大型推力圓錐滾子軸承保持架設計改進

趙紅霞，丁世平

（1. 銀川能源學院，寧夏 銀川 750105；2. 寧夏地質工程學校，寧夏 銀川 750001）

1 前言

大型推力圓錐滾子軸承 927/351 Q/HCP6 用于石油鉆井機械，其額定載荷為：Ca = 3 420kN 、Coa = 18 600kN，根據使用裝機工況要求，滾動體與保持架成為一個組合件，便于安裝、拆卸、維修，原保持架外觀如圖 1 所示。

圖1 原保持架三維實體圖

2 現有保持架情況分析

圖 2 所示為改進前保持架結構設計圖。

圖2 更改前保持架

（1）根據客戶的要求，保持架設計成為一個整體保持架，在保持架孔梁一端面設計一凸臺，凸臺厚 2mm, 長 30mm，以便托住滾動體。在保持架另一端面的孔梁上設計長 17mm、寬 12mm、深 2.5mm 的鎖緊槽。裝配時，設計一種擴張模具，利用模具鎖緊沖頭，用壓力機壓在孔梁中間的鎖緊槽，使其向兩邊擴張，單邊擴張量在0.2～0.3mm。必須保證這個擴張量，擴多了，鎖緊槽周邊的銅材料會有撕裂現象，擴少了，達不到鎖緊要求。這種鎖緊方式會有高點存在，所以不可靠。

（2）保持架是裝完滾子后，用模具擴張鎖緊槽，這時因為有滾子的影響，擴張模具不能精確定位，導致易出現擴偏現象，兩邊擴張的量不一樣，造成滾動體鎖不住，或者鎖量小。增大擴張量時，有時會把鎖緊點擴掉，造成廢品；擴張量小，造成滾動體掉落；同時也造成了在同一保持架中，各個孔梁的擴張鎖量不均勻的問題。擴張時保持架孔梁受外力沖擊，還易造成保持架兜孔變形。

（3）在保持架的孔梁上銑鎖緊槽，鎖緊槽設計在孔梁中間位置，并且很短，只有 17mm，且寬度一致。而保持架孔是錐形孔，孔梁的寬度也呈錐形，造成鎖緊槽靠近孔梁大端和小端方向的鎖量不一致，擴張后對滾動體鎖緊類似點鎖，如圖 3 所示，使滾動體在保持架兜孔內產生翻翹現象，對滾動體鎖緊的不牢靠，在裝配或裝機過程中，有掉滾子的潛在風險。

圖3 滾動體鎖緊方式

3 改進后保持架結構

綜上所述，對現有保持架結構進行了改進，改進后保持架結構如圖 4 所示，具體改進：

圖4 更改后保持架

（1）去掉端面鎖緊槽，使保持架孔梁強度不發生改變，避免裝配時擴張鎖緊槽時，對保持架孔梁的沖擊，避免造成保持架孔梁變形。

（2）將保持架孔梁單邊加寬 0.5mm，利用加工中心在孔梁兩內側加工比滾子直徑大0.5mm～0.7mm 的槽，并在孔的兩端各留 10mm左右的空刀槽，這就使得孔梁上自帶鎖量。裝配時，滾子上放橡膠皮，（以免壓傷滾子）利用一套組裝壓模精準定位保持架，并將滾子均勻壓入保持架兜孔中，此時，保持架對滾動體的鎖量均勻，同時也避免了掉滾子現象的發生。

（3）之前鎖緊長度最大是鎖緊槽的長度17mm，改進后鎖緊長度是兜孔長度減去兩個孔梁越程槽（20mm）接近 50mm。滾動體在保持架兜孔中無翻翹現象發生，被鎖滾動體的穩定性更好，在裝配、裝機過程中不會發生掉滾子現象，使保持架和滾動體組合件穩定性更好。

（4）改進前滾動體在保持架兜孔中軸向方向的游動量為 8～10mm，改進后的游動量為 3mm 左右，滿足保持架和滾動體組合件設計需要。

（5）改進后的保持架首次加工 15 件一次試裝成功，效果顯著，達到設計改進目的，達到預期效果。

4 結束語

經改進后，此種產品首次加工 15 件，經檢驗各項技術指標達到設計要求。改進后保持架各項機械性能滿足產品設計要求，在裝配過程中，裝配效率顯著提高，減輕工作勞動強度，減少搬運次數，跟蹤客戶裝機使用，無一掉滾子現象，滿足裝機、維修要求。在加工此規格保持架過程中，積累了豐富加工經驗，此種自鎖滾動的設計理念，可推廣至同類產品設計中，提高軸承整體質量。