推力球軸承實體保持架的優(yōu)化設(shè)計

趙紅霞，徐　珍，呂國新

（1.西北軸承股份有限公司，寧夏 銀川750021 ；2.寧夏地質(zhì)工程學(xué)校，寧夏 銀川750021）

推力球軸承實體保持架的優(yōu)化設(shè)計

趙紅霞1，徐珍2，呂國新1

（1.西北軸承股份有限公司，寧夏 銀川750021 ；2.寧夏地質(zhì)工程學(xué)校，寧夏 銀川750021）

摘 要：針對推力球軸承實體保持架加工中存在的問題，對保持架的結(jié)構(gòu)及工藝進行了改進，節(jié)省了保持架材料，減小了保持架與鋼球之間的摩擦阻力，降低了工人的勞動強度，提高了軸承的裝配效率。

關(guān)鍵詞：推力球軸承；實體保持架；結(jié)構(gòu)及工藝；優(yōu)化設(shè)計

1 前言

隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，各種智能數(shù)控設(shè)備對軸承的技術(shù)要求越來越高。推力球軸承所用設(shè)備部位主要承受較大的軸向載荷，該軸承被應(yīng)用在某石油設(shè)備中，它所處的工況環(huán)境較差，設(shè)備維護保養(yǎng)頻繁，需要頻繁地更換軸承。為更好地適應(yīng)市場需求，提高軸承更換速度，我公司對推力球軸承實體保持架進行優(yōu)化設(shè)計，對保持架的結(jié)構(gòu)和加工工藝進行了改進。

2 改進前保持架結(jié)構(gòu)存在的問題

以某型號軸承為例，保持架材料為黃銅（ZCuZn40Pn2），保持架與鋼球尺寸見圖1所示，裝配后的保持架兜孔及鑿口后保證鋼球不掉球的示意圖見圖2所示。改進前保持架結(jié)構(gòu)存在如下問題。

（1）推力球軸承實體保持架原設(shè)計要求相鄰兩孔應(yīng)在相反方向鏜孔，保持架在T9210鏜床上加工過程中存在兩次裝夾定位，等分依靠等分盤的分度來保證，等分存在累計誤差，兜孔的等分差超出工藝設(shè)計要求0.2 ～ 0.3mm。

圖1 保持架與鋼球尺寸

圖2 裝配后的保持架兜孔及鑿口后保證鋼球不掉球的示意圖

（2）保持架的兜孔為鎖住鋼球，防止鋼球從兜孔中掉落，需要在保持架兜孔的一個端面的鋼球兩側(cè)對稱鑿鎖口，鑿鎖口屬于手工操作，鎖口的大小深淺難以做到統(tǒng)一，因材料的韌性和延展性能有限，軸承在使用和維修過程中有個別的鎖口可能脫落，致使軸承滾道中有異物存在，軸承在回轉(zhuǎn)過程中，軸承滾道內(nèi)易發(fā)生剝離或碾傷現(xiàn)象，造成軸承早期失效。

（3）由于鋼球在保持架兜孔中游動量較大，使軸承在中速使用中噪聲比較大。

（4）現(xiàn)有保持架設(shè)計幅高為15mm，保持架的總重為 1.53kg，因為保持架的兜孔是從兩個端面分別鏜孔，兩個端面均有一半的兜孔帶有鎖口，根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)計，鎖口與鋼球不接觸，因此，保持架的重量只有一半數(shù)量的鋼球支承，承擔(dān)部位是在有40°角度那一端面，如上圖1所示。

3 保持架結(jié)構(gòu)及工藝的改進

改進后保持架結(jié)構(gòu)如圖3所示。根據(jù)原保持架所存在的一系列問題，對其結(jié)構(gòu)進行了改進，保持架材料仍為黃銅（ZCuZn40Pn2）。

圖3 改進后的軸承和保持架

（1）所有鋼球都承載著保持架的重量，減小鋼球和保持架之間的滑動摩擦阻力，使軸承轉(zhuǎn)動更加靈活。

（2）保持架的結(jié)構(gòu)及工藝尺寸如圖3所示。此種結(jié)構(gòu)去掉鎖口，依靠保持架每個兜孔里上下兩個對稱圓鎖住鋼球，工藝尺寸穩(wěn)定。

（3）如圖3所示各項工藝尺寸，使得鋼球在保持架兜孔中的軸向游動量可控制在1～2mm之間，徑向的游動量可控制在0.3～0.5mm之間，鋼球懸浮在保持架的兜孔中，始終保證鋼球在一定的范圍內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。所有的鋼球都承受保持架重量，減小保持架與鋼球的摩擦力，使得軸承的回轉(zhuǎn)更加靈活。

（4）保持架的兜孔直徑比成品鋼球直徑小0.15～0.25mm，即保持架兜孔的鎖量在0.15～0.25mm之間。做一個壓入模，在外力作用下，將鋼球壓入到保持架兜孔中。當(dāng)把鋼球壓入保持架兜孔中時，保持架兜孔內(nèi)壁周邊材料會發(fā)生塑性變形和彈性變形，其塑性變形較小，此時保持架與鋼球的接觸是線接觸。根據(jù)多批次試加工測試，鋼球能夠順利被壓入到保持架的兜孔中。由于鋼球的材料是GCr15，淬火后硬度為60～64HRC，保持架的材料為ZCuZn40Pn2，硬度為HB≥80，保持架的硬度遠小于鋼球的硬度，鋼球表面不會有劃痕出現(xiàn)，但保持架兜孔內(nèi)壁有壓痕，無深度劃傷出現(xiàn)。

（5）加工保持架兜孔時，一次裝夾可加工完成。經(jīng)多次加工驗證，保持架各工藝尺寸穩(wěn)定，保持架兜孔的等分偏差符合工藝設(shè)計要求，對鋼球的鎖量穩(wěn)定，鋼球在裝套或裝機、維修過程中，都不會有掉鋼球現(xiàn)象發(fā)生，且軸承的滾道中無保持架自身的材質(zhì)掉落，減少了軸承早期失效的可能性，提高了軸承的壽命。

4 結(jié)束語

改進后的保持架的幅高減小了6mm，大大減輕了保持架的重量，同時也減小軸承自身的摩擦阻力，使軸承轉(zhuǎn)動更加靈活。此種結(jié)構(gòu)的保持架通過夾具和液壓機實現(xiàn)一次性把鋼球裝入保持架兜孔中，便于軸承的裝配、裝機和維修。一次裝夾可完成保持架兜孔的加工，保持架兜孔的等分差可控制在工藝設(shè)計之內(nèi)，經(jīng)多批次試制和裝機使用，效果良好，達到預(yù)期改進的目的。

（編輯：鐘媛）

中圖分類號：TH133.33+1

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-4852（2016）02-0009-02

收稿日期：2016-06-08.

作者簡介：趙紅霞（1982-），女，工程師.

Optimization design of solid cage of thrust ball bearing

Zhao Hongxia1，Xu Zhen2，Lv Guoxin1
（1. Northwest Bearing Co.，Ltd.，Yinchuan 750021，China；2. Ningxia Geological Engineering School， Yinchuan 750021，China）

Abstract:In view of the problems of thrust ball bearing solid cage in processing， the improvement to the retainer structure and the craft have been made to save the retainer material， reduce the frictional resistance between the retainer and the steel ball，reduce worker's labor intensity， enhance the bearing assembly effciency.

Key words:thrust ball bearings； solid cage； structure and process； optimization design