李 荃

南京高精齒輪集團有限公司 江蘇 南京 211100

引言：軸承是工業(yè)中不可缺少的重要零部件，其作用在于支撐旋轉(zhuǎn)部件，降低旋轉(zhuǎn)部件在旋轉(zhuǎn)中的摩擦系數(shù)，同時提高旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)精度。在支撐的同時，軸承也可以承受一定的力和彎矩，同時起到降低噪音、減小振動的效果。內(nèi)部有滾動體的稱為滾動軸承，而不包含滾動體，通過圓柱或平面摩擦傳遞運動的稱為滑動軸承。滾動軸承是本文中主要的討論對象，滑動軸承不在本文討論范圍之內(nèi)。

齒輪箱同樣也是機械工業(yè)中的重要組成部分，其作用在于傳遞原動機的扭矩至工作機。由于齒輪箱可以設(shè)計成不同的速比，這就可以實現(xiàn)將原動機的扭矩增大或減小、或是將原動機的速度提高或降低。同時，通過不同的齒輪箱結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)將原動機的轉(zhuǎn)動方向改變、或者同時驅(qū)動多個工作機構(gòu)的功能。

1.行星齒輪箱中的軸承介紹和軸承應(yīng)用

行星齒輪箱是一種應(yīng)用廣泛的齒輪結(jié)構(gòu)，由于采用了行星輪功率分流技術(shù)，相對于平行軸齒輪箱，其功率密度高、體積小、重量輕、承載能力強。軸承是行星齒輪箱中的重要零件，下文介紹不同類型的軸承在行星齒輪箱中的應(yīng)用。

1.1 深溝球軸承

深溝球軸承是一種應(yīng)用廣泛的軸承，其滾動體為位于軸承內(nèi)圈和軸承外圈之間的球型滾子。深溝球軸承的內(nèi)部游隙較小，極限轉(zhuǎn)速較高，傳動精度高。但是相對于下文提到的其他類型軸承，深溝球軸承的承載能力有限，其徑向力承載能力一般，軸向力承載能力較弱。

針對自身的這種特點，深溝球軸承較常被用于行星齒輪箱中載荷較小而轉(zhuǎn)速較高的位置。對于小行星齒輪箱的輸入軸，由于與電機直接相接，轉(zhuǎn)速較高；另外與大型齒輪箱習(xí)慣性使用輸入聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)不同，小行星齒輪箱往往采用電機軸插入齒輪箱輸入軸的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)對齒輪箱輸入軸的旋轉(zhuǎn)精度有較高要求。配對或單個深溝球軸承很適合安裝在這種類型的輸入軸上。在這種應(yīng)用中，傳統(tǒng)的設(shè)計中認為這種輸入軸是不承受除了自重以外的徑向力以及任何軸向力的。

1.2 圓柱滾子軸承

圓柱滾子軸承的滾動體為圓柱型滾子，位于軸承外圈和軸承內(nèi)圈之間。圓柱滾子軸承可以做成無擋邊結(jié)構(gòu)，也就意味著其內(nèi)圈或外圈是可以直接拆卸的，這種結(jié)構(gòu)便于安裝，同時避免了軸承軸向間隙調(diào)整的過程。由于圓柱滾子軸承這種特性，其承載徑向載荷的能力較強。圓柱滾子軸承可以做成滿裝滾子無保持架結(jié)構(gòu)，這就保證了在有限的空間內(nèi)，放置更多的滾動體，這種滿裝圓柱滾子軸承的徑向力承載能力和動載荷更強。同時由于沒有保持架，滿裝軸承的極限轉(zhuǎn)速較低。無擋邊的圓柱滾子軸承，往往無法承受軸向載荷，而有擋邊的圓柱滾子軸承，可以承受較小的軸向載荷。

在行星齒輪箱中，行星輪體積較小，中間還穿有銷軸，在大多數(shù)情況下，行星輪內(nèi)無法選擇徑向厚度較大的軸承。因此，圓柱滾子軸承就成了行星輪內(nèi)軸承的最佳選擇。根據(jù)所需要的軸承動載荷，以及行星輪的寬度，可以選擇單列、雙列、三列甚至四列圓柱滾子軸承。齒輪箱制造廠家可以直接采購整體式多列圓柱滾子軸承，也可以選擇單列圓柱滾子軸承并自行組合布置。

對于小行星齒輪箱，由于其行星輪更小，往往會使用無外圈的圓柱滾子軸承置于其內(nèi)，同時使用行星輪內(nèi)孔硬化技術(shù)，輔以內(nèi)孔精磨加工，將行星輪內(nèi)孔做成軸承滾道，起到軸承外圈的作用，這種結(jié)構(gòu)更加緊湊，在同樣的行星輪內(nèi)可以布置更大的圓柱滾子軸承，承擔(dān)更大的載荷。

1.3 滾針軸承、滾針

滾針軸承與圓柱滾子軸承類似，只是其中的圓柱形滾動體更細更長，適用于安裝在更小的行星輪內(nèi)。另外，在某些特別小行星齒輪箱中，會在行星輪內(nèi)布置滾針組，使用之前提到的內(nèi)孔硬化行星輪充當(dāng)滾針的內(nèi)滾道，配合外表面硬化，且精密磨削后的銷軸外圓，作為滾針的外滾道。此類結(jié)構(gòu)最緊湊，在行星輪體積超小、且轉(zhuǎn)速不高的情況下廣泛使用。

滾針多使用在多級小行星齒輪箱的輸出級和中間級行星輪中，可以根據(jù)所需要的動載荷、選取不同直徑、不同寬度的滾針，也可以使用兩列滾針并排布置的結(jié)構(gòu)，從而使得行星輪承載能力最大化。對于小行星齒輪箱的高速級行星輪內(nèi)，一般不推薦使用滾針配置，而推薦滾針軸承的應(yīng)用。采用較多的是無內(nèi)圈的滾針軸承，這種應(yīng)用對行星輪內(nèi)孔要求不是特別高，并不要求內(nèi)孔硬化及精密磨削，但是對作為滾針軸承的銷軸外圓要求較高，硬化及精磨的要求與前文提到的滾針用銷軸類似。

1.4 球面滾子軸承

球面滾子軸承也被稱為調(diào)心滾子軸承，是一種非分體結(jié)構(gòu)的雙列徑向軸承，其內(nèi)外圈之間的滾動體為兩列對稱的鼓形滾子。由于滾子較大，其承載能力較強。球面滾子軸承可以同時承受徑向載荷與軸向載荷，并且由于其球面的滾子形狀，其對軸線的安裝精度要求不是特別高，一旦軸線發(fā)生彎曲變形，球面滾子軸承可以通過內(nèi)外圈不平行補償軸線的誤差，非常適用于中間包含齒輪的長軸兩側(cè)。

對于某些齒輪輸出的小行星齒輪箱，由于其輸出小齒輪一側(cè)與開式齒圈嚙合，且齒圈精度不高，輸出載荷與沖擊較大，造成輸出軸的彎扭變形較大。這種時候，在輸出齒輪軸上配置球面滾子軸承，可以有效地補償軸變形帶來的傳動誤差，并且提高輸出軸上軸承及齒輪的使用壽命。

1.5 圓錐滾子軸承

圓錐滾子軸承的滾動體為圓錐形，其軸承內(nèi)圈、以及外圈上都有圓錐形滾道。多數(shù)情況下，圓錐軸承的內(nèi)圈、保持架及滾子形成一體，外圈可以分離。圓錐滾子軸承的滾子接觸角大，對軸向力承載能力較強，也可以承擔(dān)一定的徑向力。圓錐滾子軸承往往配對使用。

圓錐滾子軸承廣泛運用于工程機械齒輪箱中的行走減速機、以及卷揚減速機中，作為旋轉(zhuǎn)齒圈和固定支撐軸之間的承載軸承，其可以有效的承擔(dān)卷揚機構(gòu)中的鋼絲繩拉力，以及行走機構(gòu)中由于履帶式工程機械行走和轉(zhuǎn)彎帶來附加軸向力和徑向力。同時，配對安裝的圓錐滾子軸承可以提高支撐軸的剛度和傳動精度，對行星齒輪的嚙合大有益處。

2.結(jié)束語

軸承是行星齒輪箱中不可缺少的部分，各類軸承有不同的結(jié)構(gòu)，以及不同的承載能力、安裝方式、傳動精度，對于行星齒輪箱，只有深入了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、應(yīng)用工況，以及失效模式，才可以根據(jù)實際情況，選取不同形式的軸承，并反復(fù)實驗，才能實現(xiàn)最佳產(chǎn)品性能。