何召集，王貴吉，袁星輝

(洛陽(yáng)匯工大型軸承制造有限公司，河南 洛陽(yáng) 471000)

1 出現(xiàn)的問題

目前軋機(jī)用雙(四)列圓錐滾子軸承的常規(guī)設(shè)計(jì)中，保持架大端與隔圈之間的徑向間隙A1通常較小，且隔圈與軸承箱之間有一定間隙，徑向沒有定位。因此，在軸承使用過(guò)程中隔圈會(huì)偏向一側(cè)；軸承使用一段時(shí)間后，保持架窗孔由于磨損會(huì)變大，致使保持架的徑向竄動(dòng)量加大。這些因素都會(huì)使保持架大端與隔圈之間的徑向間隙A1變小，甚至兩者產(chǎn)生接觸(圖1)。 一旦保持架大端與隔圈發(fā)生干涉，將加劇兩者之間的磨損；并且保持架與外滾道之間間隙較小，保持架窗孔磨損后竄動(dòng)量將增大，引起噪聲增大，保持架與外滾道間也會(huì)相互摩擦，甚至出現(xiàn)擠夾滾子現(xiàn)象，導(dǎo)致軸承溫升增加。這兩種情況均會(huì)導(dǎo)致軸承出現(xiàn)早期失效。針對(duì)上述問題，為避免干涉及磨損現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)保持架進(jìn)行了改進(jìn)。

圖1 保持架大端與外隔圈間隙示意圖

2 理論分析

為避免保持架與隔圈產(chǎn)生干涉及磨損，在確保滾子組內(nèi)、外接圓直徑不變的前提下，對(duì)保持架的內(nèi)、外徑等尺寸在現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了整體縮減。

整體縮減是指在不改變滾子組的內(nèi)、外接圓直徑的基礎(chǔ)上,使保持架大頭外徑、小頭內(nèi)底徑及其他外形尺寸整體沿滾子徑向向中心縮減(圖2～圖3)。現(xiàn)以滾子組的外接圓直徑不變?yōu)槔M(jìn)行分析，即滾子組外測(cè)量點(diǎn)A位置(外檢查尺寸)不變，保持架窗孔沿滾子徑向減小尺寸，如圖2所示。

圖2 保持架收縮前、后局部示意圖

現(xiàn)假設(shè)窗孔與滾子相切接觸(不考慮間隙)，如果保持架收縮量為a，則收縮后保持架窗口寬度單邊縮小量為c，要保證外檢查尺寸不變，需增加窗孔寬度，單邊增大值為c，

c=atan 22.5°，

(1)

所以窗孔寬度應(yīng)在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上增大2c。保持架與滾子的間隙值ξ在改進(jìn)前、后不變。為更明了地闡述此問題，以下通過(guò)作圖的方式進(jìn)行更進(jìn)一步的驗(yàn)證，如圖3所示。

圖3 保持架收縮前、后整體示意圖

3 改進(jìn)方法

保持架內(nèi)、外徑等尺寸縮小后，要保證總體外徑不變，可通過(guò)兩種方法實(shí)現(xiàn)：(1)增大窗孔寬度，增加值為2c；(2)不改變窗孔寬度，增大壓坡深度。由于保持架板厚較薄，其接觸位置應(yīng)在壓坡中間部位(圖3中切點(diǎn)處)。

方法1中，若只是按計(jì)算尺寸增大窗孔寬度，那么滾子與保持架接觸部位將會(huì)處于離保持架壓坡與窗孔的過(guò)渡部位較近處，若收縮量a大的話，最終滾子與保持架的接觸部位會(huì)處于壓坡與窗孔的過(guò)渡部位，有可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中保持架夾滾子現(xiàn)象，并且還會(huì)加劇保持架窗孔的磨損，導(dǎo)致窗孔變大，從而致使軸承溫升及噪聲增大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，收縮后窗孔位置在滾子端面直徑的0.70～0.73處為宜(標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)窗孔位置在滾子端面直徑的0.75處左右)。

方法2中，增大壓坡深度(增大深度為a)，從而使得保持架壓坡面寬度增大，這有利于軸承在使用過(guò)程中滾子與保持架之間形成油膜，從而降低兩者之間的摩擦，使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，使用壽命得到提高。

若保持架的收縮量相對(duì)過(guò)小，作用不太明顯；若收縮量相對(duì)過(guò)大，將增加滾子與保持架間的摩擦，反而不利于軸承運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，保持架的收縮量應(yīng)根據(jù)軸承的具體型號(hào)及保持架的厚度適當(dāng)選取，保證滾子與保持架在其窗孔壓坡面的中間部位接觸。

4 改進(jìn)實(shí)例

某軋機(jī)用推力軸承37040X3(共計(jì)8套)在保持架改進(jìn)前、后的使用情況對(duì)比見表1。該軸承承受60 kN當(dāng)量載荷，工作轉(zhuǎn)速800 r/min。

表1 保持架改進(jìn)前、后37040X3軸承使用情況

對(duì)3806/133.35軸承按方法2進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)370652X2軸承按兩種方法相結(jié)合的方式進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的軸承均運(yùn)轉(zhuǎn)良好；并在此后對(duì)多種此類的雙(四)列圓錐滾子軸承按此法進(jìn)行改進(jìn)，軸承都運(yùn)轉(zhuǎn)良好，沒有再發(fā)生上述失效。