圓錐滾子軸承小擋邊鎖量的驗算公式

劉鋒，縣鵬宇

(甘肅海林中科科技股份有限公司 技術(shù)中心，甘肅 天水 741018)

符號說明

d3——內(nèi)圈小擋邊直徑，mm

di——內(nèi)滾道最大直徑，mm

dpmin——滾子組最小內(nèi)復圓直徑，mm

dpmax——滾子組最大內(nèi)復圓直徑，mm

l——滾子素線在滾子中心線上的投影長度，mm

Lc——保持架窗孔長度，mm

r1——滾子小端軸向倒角尺寸，mm

Sd3——內(nèi)圈小擋邊鎖量，mm

S——保持架板厚，mm

β——內(nèi)滾道素線與其中心線的夾角，(°)

δ——dpmax相對于dpmin在內(nèi)圈徑向平面內(nèi)的增量，mm

Δ——保持架窗孔大端寬度，mm

Δ1——保持架窗孔小端寬度，mm

ε——保持架徑向游動量，mm

εΔ——滾子在窗孔中的徑向間隙，mm

ε1——滾子在窗孔中的軸向間隙，mm

θ——保持架內(nèi)側(cè)素線與其軸心線夾角，(°)

θ1——保持架窗孔壓坡角，(°)

φ——滾子素線與其中心線夾角，(°)

φ1——保持架窗孔兩壓坡面在其軸向方向夾角的一半，(°)

1 問題的提出

在圓錐滾子軸承裝配壓套時，有時會出現(xiàn)保持架窗孔梁已壓到位，而內(nèi)組件仍然松馳，導致在使用中軸承的旋轉(zhuǎn)噪聲較大，可能發(fā)生散套，因此有必要對該問題進行分析解決。在圓錐滾子軸承設(shè)計方法中，小擋邊直徑為

2.2 tanφ)+S。

(1)

在保持架的現(xiàn)場加工中控制的是保持架徑向游動量ε，此時保持架窗孔小端是和滾子小端緊靠的，由于軸向定位基準和產(chǎn)品設(shè)計的狀態(tài)(假設(shè)滾子大、小端距保持架窗孔大，小端為0.5ε1)相比發(fā)生了變化，因此，由此種方法控制的滾子徑向間隙和文獻[1]中的規(guī)定是不相同的。另外，由于受模具精度及加工偏差的影響，圓錐滾子軸承筐形保持架窗孔長度Lc的加工偏差是較大的正偏差；而滾子長度的加工偏差是較大的負偏差，故由它們形成的滾子在窗孔中的實際軸向間隙ε1一般和產(chǎn)品設(shè)計的規(guī)定不一致。因此，在保持架壓坡工序前有必要對圓錐滾子軸承小擋邊鎖量進行驗算，以確保足夠的小擋邊鎖量。

2 理論推導

如圖1所示，在測量保持架徑向游動量ε時(此時滾子小端面和保持架窗孔端面接觸)，假設(shè)滾子緊靠內(nèi)圈大擋邊及內(nèi)滾道，則滾子組去除滾子小端軸向倒角后的最小內(nèi)復圓直徑dpmin為

dpmin=dl-2×(l-r1)sinβ/cosφ。

(2)

在圖1視角下向上推動保持架使?jié)L子大端面和保持架窗孔大端面靠緊，并且假設(shè)滾子外徑面和保持架壓坡面靠緊，推導此時滾子組去除滾子小端軸向倒角后的最大內(nèi)復圓直徑dpmax相對于dpmin在內(nèi)圈徑向平面內(nèi)的增量δ。圖2為在滾子徑向平面內(nèi)剖視圖。圖中，DC為在圖1情況下滾子保持不動，保持架向上移動后滾子圓錐面距保持架壓坡面的距離；A，B為滾子圓錐面和保持架壓坡面的接觸點。則可推導出以下各關(guān)系

圖1 滾子組最小內(nèi)復圓直徑示意圖

圖2 最大內(nèi)復圓直徑在滾子徑向平面內(nèi)投影示意圖

tanφ1=[(Δ+εΔ)cosθ1-(Δ1+εΔ)·cosθ1]/2l=tanφcosθ1,

DA=0.5εΔ,AG=ε1sinθ,GB=ε1tanφ1=ε1tanφcosθ1,

AB=(AG2+GB2)1/2,

DC=DA+AC,

δ=2DCcosθ/sinθ1

=εΔcosθ/sinθ1+(2ε1cosθ/sinθ1)·

sin(θ1+∠GAB)(sin2θ+tan2φ·

cos2θ1)1/2。

(3)

由于dpmax=dpmin+δ，

則dpmax=di-2(l-r1)sinβ/cosφ+εΔcosθ/sinθ1+2ε1cosθ/sinθ1(sin2θ+tan2φcos2θ1)1/2·

sin (θ1+∠GAB)。

(4)

由文獻[2]可知，(4)式可化簡為

dpmax=di-2(l-r1)sinβ/cosφ+2.6εΔ+2ε1·

(x+2.2tanφ)。

由文獻[3]可知，ε=KεΔεΔ，則

dpmax=di-2(l-r1)sinβ/cosφ+2.6ε/KεΔ+2ε1(x+2.2tanφ),

(5)

式中：KεΔ根據(jù)軸承系列不同大約在0.5～0.6取值;x的取值見文獻[1]。(5)式即是用ε，ε1表示的dpmax。

圓錐滾子軸承內(nèi)圈小擋邊鎖量為

Sd3=d3-dpmax。

(6)

保持架壓坡工序前可先根據(jù)保持架和滾子的實際加工情況確定滾子在窗孔中的軸向間隙，然后預設(shè)希望得到的小擋邊鎖量，從而計算出相應的保持架徑向游隙量，并做為加工的依據(jù)。

3 計算實例

以31309為例計算幾種情況下的小擋邊鎖量，結(jié)果見表1。由表1可知， 1號情況中Sd3，ε1取值和產(chǎn)品設(shè)計取值完全相同，但ε為負值，說明在保持架實際加工中不一定能得到產(chǎn)品設(shè)計的小擋邊鎖量； 2，3號說明在ε1一定的情況下，通過調(diào)整ε可以得到不同的小擋邊鎖量; 4～6號說明如果ε1超差，可以通過控制ε來修正小擋邊鎖量。

表1 31309小擋邊鎖量 mm

4 結(jié)束語

即使ε1符合產(chǎn)品設(shè)計要求也不一定能得到產(chǎn)品設(shè)計的小擋邊鎖量值。從推導出的小擋邊鎖量驗算公式可以看出，通過控制ε可以調(diào)整不同ε1下的小擋邊鎖量。大錐角滾子在窗孔中的軸向間隙ε1對小擋邊鎖量的影響是顯著的，在產(chǎn)品設(shè)計中小擋邊直徑應盡量往大的方向圓整。這里僅討論了ε，ε1對小擋邊鎖量的影響，至于保持架內(nèi)角及壓坡角等因素對小擋邊鎖量的影響將于今后探討。