推力調(diào)心滾子軸承設(shè)計方法探討

郭　帥（洛陽LYC軸承有限公司技術(shù)中心,河南　洛陽　471039）

推力調(diào)心滾子軸承設(shè)計方法探討

郭帥
（洛陽LYC軸承有限公司技術(shù)中心,河南洛陽471039）

摘要：本文側(cè)重對調(diào)心滾子軸承方式進行了基礎(chǔ)研究，并對設(shè)計過程中存在的問題與解決對策進行闡述。主要目的是為了能夠完成對推力調(diào)心滾子軸承的技術(shù)優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：推力軸承;調(diào)心滾子軸承;參數(shù);設(shè)計

推力調(diào)心滾子軸承具有座圈滾道球面與軸承中心軸一致的點的球面，為此，應(yīng)當(dāng)具有自動調(diào)心能力。其在對軸度以及軸繞曲方面缺少敏感性的特征。調(diào)心滾子軸承本身具有在外圈以及軸承座殼提空不宜采用過盈配合的特征。對于調(diào)心滾子軸承的安裝軸向游隙，可用軸頸上的調(diào)整螺母、調(diào)整墊片和軸承座孔內(nèi)的螺紋，或用預(yù)緊彈簧等方法進行調(diào)整。本文針對推力調(diào)心滾子軸承設(shè)計方法進行了綜合分析。

1　座圈設(shè)計部分

1.1座圈設(shè)計中的球面滾道以及非裝配端面直徑設(shè)計

假設(shè)球面滾道與非裝配端面之間形成的直徑為d2，其中，d2通過公式可以表示為：

d2=D-2Kd（D-d）

上文當(dāng)中的Kd取值可以從下表當(dāng)中進行選擇：

表1

為此上式可以寫成為D-d2=2Kd（D-d）

這其中的限制條件（a）當(dāng)中Sw則可以通過公式SW=D-d2≥0.05

（D-d）來表示。

通過上式可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Kd值超過了0.025就可以達到限制性條件。

這也就是上式當(dāng)中問題所在，為此，在進行設(shè)計的過程中可以適當(dāng)將Kd的值控制在較大的范圍當(dāng)中即可。

1.2球面滾道以及內(nèi)徑d1之間的基準(zhǔn)端面高度H2設(shè)計分析

假設(shè)上述內(nèi)容當(dāng)中的h2可以通過公式：

h2=Kh（D-d）

進行表示；

可上述式中的Kh需要通過表1進行取值，則這個時候在限制條件下h2≥0.05（D-d），通過這種方式不難發(fā)現(xiàn)，上式當(dāng)中的Kh在取值的過程中只要能夠超過0.05則就能夠達到實際要求。這時候的，這也就是本文當(dāng)中的主要問題。為此，在對Kh進行取值的過程中可以在0.05-0.07的范圍中。

需要注意的是Kd以及Kh在進行取值的時候，無論其取值范圍為多少，最終還是需要被限定在限制性條件當(dāng)中，并基于此進行取值檢驗。

2　滾子設(shè)計

2.1接觸角設(shè)計公式

接觸角主要指的是滾子素線在于座圈滾道兩者之間的接觸點上的切線以及軸承軸心線方面產(chǎn)生的夾角：A=arctg(d2-d1)/(C-h2)

2.2接觸角夾角β設(shè)計公式

2.3滾子的端面之間產(chǎn)生的長度Lwe

滾子端面大小之間產(chǎn)生的長度通常情況下并不涵蓋球形端面實際的高度情況，其在進行取值的過程中精度一般需要控制在0.001。

2.4滾子直徑端面之間的距離取值與設(shè)計公式:L2=0.5Lwe-Rsinβ;L1=Lwe-L2

通過上述當(dāng)中的設(shè)計公式可以發(fā)現(xiàn)，因為采用Lwe公式計算則取值能夠縮減0～0.5左右，這種情況下L2在進行取值的時候則能夠降低0～0.25，能夠到軸圈最小壁厚。這個過程中因為L1本身同樣會降低0～0.25。為此，Lwe需要在L1本身得到確定之后再進行設(shè)計。除此之外，滾子絕對不會存在滾子軸向放線上，并突出座圈滾道。為此，發(fā)生問題通常情況下會L1L2的設(shè)計方面，也就是在設(shè)計的過程中一定忽略了一些要素。

如在下圖1當(dāng)中，其中點A則表示的額是滾子圓弧素線產(chǎn)生弦長中點，其中B點則表示的額是接觸點。也就是圓弧素線當(dāng)中的中點位置。這當(dāng)中的O2表示的而是左權(quán)滾道曲率中心，其中O3則表示的是滾子素線產(chǎn)生的曲率中心。

因為R、Lwe在取值上并不相同，兩者之間的取值差異可能相差在幾微米或者是幾毫米之間。因此這種差異可以被忽略掉。同時，因為座圈在進行設(shè)計時候已經(jīng)確定，滾子與座圈之間產(chǎn)生的接觸點，以及滾子最大直徑等的實際位置也已經(jīng)設(shè)計完成，當(dāng)軸圈也確定的情況下就能夠?qū)ι鲜霎?dāng)中相關(guān)問題進行解決。

3　軸圈設(shè)計

軸圈總高度為h5,取值精度為0.5，滾道最小直徑為d5，取值精度為0.001，具體表示為

根據(jù)h5計算可知，滾子小端一定在軸圈滾道范圍內(nèi)。基于h5取值精度為0.5，若將0.5舍去將會出現(xiàn)滾子小端凸出軸圈滾道現(xiàn)象，若將0.5選擇入而不舍去，將會避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象。但與此同時若將0.5入，則會造成座圈徑向壁厚變小，則無法實現(xiàn)對上述分析條件的滿足。下面將基于此進行取值精度為0.1計算的設(shè)計對比分析。

4　設(shè)計計算實例綜合分析

針對上述中內(nèi)容進行討論發(fā)現(xiàn)，一些細節(jié)性問題還是會影響到推力調(diào)心滾子軸承設(shè)計，其中294當(dāng)中的設(shè)計計算在與原設(shè)計之間就存在對比差異性，這通過對比表2可以發(fā)現(xiàn)兩者之間的區(qū)別情況。

表3

5　結(jié)語

綜上所述，本文針對推力調(diào)心滾子軸承設(shè)計方法進行了簡要分析，首先對座圈設(shè)計部分進行了闡釋，并對座圈球面滾道與座圈非裝配端面之間產(chǎn)生的直徑、與高度等的設(shè)計公式進行了分析。同時，分析了滾子接觸角以及相關(guān)要素內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上對軸圈完成了設(shè)計分析。通過上述中內(nèi)容可以詳盡了解調(diào)心滾子軸承的設(shè)計方法，希望能夠通過本文對未來的工作開展提供一些幫助。

參考文獻：

[1]李林位，高曉峰.風(fēng)電機組主軸軸承疲勞壽命分析與數(shù)值模擬[J].洛陽軸承研究所,2013（23）：234-235.

[2]何慧華，蓋得文.推力調(diào)心滾子軸承設(shè)計方法[Z].洛陽:洛陽軸承研究所,2013.