角接觸球軸承保持架引導(dǎo)方式的理解與設(shè)計(jì)誤區(qū)

宋如英

(洛陽(yáng)軸承研究所有限公司)

1、 國(guó)內(nèi)外對(duì)“引導(dǎo)”的理解

目前，國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)上常說(shuō)的保持架設(shè)計(jì)有三種引導(dǎo)方式：外引導(dǎo)、內(nèi)引導(dǎo)和滾動(dòng)體引導(dǎo)。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和軸承專(zhuān)業(yè)教材中對(duì)這三種引導(dǎo)方式并沒(méi)有明確的定義，依據(jù)多年行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，傳統(tǒng)意義上的“引導(dǎo)”可以理解為由“誰(shuí)”帶動(dòng)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(dòng)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(jiàn)圖1），對(duì)保持架三種引導(dǎo)方式可以理解為：

1） 滾動(dòng)體引導(dǎo)：即，保持架在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)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(huì)與軸承其他零件（內(nèi)/外圈、密封圈）接觸。

2） 外引導(dǎo)：即,保持架在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，除了兜孔和滾動(dòng)體碰撞外，軸承外圈小內(nèi)徑與保持架外徑可能會(huì)接觸。

3） 內(nèi)引導(dǎo)：即，，保持架在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，除了兜孔和滾動(dòng)體碰撞外，軸承內(nèi)圈的外徑與保持架內(nèi)徑可能會(huì)接觸。

查找國(guó)外樣本，FAG、NSK等公司也出現(xiàn)過(guò)“滾動(dòng)體引導(dǎo)”和“外引導(dǎo)”的敘述， GMN、NSK等公司確實(shí)也有“保持架外引導(dǎo)”之說(shuō)。國(guó)外一些公司樣本上所謂的“保持架外引導(dǎo)”產(chǎn)品，實(shí)物測(cè)量的結(jié)果卻絕大多數(shù)還是符合我國(guó)對(duì)“滾動(dòng)體引導(dǎo)”的理解，絕非是行業(yè)上常規(guī)理解上的外引導(dǎo)，實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1  國(guó)外各公司軸承引導(dǎo)間隙實(shí)測(cè)值

除了無(wú)保持架的滿裝球和滿裝滾子軸承外，為了運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中滾動(dòng)體不互相碰撞，軸承都需要保持架將滾動(dòng)體隔離開(kāi)來(lái)，也就是說(shuō)保持架的主要作用是隔離滾動(dòng)體。毫無(wú)疑問(wèn)，任何軸承的保持架應(yīng)都是由滾動(dòng)體帶動(dòng)保持架進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，可以說(shuō)，所有軸承的保持架都應(yīng)該是“滾動(dòng)體引導(dǎo)”。

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(jì)中調(diào)整保持架中徑（D_cp），實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)體引導(dǎo)下的偏外設(shè)計(jì)、居中設(shè)計(jì)和偏內(nèi)設(shè)計(jì)——高速超高速軸承取偏外設(shè)計(jì)，中速軸承取居中設(shè)計(jì)，低速軸承取偏內(nèi)設(shè)計(jì)。

2 、角接觸球軸承“引導(dǎo)”設(shè)計(jì)誤區(qū)

傳統(tǒng)的角接觸球軸承設(shè)計(jì)中，內(nèi)圈引導(dǎo)的保持架，保持架與內(nèi)圈引導(dǎo)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(dǎo)的保持架，由引導(dǎo)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(dǎo)”還是“內(nèi)引導(dǎo)”，都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與軸承驅(qū)動(dòng)力相反的摩擦力，對(duì)抗是必然的，這個(gè)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(yùn)轉(zhuǎn)也就不可避免，最終導(dǎo)致軸承摩擦聲、渦動(dòng)和軸心軌跡的不穩(wěn)定。行業(yè)內(nèi)很多設(shè)計(jì)人員錯(cuò)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(jì)成所謂的“外引導(dǎo)”方式，其振動(dòng)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品。

總而言之，任何軸承保持架，除滾動(dòng)體外，其他零件（內(nèi)圈、外圈、密封圈、防塵蓋等）在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中是不允許和保持架接觸的，這是角接觸球軸承設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的一個(gè)基本準(zhǔn)則。

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