圓柱滾子軸承零件尺寸調(diào)整對(duì)旋轉(zhuǎn)靈活性的影響

周瑞萍，王學(xué)輝

（寶塔實(shí)業(yè)股份有限公司，寧夏 銀川 750021）

圓柱滾子軸承零件尺寸調(diào)整對(duì)旋轉(zhuǎn)靈活性的影響

周瑞萍，王學(xué)輝

（寶塔實(shí)業(yè)股份有限公司，寧夏 銀川 750021）

對(duì)于尺寸非標(biāo)圓柱滾子軸承，根據(jù)套圈的配合情況，徑向游隙產(chǎn)生于過(guò)盈配合的套圈滾道與其對(duì)應(yīng)的滾子組之間。根據(jù)安裝配合的過(guò)盈量，修正保持架兜孔中心徑尺寸，確保軸承安裝后滾動(dòng)體回轉(zhuǎn)中心徑與保持架兜孔中心徑的值接近，軸承回轉(zhuǎn)靈活。

圓柱滾子軸承；過(guò)盈配合；徑向游隙；保持架兜孔中心徑

1 前言

通常，軸承套圈相對(duì)于載荷方向?yàn)樾D(zhuǎn)或擺動(dòng)的套圈，應(yīng)選擇過(guò)盈配合或過(guò)渡配合。相對(duì)于載荷方向固定的套圈應(yīng)選擇間隙配合；當(dāng)受沖擊載荷或重載荷時(shí)，一般選擇過(guò)盈配合。選擇過(guò)盈配合會(huì)導(dǎo)致軸承游隙減小，應(yīng)檢驗(yàn)安裝后軸承的游隙是否滿足要求，以便正確選用配合及軸承游隙。

軸承游隙是軸承的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，直接影響到軸承的載荷分布、振動(dòng)、噪音、摩擦、使用壽命和機(jī)械運(yùn)動(dòng)精度等技術(shù)性能。軸承游隙的數(shù)值由《GB/T 4604.1—2012/ISO 5753-1:2009 滾動(dòng)軸承 游隙 第1部分： 向心軸承的徑向游隙》作出了規(guī)定。根據(jù)設(shè)備使用工況，直接選取即可。

2 符號(hào)說(shuō)明

D——軸承外徑或軸承座內(nèi)徑，mm；

Do——軸承座外徑，mm；

De——外圈滾道直徑，mm；

di——內(nèi)圈滾道直徑，mm；

Dw——滾子直徑，mm；

Dcp——保持架兜孔中心徑，mm；

Ew——滾子組外徑，mm；

Fw——滾子組內(nèi)徑，mm；

Gr——徑向游隙，mm；

△d——內(nèi)徑理論過(guò)盈量，mm；

△di——內(nèi)圈滾道因過(guò)盈配合而產(chǎn)生脹大量，mm；

△De——外圈滾道因過(guò)盈配合而產(chǎn)生收縮量 ，mm；

△D——外徑理論過(guò)盈量，mm。

3 問(wèn)題分析與解決

我公司為某主機(jī)渦輪設(shè)備中配套的組合軸承為ZNUP 6/501.65，為一向心和推力組合軸承，承受徑向力的為一NU型單列圓柱滾子軸承，保持架兜孔為軸向鏜孔；承受軸向力的為雙列推力圓柱滾子軸承。該軸承裝機(jī)前，軸承游隙和旋轉(zhuǎn)精度均符合圖紙要求，裝機(jī)后發(fā)現(xiàn)向心軸承部分滾子不轉(zhuǎn)。從設(shè)備拆卸下來(lái)放置24h后測(cè)量游隙和旋轉(zhuǎn)精度，與裝機(jī)前差異不大。解體后測(cè)量套圈相關(guān)徑向尺寸，也符合圖紙要求。

從制造中未發(fā)現(xiàn)影響軸承滾子不轉(zhuǎn)的因素，然后從用戶安裝入手，查找原因。

3.1 與配合相關(guān)的尺寸

3.1.1 與主機(jī)相關(guān)尺寸

渦輪中徑φ771.76mm（相當(dāng)于殼體外徑），

3.1.2 向心部分軸承的尺寸

滾子直徑φ15.875 mm，

滾子與兜孔間隙0.2～0.35mm。

3.2 計(jì)算分析

經(jīng)計(jì)算，外圈與殼體為過(guò)盈配合，理論過(guò)盈量為0.467～0.592 mm；內(nèi)圈與軸的配合理論過(guò)盈量為0～0.071mm。

則外圈滾道收縮量△De按式（1）計(jì)算，

內(nèi)圈滾道脹大量 按式（2）計(jì)算，

3.3 軸承游隙的實(shí)際加工

圓柱滾子軸承徑向間隙Gr由式（3）計(jì)算，

游隙的產(chǎn)生實(shí)質(zhì)是滾道公差和滾子公差累積的結(jié)果。通常情況下，圓柱滾子徑向游隙按式（4）或式（5）計(jì)算。

ⅰ）當(dāng)外圈可互換時(shí)，

ⅱ）當(dāng)內(nèi)圈可互換時(shí)，

根據(jù)式（1）計(jì)算外圈滾道收縮量近似為0.32～0.39mm；根據(jù)式（2）計(jì)算內(nèi)圈滾道脹大量約為0～0.03mm，可忽略影響；而滾子與保持架兜孔間隙為0.2～0.35mm。

通過(guò)分析計(jì)算，裝機(jī)后滾子回轉(zhuǎn)中心徑隨外圈滾道收縮而收縮，而保持架兜孔中心徑不變，致使?jié)L子與兜孔之間無(wú)間隙，滾子不轉(zhuǎn)。

實(shí)際軸承加工中，由于內(nèi)圈可分離，游隙是按式（5）得出的，即外圈滾道直徑和滾子直徑配出滾子組內(nèi)徑Fw，確保內(nèi)圈可以互換。

3.4 保持架中心徑計(jì)算

保持架兜孔中心徑用滾道直徑公稱值計(jì)算得出，公差統(tǒng)一為±0.05mm，基本不考慮軸承徑向游隙的影響。

實(shí)際設(shè)計(jì)中，軸承徑向游隙根據(jù)GB/T 4604.1選取，滾子與兜孔間隙按滾子公稱直徑選取，保持架中心徑公差統(tǒng)一為±0.05mm。

上述應(yīng)用為特例，上述應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)安裝配合對(duì)軸承滾道收縮或脹大有較大影響，致使?jié)L子回轉(zhuǎn)中心徑與保持架兜孔中心徑出現(xiàn)較大差異，致使?jié)L子與兜孔間隙減小或消失，滾動(dòng)體不轉(zhuǎn)。尤其是尺寸非標(biāo)的軸承，外形尺寸較大，而滾動(dòng)體尺寸較小。軸承配合根據(jù)溫度和外界的載荷選取，確保旋轉(zhuǎn)的套圈不跑套。通常外形尺寸較大，過(guò)盈量也較大，滾動(dòng)體與兜孔間隙根據(jù)滾子直徑查設(shè)計(jì)方法表格得到，所以，對(duì)于外形尺寸大、滾子尺寸小的軸承，兩者之間的不匹配導(dǎo)致裝機(jī)后影響滾子回轉(zhuǎn)。根據(jù)使用工況，有必要對(duì)保持架兜孔中心徑作出修正，在式（1）及式（2）的基礎(chǔ)上，計(jì)算套圈滾道脹大或收縮量，修正保持架兜孔中心徑尺寸。

3.5 修正后的保持架中心徑計(jì)算

（1）對(duì)軸承座及軸相關(guān)尺寸清楚，按式（7）計(jì)算。

（2）軸承為通用產(chǎn)品時(shí)，通常不了解軸承座及軸相關(guān)尺寸，外圈與軸承座、軸與軸承內(nèi)圈配合可參考配合等級(jí)[1]推薦配合，保持架中心徑按式（8）計(jì)算。

保持架中心徑公差仍為±0.05mm，保持架兜孔尺寸及公差仍按設(shè)計(jì)方法。

經(jīng)過(guò)對(duì)ZNUP 6/501.65更換向心部分的保持架，保持架中心徑較原來(lái)中心徑減小0.3mm，軸承檢測(cè)合格后裝機(jī)使用，滾子運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

對(duì)通用的圓柱滾子軸承，內(nèi)圈與軸為過(guò)盈配合，在加工配徑向游隙的過(guò)程中，若按設(shè)計(jì)方法，不修正保持架中心徑，徑向游隙產(chǎn)生于內(nèi)圈滾道與滾子組內(nèi)徑之間；若修正保持架中心徑，游隙按式（3）計(jì)算即可。

對(duì)專用的圓柱滾子軸承，要了解內(nèi)外圈配合，通過(guò)計(jì)算內(nèi)圈或外圈過(guò)盈量，修正保持架中心徑，尤其對(duì)于一些外形尺寸非標(biāo)，外徑大，滾子直徑小，要按本文的要求設(shè)計(jì)，確保軸承裝機(jī)后，滾子自由旋轉(zhuǎn)。

4 結(jié)論

（1）對(duì)于外形尺寸符合《GB/T273.3 滾動(dòng)軸承 向心軸承 外形尺寸總方案》的圓柱滾子軸承常規(guī)使用場(chǎng)合，套圈滾道直徑公差按現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法是合理的，保持架兜孔中心徑可以不做出調(diào)整。

（2）對(duì)于外形非標(biāo)準(zhǔn)的向心軸承，尤其要注意軸承外徑尺寸大，滾子直徑小，應(yīng)根據(jù)過(guò)盈配合而導(dǎo)致套圈滾道收縮或脹大，修正保持架兜孔中心徑。

（3）通常軸承旋轉(zhuǎn)的套圈應(yīng)有適當(dāng)?shù)倪^(guò)盈配合，不旋轉(zhuǎn)的套圈采用過(guò)渡配合或間隙配合。游隙應(yīng)由過(guò)盈配合的套圈滾道直徑和相應(yīng)的滾子組直徑得出。

Inf l uence of cylindrical roller bearing parts size adjustment on rotation f l exibility

Zhou Ruiping,Wang Xuehui
( Pagoda Industry Co., Ltd.,Yinchuan 750021,China)

According to the f i t of ring, interference f i t comes from radial clearance between race of ring and rolling element for non-standard cylindrical roller bearing. Considering the value of interference f i t, the central diameter of cage pocket is corrected to ensure the rolling element’s rotation central diameter close to the cage pocket’ central diameter after the bearing installation,which lets the bearing rotation f l exible.

cylindrical roller bearing ;interference f i t; radial clearance tolerance; central diameter of cage pocket

TH133.33+2

A

1672-4852（2017）03-0010-02

2017-08-21.

周瑞萍（1982-），女，工程師.

（編輯：王立新）