圓錐滾子軸承負(fù)背角的計(jì)算

陳亞軍

（甘肅機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741000）

圓錐滾子軸承滾子與內(nèi)、外圈滾道的接觸為線接觸，并且滾子的軸線與內(nèi)、外滾道的接觸線延長(zhǎng)后相交于同一點(diǎn)并位于軸承軸線上，即“三線交于一點(diǎn)”，此結(jié)構(gòu)可控制滾子與內(nèi)、外滾道之間的接觸方式，均為純滾動(dòng)接觸。

通常，內(nèi)圈擋邊為圓錐直擋邊，滾子大端面為球基面，兩者的接觸情況如圖1所示。受負(fù)背角大小的影響，其接觸點(diǎn)E將處于不同的位置，致使軸承的潤(rùn)滑性能及擋邊強(qiáng)度發(fā)生變化[1]。

圖1 斜擋邊-球端面接觸形式

1 負(fù)背角λ取值分析

依據(jù)多年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于圓錐滾子軸承裝配經(jīng)驗(yàn)得知[2]，負(fù)背角取值有如下三種情況。

1.1 負(fù)背角λ最大時(shí)

當(dāng)負(fù)背角λ取值最大時(shí)，滾子球基面與大擋邊圓錐面接觸點(diǎn)E接近于1點(diǎn)位置，接近于大擋邊最高點(diǎn)。此時(shí)，大擋邊根部與滾子球基面間有較大的空隙，可便于存儲(chǔ)潤(rùn)滑油，即軸承潤(rùn)滑性能提高。同時(shí)接觸點(diǎn)E到大擋邊根部距離最大，即EC最大，即大擋邊受滾子球基面施加載荷的力矩EC最大，大擋邊所受應(yīng)力也將增大，擋邊有向外側(cè)翻轉(zhuǎn)變形，甚至斷裂的可能，故擋邊可靠性下降。所以，當(dāng)負(fù)背角λ取值最大時(shí)，軸承潤(rùn)滑性能提高，但擋邊可靠性下降。

1.2 負(fù)背角最小時(shí)

當(dāng)負(fù)背角λ取值最小時(shí)，滾子球基面與大擋邊圓錐面接觸點(diǎn)E接近于0點(diǎn)位置，接近于大擋邊根部。此時(shí)，大擋邊根部與滾子球基面間的空隙較小，不便于存儲(chǔ)潤(rùn)滑油，即軸承潤(rùn)滑性能下降。同時(shí)接觸點(diǎn)E到大擋邊根部距離最小，即EC最小，即大擋邊受滾子球基面施加載荷的力矩EC最小，大擋邊所受應(yīng)力也將下降，擋邊可靠性提高。所以，當(dāng)負(fù)背角λ取值最小時(shí)，軸承潤(rùn)滑性能下降，但擋邊可靠性提高。

1.3 負(fù)背角λ取值介于最值中間時(shí)

當(dāng)負(fù)背角λ取值介于最值中間時(shí)，滾子球基面與大擋邊圓錐面接觸點(diǎn)E位于1/2點(diǎn)位置，處于大擋邊中部。此位置處，大擋邊根部與滾子球基面間可建立彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑[3]，具有最好的潤(rùn)滑效果。

根據(jù)以上分析，負(fù)背角取值應(yīng)介于最值中間，此時(shí)接觸點(diǎn)E位于1/2點(diǎn)位置。

2 負(fù)背角計(jì)算

分析圖1所示圓錐滾子球基面與大擋邊的接觸幾何關(guān)系，知[4]：

圓錐滾子與大擋邊錐面接觸點(diǎn)距大擋邊根部距離 CE 為[1]：

式中：

λ——大擋邊錐面與內(nèi)圈端面的夾角；

d1——弧擋邊內(nèi)圈滾道最大直徑；

da——內(nèi)圈大擋邊直徑；

β——內(nèi)圈滾子素線與其軸線之間的夾角；

φ——滾子素線與其軸線之間的夾角；

SR——滾子球基面曲率半徑；

Dw——滾子大頭直徑；

Ψ——大擋邊錐面與內(nèi)圈滾道的夾角。

由于 φ 角在 0°～30°范圍內(nèi)，故 sinφ≈tanφ。所以上式可簡(jiǎn)化為：

上式中，CE為大擋邊圓錐面高度的1/2，其余均為標(biāo)準(zhǔn)圓錐滾子軸承設(shè)計(jì)參數(shù)。

結(jié)合式（1）、（2）、（3），得：

3 結(jié)語(yǔ)

本文依據(jù)圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)，對(duì)負(fù)背角 取值進(jìn)行分析并確定出 最佳取值情況，接著根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)和軸承純滾動(dòng)接觸的結(jié)構(gòu)關(guān)系推導(dǎo)出了負(fù)背角 的計(jì)算公式。本公式的推導(dǎo)可指導(dǎo)企業(yè)通過(guò)對(duì)軸承負(fù)背角 的計(jì)算，來(lái)精確控制的生產(chǎn)加工，進(jìn)而有效地提升軸承的潤(rùn)滑性能和擋邊可靠性。