圓錐滾子軸承滾道直線性對軸向跳動的影響

李滿昌，周晶瑩，孫 磊

（哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

軸向跳動是圓錐滾子軸承的旋轉精度非常重要的一項內容，軸承套圈滾道的形狀誤差對軸承的旋轉精度有很大影響，無論機械設備加工精度有多高，工藝多么科學，軸承零件滾道表面都不會是理想形狀，就產生了形狀誤差，而軸承各滾道面的形狀誤差又不是單一存在的，往往是幾種因素，如滾子精度、擋邊精度、基準端面精度及滾道直線性等隨機組合在一起的共同作用，使軸承在旋轉時產生軸向跳動，其中滾子精度、擋邊精度及基準端面精度是實際可控的，因此本文僅討論直線性對軸向跳動的影響。

2 滾道直線性對軸向跳動的影響

2.1 滾道直線性影響軸向跳動的原因

當圓錐軸承在規定負荷工作過程中，外圈與軸承座過盈配合靜止不動，內圈隨主軸轉動，滾子一方面繞自身軸線自轉，同時隨保持架繞主軸軸線公轉，在理想狀態直線性下，因為工作過程中接觸面彈性變形的存在，內、外滾道與滾子是線接觸如圖1，接觸很穩定，但如果內、外滾道直線性達不到工藝要求，就會使內、外滾道與滾子的接觸形式變為不規則的單點或多點接觸，甚至某些滾子會懸空，接觸形式不穩定如圖2，使之產生較大軸向跳動，影響軸承旋轉精度及使用壽命，滾道直線性形式一般有玄線形、凹線形、凸線形、直線形等，如圖3。

2.2 滾道直線型不同形狀對軸向跳動的影響程度對比

以32032X為例說明，首先挑選一套各項精度完全符合技術要求的內圈，然后再挑選出各項精度符合技術要求并滾子差統一的滾子，在把內圈組件合套，調整好溝擺儀器，按技術條件選擇好負荷，抽取不同形狀直線性的外套，直線性誤差值不超過5，各20件，逐一測量并繪制曲線，繪制結果如圖4。

圖1 理想接觸示意圖

圖2 非理想接觸示意圖

圖3 滾道直線性的不同形狀圖形

圖4 不同形狀滾道產生的軸向跳動對比

從試驗結果可以看出，凸線形滾子比較穩定，軸承軸向跳動量較小，而玄線形和凹線形直線性相對來說不穩定，軸向跳動量變化較大，直線形直線性居前兩種線形之間，偶有較大軸向跳動，所以在加工過程中，滾道直線性通常選擇凸線形。

3 凸線形滾道凸度中心曲率半徑的計算

經實踐證明，如果凸度形直線性的凸度值過大，軸向跳動量也會超出技術要求，因此，經過長期的理論聯系實踐，總結出了內、外滾道凸度中心處的曲率半徑公式，如公式 1、2。

式中：

l ——滾子有效長度；

φ——滾子母線與其軸線的夾角；

δm——凸度的平均值，此值為經驗值；

Cm——凸度中心距外圈基準端面距離;

α——外滾道公稱角度。

同樣以32032X為例計算其兩滾道凸度曲率半徑，已知：

l=35.32 mm，φ=1°30、，δm=0.0035mm，Cm=18.417 mm，α=17°，

將以上參數帶入公式（1）和（2）得：

44584mm即為內滾道凸度中心的曲率半徑，52984mm即為外滾道凸度中心的曲率半徑。

4 磨加工中滾道凸度的調整方法

磨加工滾道凸度的產生完全取決于砂輪最終的修整形態，本文只介紹手動外滾道設備的調整方法，因為隨現代數控加工技術及可編程邏輯控制器的發展，目前數控磨床已經實現了對數曲線的修整模式，并且此項技術已經大規模應用到滾子軸承的加工中，操作人員只需輸入所需的技術參數，機床就能自動的修整出所需技術參數的砂輪并能自動補償誤差，不需要人為干預。

手動設備加工滾道凸度，是通過調整修整器上金鋼筆的仰角β，利用修整砂輪過程中產生瞬時修整力F，使金鋼筆順著修整力F方向產生微小變形，微小變形使得靠近砂輪中心線的點去除量大，最終得到砂輪中間修整多，靠近兩端修整少的類圓弧，滾道凸度大小的控制需要一定操作經驗，實現金鋼筆的仰角β以及瞬時修整力F合理控制，達到加工要求，修整簡圖如圖5 ，修整后得到砂輪形狀如圖6 。

5 結束語

圓錐滾子軸承滾道凸線形直線性可以保證軸承有較低的軸向跳動量和較好的旋轉穩定性，同時使軸承滾道接觸面更貼合與理想狀態，使滾道接觸面有更合理的受力狀態，對軸承使用壽命有重要作用，因此，在加工過程中，要科學地控制好滾道直線性。

圖5 砂輪修整簡圖

圖6 修整后砂輪形狀

【1】于惠力，向敬忠，張春宜.機械設計【M】.科學出版社，2007.

【2】張世昌，李旦，高航.機械制造技術基礎【M】.高等教育出版社，2007.

【3】成大先.機械設計手冊【M】.化學工業出版社，2007.