壓力機飛輪圓錐軸承裝配游隙的確定

秦 劍，閔建成，孫興超

（徐州鍛壓機床廠集團公司，江蘇 徐州 221116）

壓力機飛輪圓錐軸承裝配游隙的確定

秦 劍，閔建成，孫興超

（徐州鍛壓機床廠集團公司，江蘇 徐州 221116）

單列圓錐滾子軸承，采用“背對背”或“面對面”的方式成對安裝時，機械設計手冊和國際品牌廠家所推薦的軸向游隙值懸殊很大。如何根據壓力機飛輪軸承使用要求，確定一個合理的軸向游隙，本文通過實踐探索，總結了一套理論計算公式。依據該公式，可在確定軸承合理工作游隙值、安裝徑向游隙值的基礎上，最終計算出符合實際的軸向游隙值。

機械制造；軸向游隙值；圓錐軸承；機械壓力機

1 前言

單列圓錐滾子軸承，采用“背對背”或“面對面”的方式成對安裝時，機械設計手冊和國際品牌廠家所推薦的軸向游隙值，懸殊很大。如何根據壓力機飛輪軸承使用要求，確定一個合理的軸向游隙，本文通過理論計算和實踐探索，總結推導出了一些具有實際應用價值的游隙計算公式。

2 問題的提出

在大型閉式壓力機的設計制造中，飛輪通常和離合器或離合制動器裝配在一起。當飛輪因離合器因素需承受一定軸向力時，多選用單列圓錐滾子軸承，采用“背對背”或“面對面”的方式成對安裝。為提高軸承的承載剛性，很多廠家都采取軸承內、外圈均加隔套的形式，見圖1所示。

這種結構形式決定了圓錐軸承的游隙，取決于內、外隔套的厚度差（注：本文所說的內、外隔套的厚度差，是假定內、外隔套厚度名義尺寸相等時的厚度差）。如何確定內外隔套的厚度差值，就成為設計制造時不可回避的問題。如果設計或安裝不當，易造成圓錐軸承游隙不合適，將會導致壓力機離合器制動器運轉中出現軸承發熱，甚至燒損現象。因此，有必要研究并解決這一問題。

3 理論計算

圓錐軸承內、外隔套厚度差的確定，也就是軸承游隙的確定。圓錐軸承游隙，可分為原始游隙、安裝游隙和工作游隙。原始游隙，指未安裝前的游隙，圓錐滾子軸承的原始游隙可視為零游隙。

圓錐軸承內、外隔套厚度差，所確定的游隙為軸承的安裝軸向游隙，但由于圓錐軸承的結構特性，同時也確定了軸承的安裝徑向游隙。通過查閱各種資料，比較權威的觀點是：軸承合理的工作游隙值，是一個比零稍小的數值，它可以保證軸承使用壽命最大。但實際使用時，保持這種理想狀態的負游隙使用軸承是很困難的。并且，負游隙量增大，疲勞壽命會顯著下降。所以，工作游隙一般應該選擇得比零略大一些。

具體合理工作游隙的選擇，應在原始游隙的基礎上，考慮因配合、內外圈熱變形以及載荷等因素所引起的游隙變化，以使工作游隙接近于最佳狀態。作者根據多年安裝經驗，總結計算公式如下。

3.1 合理工作游隙值ΔW的確定

合理工作游隙值的確定，主要考慮載荷、軸孔零件加工精度等因素的影響。圓錐軸承的合理工作游隙ΔW（本文特指軸承的徑向游隙）為：

式中：ΔG——載荷因素，一般取0；

ΔP——軸孔零件加工精度因素。

在生產實際中，由于與軸承內孔、外圓配合的零件軸、孔的加工不可避免地存在精度誤差，因此，軸承裝配后，軸承的內圈和外圈將會隨裝配基體產生變形，滾子的運行軌道也隨之變形。為了保證滾子在軌道內運行通暢，需控制軸承內外圈的軌道高度的最小值，即工作徑向游隙應增加一個零件精度修正值ΔP。這一修正值應滿足以下關系：

式中：Δd——軸件裝配處圓柱度的實測公差帶，Δd≤0.01mm；

ΔD——與孔件裝配處圓柱度的實測公差帶，ΔD≤0.01mm。

3.2 安裝徑向游隙值Δr的確定

安裝游隙值Δr的確定，主要在合理工作游隙值ΔW的基礎上，增加軸承溫升徑向游隙減小量Δu、配合徑向游隙減小量ΔC等，即：

①軸承溫升徑向游隙減小量Δu

式中：Δt——軸承內外圈溫差，一般條件下內圈比外圈高約5℃～10℃，當工作溫度較高時以及軸承散熱條件不好時，可達15℃～20℃；

β——軸承鋼的線膨脹系數，β＝0.0000125（1/℃）；

d——軸承內圈直徑；

D——軸承外圈直徑。

②配合徑向游隙減小量ΔC

式中：ε——減小系數，一般為0.7～0.9；

J1——軸承內圈與軸零件的實際過盈量；

J2——軸承外圈與孔零件的實際過盈量。

3.3 軸承內外圈隔套差值ΔA的確定

圓錐軸承內、外圈隔套厚度差的確定，即軸承安裝軸向游隙值ΔA的確定，主要在合理軸向工作游隙值Δa的基礎上，疊加軸承溫升軸向游隙減小量Δa′，即：（成對軸承“背對背”布置時，取“－”；“面對面”布置時，取“＋”）

①軸承徑向游隙決定的軸向游隙值Δa圖2為圓錐軸承游隙示意圖，由圖可知：

式中：α——接觸角；

e——常數（軸承尺寸表中記載）。

②溫升對軸承軸向游隙值的影響Δa′ˊ

Δa′＝ΔtβL1

式中：L1——軸承內圈隔套厚度。

3.4 按照以上公式實際計算

以圖1所示的普通精度級32052圓錐軸承為例，理論計算過程見表1所示。

最后計算結果顯示，軸承內、外圈隔套厚度差，即軸承安裝軸向游隙值ΔA:

4 實踐探索

在實際裝配中，按照計算出的隔套差值，大部分軸承裝配后使用良好，但有的卻出現發熱、噪聲等問題，這主要和軸承的品質有關。

如：國際品牌SKF軸承，在其《圓錐滾子軸承的安裝》說明書中，明確規定“若無具體說明，將軸向游隙調整在+0.02～+0.10mm（+0.0008～+0.004″）的范圍”。而另一家國內知名軸承廠，就32052軸承的軸向游隙，建議控制值為0.40mm。

5 結論

在軸承實際裝配中，要考慮國際不同品牌、國內不同生產廠家的軸承品質差異，先通過理論計算值進行試裝，然后再根據裝配效果進行調整，最終確定出不同品牌軸承的工作游隙值。

表1 32052圓錐軸承安裝游隙值計算

[1]機械設計手冊.北京：機械工業出版社，2008-02.

[2]NSK滾動軸承綜合樣本.日本精工株式會社.

[3]李黎明，等.雙點壓力機中偏心套偏心距的加工和高效測量法.鍛壓裝備與制造技術，2008，43（6）:44-45.

[4]尹吉磊.雙點壓力機同步校正方法的理論探討與實踐.鍛壓裝備與制造技術，2007，42（5）:46-48.

Confirmation of fitting clearance for conical bearing in press

QIN Jian，MIN Jiancheng,SUN Xingchao
（Xuzhou Metalforming Machine Tool Group Co.,Xuzhou 221116，Jiangsu China）

A set of theoretical formula has been summed up in the text through practice.By use of the formula,the reasonable value of work and the radial clearances for conical bearings have been determined.Finally,the realistic value of the axial clearance has been gained.

Axial clearance；Conical bearing；Mechanical press

TG315.5

B

1672－0121(2011)04－0042－03

2011-03-29

秦 劍（1971-），男，高工，從事機械壓力機的工藝工裝設計及制造