圓柱滾子軸承金屬實體保持架彎爪結構改進設計

耿濤，劉明輝，郭帥，宋海濤

(1.洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039；2.航空精密軸承國家重點實驗室，河南 洛陽 471039)

隨著國內航空技術的不斷發展，用戶對軸承的精度、性能、壽命和可靠性的要求越來越高，保持架結構直接影響軸承使用性能。圓柱滾子軸承通常采用金屬實體保持架，選用國內成熟的軸承材料40CrNiMoA，保持架鎖滾子方式常見的有彎爪、橫梁壓印、機械加工自帶鎖量等。文中針對梯形結構彎爪的設計及加工中存在的問題，進行分析改進設計。

1 梯形彎爪實體保持架

梯形結構彎爪保持架如圖1和圖2所示。該保持架首先通過機械加工形成保持架基本形狀，再通過模具使保持架彎爪部位產生塑性變形，從而達到鎖住滾子的目的。

保持架彎爪在數控加工中心上進行加工，編程后通過立式銑刀加工出所需梯形結構，其加工效率低、難度大。梯形結構彎爪保持架主要缺點：

1)梯形槽加工需分多步完成，加工難度大，且在Q點處(圖3)易形成應力集中。

2)彎爪工藝中，模具壓力F產生的2個分壓力F′直接作用在彎爪上，產生塑性變形，此時Q點處的內應力為拉應力，易在此處形成裂紋、直接斷裂或存在潛在故障隱患。

圖1 梯形彎爪截面圖

圖2 梯形彎爪保持架結構圖

圖3 彎爪工藝圖

保持架鍍銀后進行彎爪，Q點內部是否存在裂紋或是否有產生裂紋的趨勢無法通過有效手段進行判定。保持架隨軸承裝配后直接裝機使用，因航空軸承的工作環境較為復雜，如高溫、高速、高頻振動等，在多重因素作用下，Q點處依然存在斷裂隱患，這對于航空軸承的高可靠性要求是不允許發生的。

2 U形彎爪實體保持架

為提高保持架可靠性，將梯形彎爪改為U形彎爪，如圖4所示。

U形彎爪實體保持架特點：

圖4 U形彎爪截面圖

1)圓弧與直線相切，實現圓滑過渡，U形槽可在加工中心上一次加工成形，簡化了工藝，降低了加工成本。

2)彎爪工藝及軸承使用中保持架加工線形圓滑過渡，無應力集中點，消除了潛在斷裂風險。

3)U形彎爪底部有效厚度明顯增加，從而增加了保持架彎爪部位的強度。

3 結束語

改進后的U形彎爪金屬實體保持架，提高了保持架的可靠性及使用壽命。目前該保持架已批量生產，加工效率明顯提高，并通過試驗驗證，滿足了用戶要求。