姜巖，王學(xué)輝

(西北軸承股份有限公司 ，銀川 750021)

符號(hào)說(shuō)明

b——接觸半寬

Cr——徑向額定動(dòng)載荷

d0——油孔直徑

Dw——滾子直徑

E——外滾道直徑

F——內(nèi)滾道直徑

Fr——徑向載荷

Gr——徑向工作游隙

Jr——載荷分布系數(shù)

Lh——軸承壽命

Peano軌跡在加工平面零件時(shí)得到了良好的效果，但對(duì)于非球面零件的加工，Peano軌跡無(wú)法確保達(dá)到預(yù)期的加工結(jié)果。因此，文獻(xiàn)[42] 在Peano軌跡(圖5(a))的基礎(chǔ)上提出了更適合于非球面零件加工的類Peano軌跡(圖5(b))，在對(duì)直徑為100 mm的非球面零件加工的實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)145 min的加工，使得面型誤差由PV=0.386 λ，RMS=0.056 λ收斂至PV=0.097 λ，RMS=0.011 λ(其中λ=632.8 nm)。

Lwe——滾子有效長(zhǎng)度

n——軸承轉(zhuǎn)速

Qmax——最大滾動(dòng)體載荷

T——載荷分布參數(shù)

z0——油孔個(gè)數(shù)

Z——滾子數(shù)

∑ρ——主曲率和

φ0——載荷范圍角

δmax——滾子與內(nèi)、外圈間的最大彈性變形量

圓柱滾子軸承為線接觸，能夠承受較大的徑向載荷，與其他類型的滾子軸承相比，摩擦因數(shù)較小，更易加工成精密級(jí)軸承。因此該類軸承被廣泛用于電動(dòng)機(jī)、機(jī)車(chē)車(chē)輛軸箱、機(jī)床主軸、減速器、石油機(jī)械和軋鋼等工程設(shè)備中。

實(shí)際工作中，圓柱滾子軸承內(nèi)部除存在滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)外，還存在滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，諸如滾子在滾道上的差動(dòng)滑動(dòng)、滾子端面與擋邊之間的滑動(dòng)、保持架兜孔與滾子間的滑動(dòng)、保持架引導(dǎo)面與套圈間的滑動(dòng)等。通常，軸承需進(jìn)行充分潤(rùn)滑，以降低摩擦和溫升，保證其良好運(yùn)轉(zhuǎn)。軸承再潤(rùn)滑通常是將潤(rùn)滑劑通過(guò)軸承端面或內(nèi)、外徑面上的注油(脂)孔(簡(jiǎn)稱油孔)注入軸承中。四列及雙列圓柱滾子軸承通常在外圈中擋邊上開(kāi)設(shè)油孔，油孔與滾子不直接接觸。對(duì)于單列圓柱滾子軸承，潤(rùn)滑劑大多數(shù)是從軸承端面內(nèi)、外圈之間的間隙進(jìn)入軸承內(nèi)部。但也有部分主機(jī)從經(jīng)濟(jì)性考慮而簡(jiǎn)化潤(rùn)滑通道，直接在滾道上開(kāi)設(shè)油孔，使?jié)櫥瑒┲苯訌膬?nèi)、外徑面進(jìn)入軸承內(nèi)部。這種情況下，油孔將與滾子直接接觸，滾道易產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此，有必要對(duì)軸承潤(rùn)滑油孔個(gè)數(shù)及直徑進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，避免因開(kāi)設(shè)油孔降低軸承的性能。

1 理論計(jì)算

軸承工況已知時(shí)，當(dāng)量載荷按用戶提供值計(jì)算。若工況不清楚，則有2種計(jì)算方法：(1)根據(jù)轉(zhuǎn)速系數(shù)、壽命系數(shù)、額定動(dòng)載荷近似計(jì)算；(2)對(duì)實(shí)際載荷很難精確計(jì)算的工況，通常根據(jù)機(jī)械的工作情況乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)文獻(xiàn)[1]。

軸承的曲率和∑ρ為

滾子與內(nèi)、外圈間的最大彈性變形量δmax為

(1)

Lwe的計(jì)算方法見(jiàn)文獻(xiàn)[2]。

載荷分布參數(shù)T為[1]

(2)

Gr計(jì)算方法見(jiàn)文獻(xiàn)[3]。

最大滾動(dòng)體載荷Qmax為

(3)

Jr的取值見(jiàn)文獻(xiàn)[1]。當(dāng)徑向游隙不為零時(shí)，最大滾動(dòng)體載荷Qmax需通過(guò)徑向工作游隙Gr用逼近法計(jì)算，較為繁瑣。在實(shí)際工程計(jì)算中，如果具體工況不清楚，精確計(jì)算較難，可用當(dāng)量載荷及(4)式進(jìn)行近似計(jì)算[4]

(4)

接觸半寬b為

(5)

鋼制軸承材料的彈性模量E1=2.079×105N/mm2，泊松比ν=0.3，則(5)式化簡(jiǎn)為

(6)

載荷范圍角φ0為

φ0=arccos(1-2T)。

(7)

2 油孔設(shè)計(jì)

油孔直徑d0為

d0≤2kyb，

(8)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)ky=7.5～8.5，d0最終取最鄰近并小于計(jì)算值的標(biāo)準(zhǔn)鉆頭直徑。

油孔個(gè)數(shù)z0為

z0≤180°/φ0，

(9)

通常z0≤4，一般z0=2或3，從而使得油孔避開(kāi)承載區(qū)。

3 設(shè)計(jì)舉例

由(8)式得，油孔直徑d0≤min{6.9,6.44}，取d0=6 mm。

內(nèi)、外圈溫差取10 ℃，計(jì)算得徑向工作游隙為0.04～0.102 mm，用最小工作游隙0.04 mm計(jì)算載荷范圍角，最終得z0≤3.28，取z0=3。同時(shí)，油孔分布在滾道中部。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)主機(jī)用戶對(duì)軸承潤(rùn)滑通道的布置，有時(shí)需要在單列圓柱滾子軸承滾道上開(kāi)設(shè)油孔。油孔直徑與滾子和滾道間接觸面的寬度有近似為8倍的關(guān)系。油孔位置需避開(kāi)載荷區(qū)或重載荷區(qū)。實(shí)際應(yīng)用中，油孔個(gè)數(shù)選取3個(gè)的較多。盡管文中設(shè)計(jì)方法滿足了工程需要，但油孔大小與潤(rùn)滑效果的最優(yōu)關(guān)系有待進(jìn)一步探討。有時(shí)根據(jù)工況需要，還要在軸承內(nèi)、外徑面上開(kāi)設(shè)油槽。