角接觸球軸承保持架引導方式的理解與設(shè)計誤區(qū)

角接觸球軸承保持架引導方式的理解與設(shè)計誤區(qū)

宋如英

(洛陽軸承研究所有限公司)

1、 國內(nèi)外對“引導”的理解

目前，國內(nèi)軸承行業(yè)上常說的保持架設(shè)計有三種引導方式：外引導、內(nèi)引導和滾動體引導。現(xiàn)行標準和軸承專業(yè)教材中對這三種引導方式并沒有明確的定義，依據(jù)多年行業(yè)經(jīng)驗，傳統(tǒng)意義上的“引導”可以理解為由“誰”帶動保持架。

圖1  角接觸球軸承示意圖

其中：

D₂：軸承外圈小內(nèi)徑；

d₂：軸承內(nèi)圈外徑；

D_c1：保持架內(nèi)徑；

D_c：保持架外徑；

D_w：滾動體直徑；

b：保持架兜孔直徑。

以直兜孔酚醛層壓布管保持架的角接觸球軸承為例（見圖1），對保持架三種引導方式可以理解為：

1） 滾動體引導：即，保持架在軸承運轉(zhuǎn)過程中僅兜孔和鋼球存在碰撞和摩擦，而保持架其他部位不會與軸承其他零件（內(nèi)/外圈、密封圈）接觸。

2） 外引導：即,保持架在軸承運轉(zhuǎn)過程中，除了兜孔和滾動體碰撞外，軸承外圈小內(nèi)徑與保持架外徑可能會接觸。

3） 內(nèi)引導：即，，保持架在軸承運轉(zhuǎn)過程中，除了兜孔和滾動體碰撞外，軸承內(nèi)圈的外徑與保持架內(nèi)徑可能會接觸。

查找國外樣本，FAG、NSK等公司也出現(xiàn)過“滾動體引導”和“外引導”的敘述， GMN、NSK等公司確實也有“保持架外引導”之說。國外一些公司樣本上所謂的“保持架外引導”產(chǎn)品，實物測量的結(jié)果卻絕大多數(shù)還是符合我國對“滾動體引導”的理解，絕非是行業(yè)上常規(guī)理解上的外引導，實測結(jié)果見表1。

表1  國外各公司軸承引導間隙實測值

除了無保持架的滿裝球和滿裝滾子軸承外，為了運轉(zhuǎn)過程中滾動體不互相碰撞，軸承都需要保持架將滾動體隔離開來，也就是說保持架的主要作用是隔離滾動體。毫無疑問，任何軸承的保持架應都是由滾動體帶動保持架進行旋轉(zhuǎn)，可以說，所有軸承的保持架都應該是“滾動體引導”。

根據(jù)軸承使用工況的不同速度要求（超高速、中速、低速），可以在角接觸球軸承設(shè)計中調(diào)整保持架中徑（D_cp），實現(xiàn)滾動體引導下的偏外設(shè)計、居中設(shè)計和偏內(nèi)設(shè)計——高速超高速軸承取偏外設(shè)計，中速軸承取居中設(shè)計，低速軸承取偏內(nèi)設(shè)計。

2 、角接觸球軸承“引導”設(shè)計誤區(qū)

傳統(tǒng)的角接觸球軸承設(shè)計中，內(nèi)圈引導的保持架，保持架與內(nèi)圈引導擋邊引起的摩擦力矩的方向同保持架的旋轉(zhuǎn)方向相同，外圈引導的保持架，由引導擋邊接觸所引起的摩擦力矩方向與保持架旋轉(zhuǎn)方向相反。不管是“外引導”還是“內(nèi)引導”，都會產(chǎn)生一個與軸承驅(qū)動力相反的摩擦力，對抗是必然的，這個摩擦力是干擾保持架正常旋轉(zhuǎn)的阻力，影響保持架的正常穩(wěn)定運轉(zhuǎn)也就不可避免，最終導致軸承摩擦聲、渦動和軸心軌跡的不穩(wěn)定。行業(yè)內(nèi)很多設(shè)計人員錯誤的將角接觸球軸承所用酚醛層壓布管直兜孔保持架設(shè)計成所謂的“外引導”方式，其振動值遠遠大于國外同類產(chǎn)品。

總而言之，任何軸承保持架，除滾動體外，其他零件（內(nèi)圈、外圈、密封圈、防塵蓋等）在軸承運轉(zhuǎn)過程中是不允許和保持架接觸的，這是角接觸球軸承設(shè)計中應遵循的一個基本準則。

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