滾動軸承對滾動體的技術要求研究

毛慶霏 高明遠

摘要：滾動體技術質量水平直接關系到滾動軸承的精度和性能和壽命等，因為工作人員需要結合軸承基本需求，全面分析滾動體的尺寸規(guī)格和力學心梗以及疲勞壽命等方面，使其滿足滾動軸承運行需求，同時提升國產滾動體的技術質量水平。

關鍵詞：滾動軸承;滾動體;技術要求

滾動軸承在軸承套圈內設置滾動體，因此實現(xiàn)滾動運動。滾動軸承運行的基本條件是滾動體，而現(xiàn)代軸承工業(yè)發(fā)展的基礎也是滾動體，如果沒有滾動體，就無法發(fā)展?jié)L動軸承。利用滾動體最開始是為了代替軸承，有效降低整體摩擦，提高運轉過程的輕便性和靈活性。而軸承還要傳遞荷載，保障定位精度，滾動體直接決定著軸承的各種技術要求，這說明滾動體在滾動軸承中占據(jù)重要的地位。

一、滾動軸承對于滾動體尺寸和精度的要求

（一）尺寸要求

滾動軸承對于滾動體提出的尺寸要求包括大小和規(guī)格等方面，因為配套軸承的要求是不統(tǒng)一的，因此滾動體的大小也是不同，但是也不能毫無限制滾動體大小，需要根據(jù)現(xiàn)代工業(yè)標準化和通用化原則，合理規(guī)范滾動體的尺寸，滿足整體工作需求，同時要注意減少不必要的規(guī)格。[1]

在滾動體中嚴格要求球和滾針的尺寸規(guī)格，同時具備國際標準和國家標準。圓錐滾子主要是在一些企業(yè)實現(xiàn)標準化，但是在商品化供應過程中，在全球范圍內具有較高的尺寸規(guī)格認同度。發(fā)展到現(xiàn)如今，球面滾子尺寸規(guī)格標準化程度比較低，通常是各個企業(yè)根據(jù)不同軸承自行設計尺寸規(guī)格。

滾動軸承用量最大的滾動體為球，因為傳統(tǒng)技術體系的影響，導致當前的主導地位仍舊是英制尺寸。例如在標準規(guī)定中，球直徑的英制尺寸占據(jù)54%以上的比例。為了更好的接軌于國際計量單位，在標準中逐漸實現(xiàn)了英制尺寸的公制化。

一些軸承為了提高最大承載力，利用非標滾動體。但是非標不能成為主流，需要結合用戶要求完成軸承設計，根據(jù)設計標準制造滾動體。只有實現(xiàn)尺寸規(guī)格的標準化，才可以保障滾動體產品符合技術生產特生，實現(xiàn)規(guī)模化的經(jīng)濟生產。

（二）精度要求

滾動軸承屬于精密性機械產品，最高公差等級的2級向心軸承內徑公差為標準公差，最低公差等級的推力軸承內徑公差處于IT7～IT8之間，主要是利用檢測量規(guī)和標準塊公差。軸承對于滾動體提出較高的精度要求，例如G3球最高公差等級的球直徑變動量意境超過了最高標準公差。滾動軸承對于滾動體提出的精度要求包括尺寸精度和形狀精度等，需要制定標準公差等級嚴格規(guī)定對應的公差項目和數(shù)值等。[2]

滾動體精度直接影響到滾動軸承運行的靈活性，因此提出的精度要求要包含軸承旋轉精度。因此滾動軸承具有較高的公差等級，那么就要配置較高公差等級的滾動體。針對超高速精密主軸角主要是接觸球軸承，因此通常是選用G3球。G60以上球整體精度比較低，因此不能在軸承中利用，可以在其它工業(yè)中利用。因此要求接觸球具備更加粗放的延伸級別，這樣才可以實現(xiàn)多樣化和個性化的用途。

通常是根據(jù)球形誤差確定球的公差等級，并且根據(jù)英制尺寸反映對應關系。例如針對G5球，球形誤差為5μin，G10球的球形誤差為10μin。換算μin為μm，，滿足固定米制尺寸的公差值，例如G10球的球形誤差為：10μin=10×0.025μm=0.25μm。滾針公差等級對應于μm計的批直徑變動量最大值和規(guī)值間距。

在制訂發(fā)布國際標準之前，各個國家對于滾動體提出不通過的公差等級規(guī)定。而滾動軸承通常是成組利用滾動體。而滾動體主要是利用成批生產模式。因此在滾動體尺寸公差中不僅要嚴格要求每個滾動體，還要要求呈批生產模式。不僅要求呈批尺寸變動量，還要規(guī)定分選規(guī)值要求。利用滾動體按規(guī)值分選作法，可以組合裝配軸承內外滾道尺寸，提高整體工作的便捷性，同時保障軸承精度和轉速等性能質量的一致性。如果要求兩端面作為工作滾子，那么需要嚴格分選滾子長度。

二、滾動軸承對于滾動體承載能力和壽命的要求

（一）壓碎荷載試驗

綜合評定滾動體的強度和韌性等力學性能，可以利用壓碎載荷體現(xiàn)出具體的指標。因此需要對于滾動體實施壓碎荷載試驗，通常是給出鋼球最小壓碎載荷值。

（二）提高表面硬度

滾動體經(jīng)過常規(guī)淬回火之后，表面硬度要達到58HRC以上，這樣才可以保障滾動軸承滿足基本額定載荷能力。滾動體和套圈滾道的硬度匹配性直接影響到軸承壽命。如果滾動體表面硬度在滾動表面硬度以上，那么滾動軸承具有更長的壽命。這是因為管道工體具有更高的精度，如果表面硬度較高，在滾動軸承運行階段，可以對于滾道實施精密冷輾擴，進一步改善滾道精度，并且在表層形成壓應力，從而提高滾動軸承的疲勞壽命。通過提高滾動體和和滾道的表面硬度，可以使軸承的抗污染壽命因此提高。因此控制滾動體表面硬度，通常需要利用熱處理工藝控制措施。[3]

（三）表面強化處理

表面強化處理指的是高壓噴丸硬化處理鋼球表面，因此提高表面硬度，在表層形成壓應力，使?jié)L動軸承壽命因此提高。實施表面強化之后，一方面需要提高表面硬度，另一方面需要控制表面硬度，此外需要嚴格鋼球之間的硬度最大值。要求表層壓應力分布的均勻性，同時表面向內要呈現(xiàn)出梯度分布模式。

三、滾動軸承對于滾動體振動和噪聲要求

滾動體的數(shù)量和大小直接關系到軸承的固有振動和噪聲。滾動體表面形狀和表面質量直接影響到軸承振動和噪聲。滾動體表面波紋度和粗糙度直接關系到滾動軸承振動好噪聲，如果軸承產生異常聲，說明滾動體表面出現(xiàn)劃傷和磕碰傷。

為了保障軸承振動和噪音，需要嚴格控制滾動體圓度和波紋度等。此外需要控制滾動體的單體振動。開展表面強化處理，使表面硬度因此提高，避免發(fā)生劃傷和磕碰等問題。此外需要嚴格控制滾動體批直徑變動量在最小限度范圍內。

結束語：

科學技術不斷發(fā)展，促進滾動軸承發(fā)展，同時對于滾動體技術質量也提出更高的要求，在今后發(fā)展過程中，需要結合滾動軸承對于滾動體提出的技術要求，把握先進技術發(fā)展動向，提高滾動體產品質量。

參考文獻：

[1]王茂輝，湯勇，李海翔，楊平.基于Morlet小波與尺度空間的滾動軸承故障診斷研究[J/OL].機車電傳動：1-8[2021-06-25].

[2]全航，張強，邵思羽，牛天林，楊新宇.基于CNN-WaveNet的滾動軸承剩余壽命預測[J/OL].計算機應用研究：1-6[2021-06-25].

[3]劉暢，金京，王衍學.基于AFOA的降噪源分離在軸承復合故障診斷中的試驗研究[J].機電工程，2021，38（06）：681-688.