滿滾子徑向自鎖軸承的優化設計

葉泳，徐耀良，欒柏松

(浙江四通軸承集團有限公司 技術中心,浙江 衢州 324200)

滿滾子徑向自鎖軸承無保持架，依靠滾子進行徑向自鎖而不散套，能承受較大載荷，適用于低速重載場合[1-5]。國內滿滾子徑向自鎖軸承生產廠家通常參考GB/T 283—2007《滾動軸承 圓柱滾子軸承 外形尺寸》進行設計，為滿足滿滾子軸承徑向自鎖的要求，往往保持滾子組節圓直徑Dpw不變，通過改變滾子直徑和數量的方法來實現。由于滾子的生產已經標準化、專業化，故采用該方法生產裝配時需定制特殊滾子，給該類軸承的設計帶來了不必要的麻煩。鑒于此，提出一種采用同系列標準滾子、通過改變滾子組節圓直徑來滿足滿滾子軸承徑向自鎖要求的設計方法。

1 設計思想

將參考GB/T 283—2007計算得到的滾子組節圓直徑Dpw0作為參考參數，選取同系列標準滾子，設計得到合適的滿滾子軸承的滾子組節圓直徑Dpw，考慮滾子間的間隙，修正滾子組節圓直徑，驗證滾子組節圓直徑Dpw是否能滿足自鎖要求。

2 設計方法和過程

以NUP310EV型滿滾子軸承為例進行分析，其主要外形尺寸有：滾子組內徑Fw為65 mm，滾子組外徑Ew為97 mm。

2.1 初始設計

參考GB/T 283—2007可得NU310E的滾子組節圓直徑初始值為

Dpw0=0.5(Fw+Ew)=81 mm，

滾子直徑初始值為

Dw0=0.5(Ew-Fw)=16 mm。

假設滾子均布于中心圓(圖1)，則每個滾子所占半圓心角為

圖1 滿滾子軸承滾子排列圖Fig.1 Arrangement diagram of roller in full roller bearing

滾子數量為

取滾子數Z=16。

2.2 優化設計

以上述滾子數Z0和滾子直徑Dw0為基本設計參數進行滿滾子軸承的設計，滿滾子軸承滾子分布如圖2所示。Z=Z0=16，Dw=Dw0=16 mm,確定Z和Dw后可得到每個滾子所占半圓心角為

圖2 滿滾子軸承滾子組節圓直徑設計Fig.2 Design of pitch diameter of roller set of full roller bearing

滾子組節圓半徑為

滾子半圓切點弦長

考慮軸承的工作狀態，為防止軸承工作時抱死，滾子之間需保留合適的間隙。根據經驗滾子間間隙t=0.001Dw0，如圖3所示，可通過增大滾子組節圓直徑實現。

圖3 滿滾子軸承滾子組節圓直徑修正Fig.3 Modification for pitch diameter of roller set of full roller bearing

增大滾子組節圓直徑后，滾子半圓弦長為

則

滾子組節圓半徑增加量為

K=O3P2-O2P2=0.04 mm，

從而可得滾子組節圓直徑為

Dpw=2(41.007+0.04)=82.09 mm。

3 滿滾子狀態自鎖驗證

在間隙量t狀態下滿滾子軸承滾子組節圓半徑為R3，滾子排列示意圖如圖4所示。在Rt△OAC中，若滿足AC

圖4 滿滾子軸承滾子排列示意圖Fig.4 Arrangement diagram of roller in full roller bearing

每個滾子所占半圓心角為

arcsin(8/41.045)=11.239°，

軸承滾子間總間隙所占圓心角為

θ=360°-2Zω3=0.352°，

則

故NUP310EV的設計可滿足滾子徑向自鎖要求。

4 結束語

通過采用標準滾子、改變滾子組節圓直徑的方法進行滿滾子徑向自鎖軸承的設計，經實際應用很好地滿足了用戶需求，分析方法可為該類軸承的設計提供參考。