實際有效寬度偏差，mm

由于350000D1型雙列圓錐滾子軸承沒有內隔圈，一般采用更換內組件或修磨內圈小端面的方法調整軸向游隙。對于小批量生產，可以通過修磨內圈小端面調整軸向游隙；而對于大批量生產，此方法生產效率極低，且由此產生的殘磁及清潔度問題也對軸承質量產生影響，因此，通常采用選配法配出合格的軸向游隙。

1 基本公式

如圖1所示，無軸向游隙時350000D1軸承實際寬度為

圖1 雙列圓錐滾子軸承各寬度參數測量示意圖

T0=Ta+Tb-C。

由文獻[1]將350000D1軸承軸向游隙計算式變為

Ga=B1+B2-T0，

用尺寸偏差表示為

Ga=ΔTs-ΔT0s=ΔB1s+ΔB2s-ΔT0s=ΔB1s+

ΔB2s-(ΔTas+ΔTbs-ΔCs) =ΔB1s+ΔB2s-

(ΔTa1s+ΔTa2s+ΔTb1s+ΔTb2s-ΔCs)=(ΔB1s-ΔTa1s)+

(ΔB2s-ΔTb1s)-(ΔTa2s+ΔTb2s-ΔCs)。

(1)

由于ΔH1=(ΔB1s-ΔTa1s)，ΔH2=(ΔB2s-ΔTb1s)，ΔH3=(ΔTa2s+ΔTb2s-ΔCs),TH1=ΔH1max-

ΔH1min，TH2=ΔH2max-ΔH2min，TH3=ΔH3max-ΔH3min，

TGa=Gamax-Gamin，

則

Ga=ΔH1+ΔH2-ΔH3，

(2)

TGa=TH1+TH2+TH3，

(3)

(2)式為軸承軸向游隙選配的理論計算式，(3)式為其公差的計算式。

軸向游隙Ga在如圖2所示的尺寸鏈中為封閉環，封閉環的公差等于所有組成環的公差之和，由于雙列圓錐滾子軸承軸向游隙的公差一般為0.05～0.10 mm，如此小的公差再分配到3個組成環ΔH1，ΔH2，ΔH3，在實際生產中非常難以實現，而且也不經濟，為了滿足軸向游隙的要求，可以通過選配法來實現。

圖2 選配法下軸向游隙尺寸鏈

在配制游隙時，將ΔH1，ΔH2，ΔH3分別分組，設每組的分組公差分別為δH1，δH2，δH3，根據分組連續性的條件得[2]

δH1+δH2-δH3=0，

(4)

因為ΔH1，ΔH2，ΔH3連續分組的組數相同，則

TH1+TH2-TH3=0。

(5)

設ΔH1，ΔH2，ΔH3的第j個分組的左分點分別為ΔH1j，ΔH2j，ΔH3j，則連續分組的分點方程為

ΔH1j+ΔH2j-ΔH3j=Gm，

(6)

2 各組件的工序間控制

在實際配套前，首先需確定ΔH1，ΔH2，ΔH3。其中雙列圓錐滾子軸承內組件的實際有效寬度偏差ΔTa1s，ΔTb1s可按單列圓錐滾子軸承設計，兩內圈單一寬度偏差ΔB1s，ΔB2s一般取對稱公差,則通過公式ΔH1=(ΔB1s-ΔTa1s)，ΔH2=(ΔB2s-ΔTb1s)就可確定ΔH1，ΔH2；由于TH1，TH2已確定，通過(5)式可確定TH3，再根據(6)式確定ΔH3的下偏差，即可最終確定ΔH3。

下面舉例說明，設某雙列圓錐滾子軸承設計寬度偏差ΔTs=±0.200 mm，Ga=0.15～0.20 mm，考慮到存在的測量誤差，將ΔH1，ΔH2，ΔH3的分組公差進行壓縮，實際游隙按0.155～0.195 mm配制。根據工廠制造水平，取ΔCs的上偏差為0,下偏差為-0.05 mm；ΔTa1s，ΔTb1s的上偏差為+0.06 mm，下偏差為0；ΔB1s的上偏差為0，下偏差為-0.04 mm;ΔB2s的上偏差為+0.04 mm，下偏差為0。則可計算出Gm=0.175 mm；ΔTs=±0.04 mm；ΔH1的上偏差為0，下偏差為-0.10 mm；ΔH2的上偏差為+0.04 mm,下偏差為-0.06 mm。取δH1=δH2=0.01 mm，δH3=0.02 mm，根據(5)和(6)式得ΔH3的上偏差為-0.135 mm，下偏差為-0.335 mm，即工序間雙列圓錐滾子軸承外圈的加工必須保證ΔH3在此偏差范圍內才能滿足最高合套率條件，由ΔH3=(ΔTa2s+ΔTb2s-ΔCs)可以方便地推出外圈滾道直徑尺寸偏差。

3 選配方法

3.1 ΔH1，ΔH2的測量方法

由于ΔH1=(ΔB1s-ΔTa1s)，ΔH2=(ΔB2s-ΔTb1s)，而單列圓錐滾子軸承內組件的實際有效寬度偏差與外圈基本尺寸無關，為了提高測量效率及準確性，可設計加工一標準外圈，令其與內組件組合后的單列圓錐滾子軸承有效寬度Ta1s=B1+K，Ta2s=B2+K(K取1或2等較小正整數)，并按圖3所示加工一載荷體。測量時如圖3a所示將內組件置于載荷體上(此時內圈大端面與載荷體內側平臺接觸)，然后將測頭置于內圈小端面上并將長、短表針對零點；再按圖3b所示將載荷體置于標準外圈上(此時外圈大端面與載荷體外側平臺接觸)，將測頭置于載荷體上端面中部，則長表針讀數的相反數即為所測值。按上述方法對ΔH1，ΔH2逐一測量，并按0.01 mm的公差進行分組。若標準外圈加工有誤差，則要對測量值進行修正，但要注意修正方向。

圖3 ΔH1，ΔH2測量示意圖

3.2 ΔH3的測量方法

由于ΔH3=(ΔTa2s+ΔTb2s-ΔCs)，則可按外圈半錐角設計加工出上、下標準錐體，并計算出其與寬度及滾道尺寸偏差均為0的假想雙列標準外圈組合后的總寬度值，并以此值將長短表針對零點。按圖4所示將軸承外圈與2標準錐體組合(注意組合后2標準錐體小端面之間必須有間隙)并左右旋轉使其充分接觸，將測頭置于上標準錐體端面中部，這時長表針讀數即為所測值。按上述方法對每個外圈的ΔH3逐一測量，并按0.02 mm的公差進行分組。

圖4 ΔH3測量示意圖

3.3 合套

將分組合格的內組件及外圈按表1進行合套，由于對分組公差進行了壓縮，則合套后軸承的軸向游隙符合產品要求并有一定的保險量。

表1 配套表 mm

4 結束語

350000D1型雙列圓錐滾子軸承軸向游隙的選配方法，由于不需配磨內圈小端面，從而極大地提高了生產效率，但用此方法配制軸向游隙時應注意以下問題：

(1)工序間可以適當壓縮ΔH1，ΔH2，ΔH3的公差，以減少分組數，提高合套率。

(2)軸向游隙是通過配套產生的，因此雙列圓錐滾子軸承實際寬度偏差可以事先設計出來，此方法可大大壓縮其實際寬度公差，對實際寬度公差要求較嚴的產品具有較高的意義。

(3)載荷體加工時要特別注意內、外臺的平面度及內、外臺與測量平面的平行度；標準外圈及上、下標準錐體的角度加工要精確，并要定期鑒定，如有磨損應及時修正相關對表尺寸。

(4)測量ΔH1，ΔH2時要注意讀數方向。