RV減速機非標準超輕系列精密角接觸球軸承的研制

賈秋生，王朝光，吳紅慶

（1.中航工業哈爾濱軸承有限公司 研發中心，黑龍江 哈爾濱 150036；2.哈爾濱軸承集團公司 質量管理部，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

RV減速機——精密軸承減速機、精密擺線減速機，是機器人用的減速機。該系列減速機在結構緊湊和高剛性方面具有卓越的性能，其減速機的關鍵所在為軸承的精密定位。要求軸承具有輸出力矩大，精度高，負載大、體積小、重量輕、剛性高、低噪聲、長壽命，運轉平穩，安全可靠性大，能適應在惡劣的環境中承載高沖擊下長期連續工作等優良性能。

為實現國產化，結束長期以來國內市場上使用的進口RV減速機，某公司生產了國內首創的RV減速器, 填補了國內該檔次產品的空白。但是由于機器人的空間受限而且精度高，國內現有標準軸承無法滿足要求，目前國內尚無任何廠家生產機器人用的RV減速機軸承，國內生產的RV減速機所配套的軸承全部靠進口。我公司為解決用戶所急，開發了RV減速機用的BT軸承。其研制關鍵點之一是將進口RV減速機上內圈與行星座一體的軸承拆分為非標準超輕系列精密角接觸球軸承；關鍵點之二是優化設計了該系列軸承，并采用尼龍PA66注塑成型保持架替代了鋼板沖壓架保持架。

2 功能拆分

當時用戶求助開發的BT軸承是兩種結構型式：一種是內圈在帶有多孔的行星座上(如圖1a所示)，另一種是內圈在帶有六個小軸的行星座上(如圖1b所示)。作為軸承廠，生產帶有多孔的行星座不是很專業的，而且在行星座上加工內圈滾道(如圖1c所示)也很難使該軸承達到RV減速機高性能的要求。因此，將該結構拆分為非標準超輕系列精密角接觸球軸承（如圖2a所示）和行星座兩部分，分別由專業的廠家生產，然后采用過盈配合將兩者組裝一體實現其功能。經拆分，簡化了RV減速機上的軸承結構，并將圖1a、1b所示兩種結構型式統一為一種BT結構軸承。

圖1 RV減速機用的BT軸承拆分前結構圖

圖2 拆分后結構圖

圖3 原鋼板沖壓保持架

圖4 保持架采用尼龍PA66的BT軸承結構圖

3 軸承設計

圖4為RV減速機用軸承結構圖：外圈1、內圈2、滾動體3、保持架4，滾動體3設置在保持架4上形成一組合體。

（1）采用了優化設計方案，合理調整主參數，在最大限度提高軸承額定載荷的同時，還要保證軸承高鋼性的要求。我們針對超輕系列軸承的截面積小的特點，確定滾動體直徑比同尺寸滾動體直徑增大，滾動體的數量增加了多個，確定合理的接觸角并采用特殊結構的保持架。

（2）為使軸承能承載很高的軸向和徑向載荷以及軸向和徑向聯合載荷，根據軸承受力分析確定，軸承的接觸角為50°。

（3）外圈斜擋邊、內圈不等高度擋邊設計，有利于軸承潤滑和散熱，并保證軸向承載的要求。

（4）保持架選取了新型工程材料尼龍PA66（如圖4所示），可注塑成型，因此，能加工出有利于軸承工作的復雜形狀，在空間一定的情況下能容納下數量更多、直徑更大的滾動體，并可將保持架和滾動體組裝為一體，提高裝配效率。替代了工藝復雜需要多套沖壓模具的鋼板沖壓保持架（如圖3所示），降低了成本，提高了生產效率。同時，保持架的形狀設計，改變了傳統的環型設計。在正常環形上切去一小塊，即在圓環上形成一個小缺口，有利于軸承裝配和熱脹冷縮的要求。產品結構及材料的改變，使軸承具有低噪聲、溫升低，彈性、韌性高，在軸承運轉不利的條件下，可承受較大的撓度，減少軸承內部應力，抗沖擊能力強等原結構所不具備的優點，最大限度地滿足RV減速機結構緊湊、高剛性等高性能的要求。

（5）采用模壓淬火工藝。由于超輕系列產品熱處理過程中極易變形，為控制變形，采用模壓淬火，降低了廢品率，從而降低了軸承的成本。

4 結論

此項研制方案簡化了RV減速機上的軸承結構，并采用了優化設計，滿足了RV減速機輸出力矩大，體積小、重量輕、高載荷、高剛性、高精度、安全可靠性能的要求。經用戶裝機使用，其抗沖擊能力顯著提高（即使承受5倍額定轉矩時，產品也不會損壞），運轉平穩，噪聲低、自潤滑性能好、軸承壽命得到提高；由于確定了軸承合理的接觸角，使軸承能夠承受軸向和徑向聯合載荷。因此，能夠保證RV減速機在承受高沖擊承載的惡劣環境中長期連續工作。

隨著工業的發展,機器人用量的逐年增加,近十年來RV減速機的產量呈直線上升的趨勢。年約生產6 000臺機器人,需18000臺RV減速機。國外各先進工業國都在進行開發機器人的研究,尤其以日本為最。對RV減速機的需求量非常大，國際先進水平的RV減速機國內外均有廣闊市場,前景相當樂觀。因此預計該系列產品的開發在國內市場的占有率可達到90%以上，國際市場的占有率可達到30%左右。本產品技術含量高、經濟效益顯著、具有廣闊的市場前景。