淺析配對單列圓錐滾子軸承的應用

孟高強

（廣東明陽風電產業集團有限公司風能研究院，廣東中山528437）

淺析配對單列圓錐滾子軸承的應用

孟高強

（廣東明陽風電產業集團有限公司風能研究院，廣東中山528437）

簡述了圓錐滾子軸承的自身特點，分析了配對單列圓錐滾子軸承的常用布置結構，詳述了不同布置配對單列圓錐滾子軸承游隙的控制與調整方法，總結了圓錐滾子軸承游隙的形成機理。結合實踐應用和原理，能較好的指導車間工人正確操作應用，以及給同行設計者以借鑒。

配對單列圓錐滾子軸承；游隙調整；形成機理

在齒輪傳動機械結構中，配對單列圓錐滾子軸承的應用已越加普通，因其既能承受徑向載荷，又能承受軸向載荷，多種軸承支承結構中都能應用到它，設計師們也探索出多種圓錐滾子軸承的支承形式。為便于裝配及調整所需，單列圓錐滾子軸承通常是分離型的，即軸承的內外圈可以單獨裝配，這往往要求裝配時要進行軸承內部游隙的調整，且錐軸承對于游隙的要求是相當苛刻的，其游隙的調整是否適當，直接關系到軸承最終運行的性能及使用壽命。本文針對圓錐滾子軸承自身特點、常用布置結構形式、軸承游隙要求和測量方法以及游隙的形成機理等方面進行研究，進而加深大家對單對圓錐滾子配對使用的認識，指導車間工人更好的實踐應用。

1圓錐滾子軸承的自身特點

圓錐滾子軸承有圓錐形內圈和外圈滾道、圓錐滾子排列在兩者之間。所有圓錐表面的投影線都在軸承軸線的同一點相聚，這種設計使圓錐滾子軸承特別適合承受復合（徑向和軸向）負荷。軸承的軸向負荷能力大部分是由接觸角α決定的，α角度越大，軸向負荷能力就越高，角度大小用計算系數e來表示，e值越大，接觸角度越大，軸承承受軸向負荷的適用性就越大。

雙列圓錐滾子軸承的外圓（或內圓）是一個整體，一般在出廠前游隙已按要求設定，無須用戶調整。而單列圓錐滾子軸承由于其分離型特點，內外圈分開安裝，加之要配對使用，其軸承游隙需用戶安裝時調整。

2配對單列圓錐滾子軸承的常用布置結構

配對單列圓錐滾子軸承單獨支承，一般采用背對背即“O”形支承，如圖1所示，因其載荷作用范圍較大，支承穩定性好。配對單列圓錐滾子軸承作為固定端，與圓柱滾子軸承配合使用，其配對布置以面對面支承，即“X”型支承，如圖2所示。單列圓錐滾子軸承分布在軸或齒輪兩端支承，為保證載荷平衡，向軸中線集中，采用面對面單獨支承，如圖3所示。

圖1 “O”形支承

圖2 “X”型支承

圖3 面對面單獨支承

3配對單列圓錐滾子軸承的游隙要求

軸承一般依據所使用的工況來決定其工作游隙，對于普通的傳動結構，用戶可依據軸承型錄來查詢游隙要求，但由于使用性能較高，工況較復雜的結構，如風力發電增速箱等，由軸承供應廠家應用工程師根據計算制定軸承配對的游隙數值及裝配調整技術要求，并指導用戶完成安裝。

以增速箱為例，配對單列圓錐滾子軸承所在的增速箱結構中，低速級轉速較低，載荷較大，為提高承載力，軸承游隙控制在較小范圍；高速級因其轉速較高，發熱量大，油量要求充分，游隙控制在較大值；但精確數值要依據軸承溫升因素引起的脹膨量、內外圈過盈量及運行游隙要求等綜合考慮給定最終數值。

4配對單列圓錐滾子軸承的游隙測量方法

如圖4所示，以背對背結構的配對軸承按工廠實踐，通常以調整內隔圈來控制游隙，因而內隔圈的實際配磨值A=H1+H2+C1+ΔS

圖4 背對背配對軸承測量值示意圖

圖4中，H1、H2分別為軸承1、2的內外圈平放時的落差值；C1為外隔圈基本值；ΔS為工作游隙要求值。

以此種方法配磨由于要測量多個數值，且每個數值要求測量圓周上的多點，最后求平均值，如此下來工作量較大，生產效率較低；在樣機試制階段可以采用，但不利于批量化生產。

以生產工廠經驗，如圖5所示，采取如下批量測量方法：

圖5 配對軸承實際測量方式示意圖

具體方法為：

（1）將一圓錐滾子軸承1平放在經測平后的平板上，小端面向上，將加工好的外隔圈放于軸承1外圈上；

（2）將另一圓錐滾子軸承2放于其上，小端面向下；

（3）將重量約100 kg壓塊（如圖，壓塊為環形狀，中空，便于測量尺進入測量）置于軸承2內圈上，開始轉動兩軸承外圈10~20周，保證兩軸承內外圈與圓錐滾子緊密貼合；

（4）圓周均布位置處測量A1值4~6次，求平均值；則待加工的內隔圈的配磨量為A=A1+ΔS（ΔS為工作游隙要求值），公差控制為±0.025 mm；

對于單列圓錐滾子軸承分開布置配合使用的情況，調整間隙前需將兩軸承裝于構件上，通過測量處于外側的軸承外圈端面至安裝孔端面的距離來求得配磨值。如圖6，方法如下：首先要用壓板圓周方向多點均布壓緊軸承外圈，保證圓錐滾子與內外圈充分貼合；其次，周向測量距離A2，多點測量得均值，隔圈配磨值A=A2+ΔS（±0.025mm）.

圖6 分開布置軸承測量示意圖

5圓錐滾子軸承游隙的形成機理

工作游隙計算公式：

式中，ΔS為運行時正常溫熱軸承的徑向工作游隙（μm）；Sr為內部徑向游隙（μm）；ΔSp為由于配合引起的徑向游隙的減小量；ΔSp為由于溫升引起的徑向游隙的減小量（μm）。

由于配合引起的徑向游隙的減小量ΔSp：徑向游隙的減少量是由于安裝時內圈的膨脹和外圈的收縮產生的。

式中，Δd為內圈的膨脹量（μm）；ΔD為外圈的膨脹量（μm）；d為內圈內徑（mm）；

U（μm）為具有緊配合件的理論過盈量（理論過盈量是指過盈配合時，每個配合面的最大實體偏差減去其公差帶的1/3后，所得到的這兩個尺寸偏差的差值。其中考慮了裝配時接觸面間互相擠平的數值）。

F為內圈滾道直徑（mm）；E為外圈滾道直徑（mm）；D為外圈外徑（mm）；

由于溫度引起的徑向游隙的減小量ΔST：由于內外圈溫差較大，徑向游隙變化會相當大。

α（1/K）為鋼的熱膨脹系數：

dM為軸承平均直徑（d+D）/2（mm）；

υ'IR（℃，K）為內圈溫度；υ'AR（℃，K）為外圈溫度（經常在內外圈上有溫差：5 K到10 K）。

軸向游隙：內部軸向游隙ΔSa在無載荷狀況下，一個軸承套圈在軸承的軸向方向從一個極限位置移動至另一個極限位置的位置，如圖7所示。

圖7 軸承軸向游隙示意圖

對不同類型的軸承，內部徑向游隙ΔSr和內部軸向游隙ΔSa互相關聯。表1給出某些軸承類型兩者的關聯性。

表1 軸承游隙關聯值

6結束語

配對圓錐滾子軸承的應用，特別是其游隙的控制與調整需要考慮多方面因素，如溫升、配合、轉速等，不同的軸承廠家都有自已計算和控制的方法。本文是筆者通過工作中積累及實際車間操作過程中得到的一些實踐，對配對圓錐滾子軸承的應用作了歸納總結，希望對大家有一些借鑒和幫助。

[1]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2002.

The App lication ofMatching Single Row Tapered Roller Bearing is Analyzed

MENG Gao-qiang
（Guangdong MingYang Wind Power Industry Group Co.，Ltd.，Wind Energy Research Institute，Zhongshan Guangdong 528437，China）

This paper briefly describes the characteristics of tapered roller bearings，analyses thematching of single row circular cone roller bearings commonly used layout structure，details the different layoutmatching single row tapered roller bearing clearance control and adjustment method，summarizes the formation mechanism of the tapered roller bearing clearance.Combined with the practical application and principles，can give the peer designers to learn，can better guide the correct operation of the workshop workers application.

pairs of single row tapered roller bearing clearance adjustment；formation mechanism;

TH 133.3

B

1672-545X（2016）12-0176-03

2016-09-18

孟高強（1984-），男，河南上蔡人，本科，工程師，主要從事齒輪箱開發、技術等工作。