姚穎才，曲瓊，郭帥，耿濤

（1.洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039；2.航空精密軸承國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽 471039）

三、四點(diǎn)接觸球軸承因其裝球多、承載能力大、可承受雙向軸向載荷、占用軸向空間小、極限轉(zhuǎn)速高等優(yōu)點(diǎn)，在航空傳動(dòng)系統(tǒng)、汽車傳動(dòng)系統(tǒng)、精密機(jī)械等方面使用得越來越多。隨著國內(nèi)各方面技術(shù)進(jìn)步，用戶對(duì)軸承的精度、性能、壽命和可靠性等提出了更高的要求。其中保持架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響軸承的使用性能。

三、四點(diǎn)接觸球軸承用實(shí)體保持架一般為無鎖設(shè)計(jì)，或者通過臺(tái)階孔、凸臺(tái)壓鎖印等方式將保持架、鋼球及套圈組成內(nèi)、外組件。針對(duì)某設(shè)計(jì)任務(wù)中，要求三、四點(diǎn)接觸球軸承鋼球數(shù)量較多、保持架最小梁寬極小、保持架和鋼球形成組件且可與套圈分離，設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的實(shí)體保持架。

1 保持架結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)的保持架結(jié)構(gòu)如圖1所示，保持架梁寬較小，為保證具有足夠的強(qiáng)度，選用了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高的40CrNiMoA材料。

圖1 保持架結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure of cage

保持架為內(nèi)圈擋邊引導(dǎo)，內(nèi)徑中部車凹槽避開梁寬薄弱處，設(shè)計(jì)兩處梯形凸臺(tái)加工臺(tái)階孔，形成兜孔內(nèi)徑四處鎖點(diǎn)，鎖住鋼球，如圖2所示。外徑采用U形彎爪，在放入鋼球后壓彎爪，可鎖住鋼球（圖3）。鋼球鎖入保持架兜孔后，鎖印效果如圖4所示。通過控制內(nèi)徑凸臺(tái)臺(tái)階孔鎖點(diǎn)的徑向位置控制鋼球在兜孔中的下沉量，達(dá)到可與外圈分離的目的。

圖2 保持架兜孔處剖面Fig.2 Section of cage pocket

圖3 保持架梁處剖面Fig.3 Section of cage beam

圖4 保持架兜孔鎖印效果圖Fig.4 Effect of locking print for cage pocket

2 注意事項(xiàng)

1）如圖5所示，保持架內(nèi)徑處寬度a應(yīng)小于兩半內(nèi)圈溝道寬度并留有一定間距，以防凸臺(tái)與溝道邊沿處干涉。

圖5 保持架、鋼球、內(nèi)圈裝配簡圖Fig.5 Assembly diagram of cage，steel ball and inner ring

2）保持架凸臺(tái)B點(diǎn)與溝道的距離，在徑向上應(yīng)大于保持架內(nèi)徑與內(nèi)圈擋邊的間隙，軸向上應(yīng)大于軸承軸向游隙與兜孔間隙之和。設(shè)計(jì)時(shí)鋼球組外徑要適當(dāng)選取，以防止B點(diǎn)與溝道干涉，損傷溝道，影響保持架的旋轉(zhuǎn)。

3）保持架外徑處U形彎爪的凸臺(tái)外徑應(yīng)小于外圈擋邊直徑，以壓彎爪后不影響鋼球在保持架內(nèi)旋轉(zhuǎn)靈活性為前提，可根據(jù)比例圖選取。

3 保持架特點(diǎn)

設(shè)計(jì)的保持架主要適用于三、四點(diǎn)接觸球軸承有特殊要求且結(jié)構(gòu)限制的工況條件，其優(yōu)點(diǎn)為：

1）可以容許軸承在考慮保持架最小梁寬時(shí)計(jì)算的鋼球數(shù)量上再增加一粒，從而增加承載能力。

2）內(nèi)徑凸臺(tái)結(jié)構(gòu)增加了保持架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

3）保持架與鋼球形成組件，軸承拆裝時(shí)可各零件分別拆裝，靈活方便，不易出現(xiàn)鋼球丟失、混裝、安裝時(shí)掉入機(jī)體等現(xiàn)象。

但該特殊結(jié)構(gòu)的保持架也存在加工難點(diǎn)：

1）內(nèi)徑處2個(gè)梯形凸臺(tái)、中間一處凹槽的結(jié)構(gòu)，加工需分多個(gè)步驟完成加工，工藝難度較大。

2）所有兜孔通過加工臺(tái)階孔的方式依次進(jìn)行鉆、鏜孔，加工步驟多、速度慢、難度大、效率低。

3）內(nèi)徑梯形凸臺(tái)尺寸選取不合適而使B點(diǎn)距溝道較近時(shí)，運(yùn)輸時(shí)存在可能碰傷溝道的風(fēng)險(xiǎn)；工作中存在由于加工誤差、軸向游隙等因素，接觸到溝道，從而影響軸承旋轉(zhuǎn)靈活性，甚至使軸承提前失效的風(fēng)險(xiǎn)。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在滿足鋼球和保持架組件可與外圈分離的基礎(chǔ)上，盡量增大B點(diǎn)到溝道的距離。

4 結(jié)束語

通過對(duì)保持架結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計(jì)，滿足了用戶對(duì)相關(guān)軸承的特殊要求，既保證了軸承承載能力、保持架強(qiáng)度和可靠性，又滿足了軸承可分別拆裝、保持架和鋼球形成不分離組件的要求。目前，該結(jié)構(gòu)保持架已批量生產(chǎn)，加工效率得到明顯提高。裝套后軸承通過了主機(jī)單位試驗(yàn)驗(yàn)證，并經(jīng)用戶使用證明，軸承能夠滿足其使用要求。該結(jié)構(gòu)保持架的設(shè)計(jì)同樣可用于有相同要求的其他雙半內(nèi)圈三、四點(diǎn)接觸球軸承。