推力調心滾子軸承設計方法探討

郭　帥（洛陽LYC軸承有限公司技術中心,河南　洛陽　471039）

推力調心滾子軸承設計方法探討

郭帥
（洛陽LYC軸承有限公司技術中心,河南洛陽471039）

摘要：本文側重對調心滾子軸承方式進行了基礎研究，并對設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心滾子軸承的技術優化。

關鍵詞：推力軸承;調心滾子軸承;參數;設計

推力調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，應當具有自動調心能力。其在對軸度以及軸繞曲方面缺少敏感性的特征。調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。對于調心滾子軸承的安裝軸向游隙，可用軸頸上的調整螺母、調整墊片和軸承座孔內的螺紋，或用預緊彈簧等方法進行調整。本文針對推力調心滾子軸承設計方法進行了綜合分析。

1　座圈設計部分

1.1座圈設計中的球面滾道以及非裝配端面直徑設計

假設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）

上文當中的Kd取值可以從下表當中進行選擇：

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。

通過上式可以發現，當Kd值超過了0.025就可以達到限制性條件。

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

1.2球面滾道以及內徑d1之間的基準端面高度H2設計分析

假設上述內容當中的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現，上式當中的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中，并基于此進行取值檢驗。

2　滾子設計

2.1接觸角設計公式

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生的夾角：A=arctg(d2-d1)/(C-h2)

2.2接觸角夾角β設計公式

2.3滾子的端面之間產生的長度Lwe

滾子端面大小之間產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計公式:L2=0.5Lwe-Rsinβ;L1=Lwe-L2

通過上述當中的設計公式可以發現，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，發生問題通常情況下會L1L2的設計方面，也就是在設計的過程中一定忽略了一些要素。

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

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，因為座圈在進行設計時候已經確定，滾子與座圈之間產生的接觸點，以及滾子最大直徑等的實際位置也已經設計完成，當軸圈也確定的情況下就能夠對上述當中相關問題進行解決。

3　軸圈設計

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h5計算可知，滾子小端一定在軸圈滾道范圍內。基于h5取值精度為0.5，若將0.5舍去將會出現滾子小端凸出軸圈滾道現象，若將0.5選擇入而不舍去，將會避免出現這種現象。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計算的設計對比分析。

4　設計計算實例綜合分析

針對上述中內容進行討論發現，一些細節性問題還是會影響到推力調心滾子軸承設計，其中294當中的設計計算在與原設計之間就存在對比差異性，這通過對比表2可以發現兩者之間的區別情況。

表3

5　結語

綜上所述，本文針對推力調心滾子軸承設計方法進行了簡要分析，首先對座圈設計部分進行了闡釋，并對座圈球面滾道與座圈非裝配端面之間產生的直徑、與高度等的設計公式進行了分析。同時，分析了滾子接觸角以及相關要素內容，并在此基礎上對軸圈完成了設計分析。通過上述中內容可以詳盡了解調心滾子軸承的設計方法，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.風電機組主軸軸承疲勞壽命分析與數值模擬[J].洛陽軸承研究所,2013（23）：234-235.

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