陳亞軍

（甘肅機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741000）

1 標(biāo)準(zhǔn)圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)分析

標(biāo)準(zhǔn)圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)如圖1所示，屬于分離型軸承。圓錐滾子軸承因其結(jié)構(gòu)的特殊性，可以承受較大的徑向載荷和單一方向的軸向載荷。單列圓錐滾子軸承由內(nèi)、外圈、保持架和多個(gè)圓錐滾子組成。按照文獻(xiàn)[1]對(duì)圓錐滾子軸承外形尺寸標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的圓錐滾子軸承外圈或內(nèi)圈組件均應(yīng)具備完全互換性。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)

單列圓錐滾子軸承的承載能力與軸承材料及相關(guān)設(shè)計(jì)尺寸有關(guān)，隨滾子母線有效長(zhǎng)度的增大而增大。所以，只要能適當(dāng)增大滾子母線有效長(zhǎng)度，便可提高圓錐滾子軸承承載能力。分析標(biāo)準(zhǔn)圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)知，軸承內(nèi)圈上有大小兩處擋邊，大擋邊內(nèi)側(cè)面承受圓錐滾子的擠壓應(yīng)力，為主要受力面。小擋邊與在滾子軸承工作過程中不接觸，只為鎖住保持架與滾子而設(shè)計(jì)[2]。故只要保持架與滾子能自鎖，小擋邊便可去掉，同時(shí)圓錐滾子有效空間增大，長(zhǎng)度便可加長(zhǎng)。如此可簡(jiǎn)化軸承結(jié)構(gòu)，便于生產(chǎn)制造；同時(shí)可提升軸承承載能力，延長(zhǎng)軸承使用壽命。

2 圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

在確保軸承力學(xué)及使用性能不降低、不改變軸承關(guān)鍵尺寸的前提下，對(duì)其結(jié)構(gòu)做如下改進(jìn)。

（1）改進(jìn)內(nèi)圈結(jié)構(gòu)。首先在內(nèi)圈大端面外徑處加工一小尺寸凸臺(tái)，接著去掉軸承內(nèi)圈小擋邊，將內(nèi)滾道面延長(zhǎng)為圓錐面。此時(shí)，內(nèi)滾道面形狀將簡(jiǎn)化，制造工序也將減少，同時(shí)軸承生產(chǎn)成本隨著降低。同時(shí)，大擋邊厚度a可向內(nèi)側(cè)加厚，此時(shí)大擋邊所受彎曲應(yīng)力σb及剪切應(yīng)力τ為[3]：

由上式知，隨著的增大，大擋邊所受應(yīng)力減小，大擋邊強(qiáng)度將會(huì)提高。

（2）改進(jìn)保持架結(jié)構(gòu)。為鎖住保持架與滾子，在保持架的大端設(shè)計(jì)環(huán)形端蓋，將此端蓋扣在內(nèi)圈大端面凸臺(tái)上，限制滾子與保持架的軸向移動(dòng)，解決其軸向自鎖要求。

（3）增大滾子母線有效長(zhǎng)度。隨著小擋邊的去除，滾子沿內(nèi)滾道小端方向的空間將會(huì)增大，可將滾子母線有效長(zhǎng)度在不超出內(nèi)外滾道面的前提下依軸承型號(hào)尺寸適當(dāng)延長(zhǎng)。依據(jù)帕姆格林和德隆伯格理論及國(guó)標(biāo) ISO/1990，軸承基本額定動(dòng)載荷 Cr為[4，5]：

式中：Lwe——滾子母線的有效長(zhǎng)度。

可見，隨著Lwe的增大，軸承基本額定動(dòng)載荷Cr也將提高。標(biāo)準(zhǔn)圓錐滾子軸承完成以上結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)后，所得高載荷圓錐滾子軸承設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 高載荷圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)

3 結(jié)論

隨著標(biāo)準(zhǔn)圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，軸承結(jié)構(gòu)形狀將簡(jiǎn)化，加工成本將會(huì)降低。同時(shí)，大擋邊強(qiáng)度及軸承基本額定動(dòng)載荷都將提高，軸承壽命必將延長(zhǎng)。