圓柱滾子軸承金屬實(shí)體保持架彎爪結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽 471039)

隨著國內(nèi)航空技術(shù)的不斷發(fā)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(jié)構(gòu)直接影響軸承使用性能。圓柱滾子軸承通常采用金屬實(shí)體保持架，選用國內(nèi)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(jī)械加工自帶鎖量等。文中針對梯形結(jié)構(gòu)彎爪的設(shè)計(jì)及加工中存在的問題，進(jìn)行分析改進(jìn)設(shè)計(jì)。

1 梯形彎爪實(shí)體保持架

梯形結(jié)構(gòu)彎爪保持架如圖1和圖2所示。該保持架首先通過機(jī)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(chǎn)生塑性變形，從而達(dá)到鎖住滾子的目的。

保持架彎爪在數(shù)控加工中心上進(jìn)行加工，編程后通過立式銑刀加工出所需梯形結(jié)構(gòu)，其加工效率低、難度大。梯形結(jié)構(gòu)彎爪保持架主要缺點(diǎn)：

1)梯形槽加工需分多步完成，加工難度大，且在Q點(diǎn)處(圖3)易形成應(yīng)力集中。

2)彎爪工藝中，模具壓力F產(chǎn)生的2個(gè)分壓力F′直接作用在彎爪上，產(chǎn)生塑性變形，此時(shí)Q點(diǎn)處的內(nèi)應(yīng)力為拉應(yīng)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(jié)構(gòu)圖

圖3 彎爪工藝圖

保持架鍍銀后進(jìn)行彎爪，Q點(diǎn)內(nèi)部是否存在裂紋或是否有產(chǎn)生裂紋的趨勢無法通過有效手段進(jìn)行判定。保持架隨軸承裝配后直接裝機(jī)使用，因航空軸承的工作環(huán)境較為復(fù)雜，如高溫、高速、高頻振動等，在多重因素作用下，Q點(diǎn)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(fā)生的。

2 U形彎爪實(shí)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(shí)體保持架特點(diǎn)：

圖4 U形彎爪截面圖

1)圓弧與直線相切，實(shí)現(xiàn)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(yīng)力集中點(diǎn)，消除了潛在斷裂風(fēng)險(xiǎn)。

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(qiáng)度。

3 結(jié)束語

改進(jìn)后的U形彎爪金屬實(shí)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(chǎn)，加工效率明顯提高，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證，滿足了用戶要求。