圓錐滾子軸承有效壁厚計算程序的開發

溫得陽

（哈爾濱北辰精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

在圓錐滾子軸承選材及制定熱處理工藝時，軸承套圈的有效壁厚具有極其重要的作用。由于材料化學成分的差異，會致使其淬透性具有較大范圍的變動，對于軸承中經常使用的GCr4、GCr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo等材料，由于其中Si、Mn等元素含量的波動，使材料的淬透性可波動于50%～100%之間。由此原因，GCr15SiMn和GCr15SiMo軸承鋼主要用來制造壁厚較大的軸承，普遍使用的高碳鉻軸承鋼范圍見表1。

表1 高碳鉻軸承鋼使用范圍

對于有效壁厚在18mm左右的其他類軸承，其壁厚值往往可以經直接加減而得，但圓錐滾子軸承內、外圈的有效壁厚勢必要經過計算推導或作1:1圖進行測量。此過程并非繁瑣，但多次重復工作，容易易出錯，又費時費力。因此，可將其程序化，使用Visual Basic語言或Mathcad軟件將此過程制作成為一個具有高精度的自動計算程序。

2 軸承有效壁厚規定

JB/T1255-2007 高碳鉻軸承鋼滾動軸承零件熱處理技術條件中規定，圓錐滾子軸承有效壁厚如圖1所示。

圖1 圓錐滾子軸承有效壁厚（Be為有效壁厚）

3 有效壁厚計算

圓錐滾子軸承有效壁厚計算：

式中：Bei——內圈有效壁厚（mm），

Bee——外圈有效壁厚（mm），

Bew——滾子有效直徑（mm），

d1——內滾道最大直徑（mm），

D1——外滾道最小直徑（mm），

Δ——滾子大頭直徑（mm），

H——套圈寬度（mm），

L——滾子有效長度（mm），

β——軸承內圈滾道母線與軸承軸線的夾角，

α——軸承外圈滾道母線與軸承軸線的夾角，

φ——滾子傾角，

d——內圈內徑（mm），

a0——大擋邊厚度，

D——軸承外徑。

4 過程程序化

4.1 軟件設計

筆者以Visual Basic（以下簡稱VB）可視化編程語言為平臺，設計一個簡單的可執行程序。該程序在輸入相應參數后，自動輸出結果。輸入參數分別為：d1、D1、Δ、H、L、β、α、φ、d。D2、a0，可得結果為：Bei、Bee、Bew。

首先，由VB程序中的菜單編輯器設置所需窗體，本程序中需主窗體、內圈窗體、外圈窗體、軟件信息窗體共四個窗體（主窗體如圖2）。

圖2 主窗體

通過主窗體菜單，可以調出相應子窗體，以便進行計算。而通過子窗體的命令按鈕，則可以退出程序或回到主窗體，從而進入到其他子窗體，進行相應計算。需說明的是，主窗體應設置為啟動對象，如此便可以在打開程序時，第一個進入主窗體。

4.2 代碼編譯

主窗體只需進行簡單的窗體轉換代碼編寫，在此不予贅述。各子窗體編譯代碼相類似，以下以外圈計算窗體為例，加以說明。

首先，設置全局變量用以存儲輸入、輸出數據，變量類型為雙精度型。

Dim d As Double, d1 As Double, C As Double, a As Double, g As Double。

其次，編輯計算公式。

由于VB中不區分字母大小寫及下標，因此以其他字母代替式中相應變量，見表2。

表2 公式1轉換到公式2中符號的變化

再次，編輯輸入數據識別語句。如果輸入數據不規范，程序可予以提醒。

最后，編輯數據輸出。

程序簡列如下：

5 結束語

以上所做程序保存后可以生成可執行程序，即在所有Windows系統下，無需安裝VB程序，便可以執行使用。對于類似問題亦可做此類程序以提高工作效率，替代人工操作。