工業齒輪箱圓錐滾子軸承游隙調整的優化設計

曹 俊 邢 磊 杜 偉 張明明 王從福 王鑫哲

（山東華成中德傳動設備有限公司，淄博 255200）

在工業齒輪箱中，滾動軸承具有摩擦小、負載運行能力高、啟動扭矩低、潤滑簡單、在斷續工作中無啟動問題以及滑動軸承對中不敏感等優勢[1]。圓錐滾子軸承可以承受徑向力和軸向力，還可以組合使用減小軸承的跨距，因此其標準系列的軸承可以應用在大多數場合[2]。但是，圓錐滾子軸承徑向游隙和軸向游隙的調整是通過調整軸向尺寸公差來實現，而在實際調整過程中大多采用磨削調整套的厚度和重新加工軸承端蓋的止口深度來保證軸向尺寸公差，既無法保證裝配精度，也降低了裝配效率。因此，本文介紹了一種組合調整墊，通過不同厚度的組合調整墊來實現這個功能，既保證了裝配精度也提高了裝配效率，具有較大的市場價值。

1 工業齒輪箱軸向游隙常用調整結構

圖1為單級圓柱齒輪箱的裝配示意圖。軸承的徑向游隙和軸向游隙主要通過磨削調整套的厚度來實現。

圖1 單級圓柱齒輪箱的裝配示意圖

由圖1可知，輸入軸和輸出軸均采用了單列圓錐滾子軸承，通過面對面的布置形式減小了軸承的跨距，從而提高了軸的剛性。軸承的軸向尺寸主要通過輸入端蓋、調整套1、齒輪軸、軸承1、箱體、軸承2以及調整套2來控制。設計中，調整套的設計厚度為15mm，考慮加工中會留出的0.5mm余量，厚度為15.5mm。在裝配過程中，根據箱體端面至軸承2的距離來磨削調整套2。例如，箱體端面至軸承2外圈的距離為15.35mm，需要將調整套2的厚度在磨床上磨削0.15mm。同理，需要根據箱體端面至軸承1外圈端面的距離來磨削調整套1。磨削加工可以保證兩端面的平行度，但是調整套會增加磨床的工時。每個軸上有兩個調整套，不僅增加了磨床的工時消耗，還嚴重降低了裝配效率。該問題在多級傳動的齒輪箱中更加凸顯，降低了企業效益。

圖2為二級圓柱齒輪箱的裝配示意圖，輸出軸承的徑向游隙和軸向游隙主要通過重新加工軸承端蓋的止口深度來實現。

由圖2可知，輸出軸均采用單列圓錐滾子軸承。軸承的軸向尺寸主要通過端蓋1、軸承1、箱體、輸出軸、軸承2以及端蓋2來控制。根據設計，端蓋2的止口深度為15mm，考慮加工中會留出0.5mm的余量，總的深度為15.5mm。在裝配過程中，根據箱體端面至軸承2的距離來重新加工止口深度。例如，箱體端面至軸承2外圈的距離為15.35mm，需要在車床上重新裝夾端蓋2，并將止口深度加工至15.35mm。二次定位裝夾會降低止口端面與止口外圓的垂直度精度，即無法保證軸承外圈的預緊力，降低了軸承的裝配精度。此外，由于重新加工端蓋需要占用車床的工時，大大降低了裝配效率。

圖2 二級圓柱齒輪箱的裝配示意圖

2 工業齒輪箱軸向游隙優化設計結構

圖3為單級圓柱齒輪箱的裝配示意圖（含調整墊）。軸承的徑向游隙和軸向游隙主要通過組合調整墊的厚度來實現。

圖3 單級圓柱齒輪箱的裝配示意圖（含調整墊）

由圖3可知，輸入軸軸承的軸向尺寸主要通過輸入端蓋、調整套1、調整墊1、齒輪軸、軸承1、箱體、軸承2、調整套2以及調整墊2來控制。設計中，調整套的設計厚度為14mm，同時會設計不同厚度的調整墊，如0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.1mm以及0.05mm的調整墊。在裝配過程中，根據箱體端面至軸承2的距離來選取不同厚度的調整墊。例如，箱體端面至軸承2外圈的距離為15.35mm，可以選取2個0.5mm、1個0.3mm和1個0.05mm的調整墊，并將它們組合使用。該方法減去了磨床磨削調整套的工時，提高了齒輪箱的裝配效率和企業效益。

圖4為二級圓柱齒輪箱的裝配示意圖（含調整墊）。輸出軸承的徑向游隙和軸向游隙主要通過組合調整墊的厚度來實現。

圖4 單級圓柱齒輪箱的裝配示意圖（含調整墊）

由圖4可知，輸出軸均采用單列圓錐滾子軸承。軸承的軸向尺寸主要通過端蓋1、調整墊1、軸承1、箱體、輸出軸、軸承2、調整墊2以及端蓋2來控制。根據設計，端蓋2的止口深度為14mm，同時會設計不同厚度的調整墊2，如0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.1mm和0.05mm的調整墊[3]。在裝配過程中，測量箱體端面至軸承2的距離為15.3mm，可以選取2個0.5mm和1個0.3mm的調整墊，并將它們組合使用。該方法不僅保證了裝配的精度，還提高了裝配 效率。

通過上述分析，圓錐滾子軸承的游隙可以通過組合調整墊的厚度進行調整。這種方法可保證裝配質量，且安裝效率高，適用于大型齒輪箱生產廠家。由于軸承的型號應用較多且會交叉使用，因此可以根據軸承的外徑設計調整墊的型號，并根據不同箱體的軸向游隙設計不同厚度的調整墊[4]，使得同一調整墊可以應用于不同的箱體，且可以通過組合相同外徑不同厚度的調整墊來滿足不同箱體的要求。

3 結語

通過分析和比較，相比磨削調整套厚度和重新加工端蓋止口深度，組合調整墊在裝配精度和裝配效率上更具優勢，給企業帶來了良好的經濟效率。