淺析配對(duì)單列圓錐滾子軸承的應(yīng)用

孟高強(qiáng)

（廣東明陽(yáng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司風(fēng)能研究院，廣東中山528437）

淺析配對(duì)單列圓錐滾子軸承的應(yīng)用

孟高強(qiáng)

（廣東明陽(yáng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司風(fēng)能研究院，廣東中山528437）

簡(jiǎn)述了圓錐滾子軸承的自身特點(diǎn)，分析了配對(duì)單列圓錐滾子軸承的常用布置結(jié)構(gòu)，詳述了不同布置配對(duì)單列圓錐滾子軸承游隙的控制與調(diào)整方法，總結(jié)了圓錐滾子軸承游隙的形成機(jī)理。結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用和原理，能較好的指導(dǎo)車(chē)間工人正確操作應(yīng)用，以及給同行設(shè)計(jì)者以借鑒。

配對(duì)單列圓錐滾子軸承；游隙調(diào)整；形成機(jī)理

在齒輪傳動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)中，配對(duì)單列圓錐滾子軸承的應(yīng)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(jié)構(gòu)中都能應(yīng)用到它，設(shè)計(jì)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(diào)整所需，單列圓錐滾子軸承通常是分離型的，即軸承的內(nèi)外圈可以單獨(dú)裝配，這往往要求裝配時(shí)要進(jìn)行軸承內(nèi)部游隙的調(diào)整，且錐軸承對(duì)于游隙的要求是相當(dāng)苛刻的，其游隙的調(diào)整是否適當(dāng)，直接關(guān)系到軸承最終運(yùn)行的性能及使用壽命。本文針對(duì)圓錐滾子軸承自身特點(diǎn)、常用布置結(jié)構(gòu)形式、軸承游隙要求和測(cè)量方法以及游隙的形成機(jī)理等方面進(jìn)行研究，進(jìn)而加深大家對(duì)單對(duì)圓錐滾子配對(duì)使用的認(rèn)識(shí)，指導(dǎo)車(chē)間工人更好的實(shí)踐應(yīng)用。

1圓錐滾子軸承的自身特點(diǎn)

圓錐滾子軸承有圓錐形內(nèi)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(diǎn)相聚，這種設(shè)計(jì)使圓錐滾子軸承特別適合承受復(fù)合（徑向和軸向）負(fù)荷。軸承的軸向負(fù)荷能力大部分是由接觸角α決定的，α角度越大，軸向負(fù)荷能力就越高，角度大小用計(jì)算系數(shù)e來(lái)表示，e值越大，接觸角度越大，軸承承受軸向負(fù)荷的適用性就越大。

雙列圓錐滾子軸承的外圓（或內(nèi)圓）是一個(gè)整體，一般在出廠前游隙已按要求設(shè)定，無(wú)須用戶(hù)調(diào)整。而單列圓錐滾子軸承由于其分離型特點(diǎn)，內(nèi)外圈分開(kāi)安裝，加之要配對(duì)使用，其軸承游隙需用戶(hù)安裝時(shí)調(diào)整。

2配對(duì)單列圓錐滾子軸承的常用布置結(jié)構(gòu)

配對(duì)單列圓錐滾子軸承單獨(dú)支承，一般采用背對(duì)背即“O”形支承，如圖1所示，因其載荷作用范圍較大，支承穩(wěn)定性好。配對(duì)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(duì)布置以面對(duì)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(duì)面單獨(dú)支承，如圖3所示。

圖1 “O”形支承

圖2 “X”型支承

圖3 面對(duì)面單獨(dú)支承

3配對(duì)單列圓錐滾子軸承的游隙要求

軸承一般依據(jù)所使用的工況來(lái)決定其工作游隙，對(duì)于普通的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，用戶(hù)可依據(jù)軸承型錄來(lái)查詢(xún)游隙要求，但由于使用性能較高，工況較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如風(fēng)力發(fā)電增速箱等，由軸承供應(yīng)廠家應(yīng)用工程師根據(jù)計(jì)算制定軸承配對(duì)的游隙數(shù)值及裝配調(diào)整技術(shù)要求，并指導(dǎo)用戶(hù)完成安裝。

以增速箱為例，配對(duì)單列圓錐滾子軸承所在的增速箱結(jié)構(gòu)中，低速級(jí)轉(zhuǎn)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(jí)因其轉(zhuǎn)速較高，發(fā)熱量大，油量要求充分，游隙控制在較大值；但精確數(shù)值要依據(jù)軸承溫升因素引起的脹膨量、內(nèi)外圈過(guò)盈量及運(yùn)行游隙要求等綜合考慮給定最終數(shù)值。

4配對(duì)單列圓錐滾子軸承的游隙測(cè)量方法

如圖4所示，以背對(duì)背結(jié)構(gòu)的配對(duì)軸承按工廠實(shí)踐，通常以調(diào)整內(nèi)隔圈來(lái)控制游隙，因而內(nèi)隔圈的實(shí)際配磨值A(chǔ)=H1+H2+C1+ΔS

圖4 背對(duì)背配對(duì)軸承測(cè)量值示意圖

圖4中，H1、H2分別為軸承1、2的內(nèi)外圈平放時(shí)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(cè)量多個(gè)數(shù)值，且每個(gè)數(shù)值要求測(cè)量圓周上的多點(diǎn)，最后求平均值，如此下來(lái)工作量較大，生產(chǎn)效率較低；在樣機(jī)試制階段可以采用，但不利于批量化生產(chǎn)。

以生產(chǎn)工廠經(jīng)驗(yàn)，如圖5所示，采取如下批量測(cè)量方法：

圖5 配對(duì)軸承實(shí)際測(cè)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(jīng)測(cè)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(huán)形狀，中空，便于測(cè)量尺進(jìn)入測(cè)量）置于軸承2內(nèi)圈上，開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)兩軸承外圈10~20周，保證兩軸承內(nèi)外圈與圓錐滾子緊密貼合；

（4）圓周均布位置處測(cè)量A1值4~6次，求平均值；則待加工的內(nèi)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(duì)于單列圓錐滾子軸承分開(kāi)布置配合使用的情況，調(diào)整間隙前需將兩軸承裝于構(gòu)件上，通過(guò)測(cè)量處于外側(cè)的軸承外圈端面至安裝孔端面的距離來(lái)求得配磨值。如圖6，方法如下：首先要用壓板圓周方向多點(diǎn)均布?jí)壕o軸承外圈，保證圓錐滾子與內(nèi)外圈充分貼合；其次，周向測(cè)量距離A2，多點(diǎn)測(cè)量得均值，隔圈配磨值A(chǔ)=A2+ΔS（±0.025mm）.

圖6 分開(kāi)布置軸承測(cè)量示意圖

5圓錐滾子軸承游隙的形成機(jī)理

工作游隙計(jì)算公式：

式中，ΔS為運(yùn)行時(shí)正常溫?zé)彷S承的徑向工作游隙（μm）；Sr為內(nèi)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(shí)內(nèi)圈的膨脹和外圈的收縮產(chǎn)生的。

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

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

F為內(nèi)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(nèi)外圈溫差較大，徑向游隙變化會(huì)相當(dāng)大。

α（1/K）為鋼的熱膨脹系數(shù)：

dM為軸承平均直徑（d+D）/2（mm）；

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

軸向游隙：內(nèi)部軸向游隙ΔSa在無(wú)載荷狀況下，一個(gè)軸承套圈在軸承的軸向方向從一個(gè)極限位置移動(dòng)至另一個(gè)極限位置的位置，如圖7所示。

圖7 軸承軸向游隙示意圖

對(duì)不同類(lèi)型的軸承，內(nèi)部徑向游隙ΔSr和內(nèi)部軸向游隙ΔSa互相關(guān)聯(lián)。表1給出某些軸承類(lèi)型兩者的關(guān)聯(lián)性。

表1 軸承游隙關(guān)聯(lián)值

6結(jié)束語(yǔ)

配對(duì)圓錐滾子軸承的應(yīng)用，特別是其游隙的控制與調(diào)整需要考慮多方面因素，如溫升、配合、轉(zhuǎn)速等，不同的軸承廠家都有自已計(jì)算和控制的方法。本文是筆者通過(guò)工作中積累及實(shí)際車(chē)間操作過(guò)程中得到的一些實(shí)踐，對(duì)配對(duì)圓錐滾子軸承的應(yīng)用作了歸納總結(jié)，希望對(duì)大家有一些借鑒和幫助。

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)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(qiáng)（1984-），男，河南上蔡人，本科，工程師，主要從事齒輪箱開(kāi)發(fā)、技術(shù)等工作。