NJG型滿裝圓柱滾子軸承外圈滾道直徑公差的確定

趙麗，王學(xué)輝

（1.北方民族大學(xué) 機(jī)電學(xué)院，銀川 750021；2.寶塔實(shí)業(yè)股份有限公司，銀川 750021）

NJG型軸承為外圈雙擋邊、內(nèi)圈單擋邊的滿裝圓柱滾子軸承，除承受徑向載荷外還可承受單個(gè)方向的軸向載荷，主要用于低速、重載工況。該類軸承主參數(shù)的設(shè)計(jì)方法可參考文獻(xiàn)［1］，但設(shè)計(jì)后軸承裝配的難易程度尚未進(jìn)行分析。軸承外圈滾道直徑公差關(guān)系著該類軸承合套時(shí)最后一粒滾子裝配的難易程度，若公差設(shè)計(jì)不合理，在裝最后一粒滾子時(shí)需施加較大的外力，可能會(huì)損傷最后一粒滾子及滾道接觸面；裝配時(shí)外圈還需加熱，影響裝配效率；裝配后滾子不能自鎖，會(huì)出現(xiàn)散套。故有必要對(duì)外圈滾道直徑公差進(jìn)行分析。

1 NJG型滿裝圓柱滾子軸承主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)

NJG型滿裝圓柱滾子軸承結(jié)構(gòu)如圖1所示，滾子組節(jié)圓直徑為［2］

圖1 NJG型滿裝圓柱滾子軸承結(jié)構(gòu)Fig.1 NJG type full complement cylindrical roller bearing

式中：Dw為滾子直徑；Z為滾子個(gè)數(shù)。

外圈滾道公稱直徑為

內(nèi)圈滾道公稱直徑為

滾子組公稱內(nèi)徑為

若要求內(nèi)圈互換，則滾子組公稱內(nèi)徑為

軸承內(nèi)圈滾道公稱直徑為

式中：Gr為徑向游隙。

上述僅給出了與滾子裝配有關(guān)的軸承主要結(jié)構(gòu)參數(shù)及公差的計(jì)算方法。滾子直徑公差可參考GB／T 4661—2015《滾動(dòng)軸承 圓柱滾子》按滾子直徑規(guī)值對(duì)滾子直徑公差進(jìn)行分組。由（5）～（8）式可知，外圈滾道直徑偏差確定后即可得到滾子組公稱內(nèi)徑及內(nèi)圈滾道公稱直徑偏差，其余軸承相關(guān)參數(shù)的計(jì)算方法可參考文獻(xiàn)［1］。

2 外圈滾道直徑公差的理論計(jì)算方法及驗(yàn)證

2.1 理論計(jì)算

根據(jù)實(shí)際裝配經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于滾子數(shù)為13～21的NJG型滿裝圓柱滾子軸承，滾子自鎖量的取值范圍為0.15～0.30 mm時(shí)，最后一粒滾子裝配相對(duì)容易，滾子自鎖量為［2］

則最大值應(yīng)滿足

最小值應(yīng)滿足

通過(guò)（10），（11）式可計(jì)算滾子組節(jié)圓直徑公差，外圈滾道直徑公差與滾子組節(jié)圓直徑公差相同。

2.2 驗(yàn)證方法

驗(yàn)證外圈滾道直徑公差合理性的方法（作圖法）：在CAD軟件下，以滾子組節(jié)圓直徑為直徑畫圓；在該圓上任取一點(diǎn)以滾子直徑為直徑畫圓，選取陣列命令，在環(huán)形陣列狀態(tài)下，選取圓，陣列總數(shù)為Z-1，陣列角度為2（Z－2）arcsin）；最后以空缺的空間相鄰的兩圓圓心為端點(diǎn)畫線段，以線段中點(diǎn)為圓心，以Dw為直徑畫圓，該圓與相鄰兩圓相交，如圖2所示。測(cè)量自鎖量δ，與理論計(jì)算值不大于0.01，說(shuō)明計(jì)算方法正確。

圖2 驗(yàn)證方法示意圖Fig.2 Diagram of verification method

通過(guò)多組數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)通過(guò)上述方法確定的外圈滾道直徑公差滿足要求。

3 實(shí)例分析

以某汽車用滿裝圓柱滾子軸承NJ 2308X3 V為例分析，軸承主要結(jié)構(gòu)參數(shù)為：內(nèi)徑為40 mm，外徑為94 mm，寬度為30 mm，內(nèi)圈裝配倒角為4 mm，外圈裝配倒角為1.5 mm，徑向游隙Gr為0.060～0.085 mm，滾子直徑為16 mm，滾子直徑公差為16＋0.005-0.010mm，滾子長(zhǎng)度為20 mm，滾子個(gè)數(shù)為13，滾子組節(jié)圓公稱直徑為67.1 mm，外圈滾道公稱直徑為83.1 mm，滾子組公稱內(nèi)徑為51.1 mm，內(nèi)圈滾道公稱直徑為51.1 mm。參考GB／T 4661—2015按滾子直徑規(guī)值對(duì)滾子的直徑公差按0.003 mm分組，見(jiàn)表1。再通過(guò)（5）～（10）式得到與滾子裝配有關(guān)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的公差見(jiàn)表1。

表1 與滾子裝配有關(guān)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸及公差Tab.1 Dimension and tolerance of main structural parameters relating to assembly of roller mm

按照上述設(shè)計(jì)的參數(shù)加工出各零件并進(jìn)行裝配，90%以上的軸承合套容易。用鎖量0.30 mm計(jì)算外圈滾道直徑公差時(shí)合套相對(duì)困難，適當(dāng)壓縮下偏差，將外圈滾道直徑公差較原來(lái)增大0.02 mm時(shí)合套效果較好。

當(dāng)Z為15時(shí)，按上述方法確定外圈滾道直徑公差，90%以上的軸承合套容易。用鎖量0.30 mm計(jì)算出外圈滾道直徑公差時(shí)合套相對(duì)困難，適當(dāng)壓縮下偏差，將外圈滾道直徑公差較原來(lái)增大0.02 mm時(shí)合套效果較好。

當(dāng)Z為21時(shí)，按上述方法確定外圈滾道直徑公差，90%以上的軸承合套容易。用鎖量0.15 mm計(jì)算出外圈滾道直徑公差時(shí)合套相對(duì)困難，適當(dāng)壓縮外圈滾道直徑上偏差，將外圈滾道直徑上偏差較原來(lái)減小0.02 mm時(shí)合套效果較好。

4 結(jié)束語(yǔ)

介紹了外圈滾道直徑公差計(jì)算方法，并按該公差進(jìn)行軸承設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)證，滾子裝配容易，滿足了工程應(yīng)用需求，可為該類軸承的設(shè)計(jì)提供參考。但該計(jì)算方法僅適應(yīng)于滾子數(shù)為13～21的NJG型滿裝圓柱滾子軸承，其他滾子數(shù)的軸承有待進(jìn)一步研究。