特大型满装交叉圆锥滚子轴承滚子半锥角的快速选取

1、特大型满装交叉圆锥滚子轴承滚子半锥角的快速选取裴宏涛( 洛阳轴承集团有限公司 技术中心 , 河南 洛阳 471039)摘要 :满装交叉圆锥滚子转盘轴承滚子半锥角的选取较为困难 , 本文将选取滚子半锥角的繁琐计算过程以查阅表格的方式予以简化 , 大大提高了设计效率 。关键词 :大型轴承 ; 圆锥滚子轴承 ; 转盘轴承 ; 滚子 ; 半锥角 ; 选取中图分类号 :th133. 33 ; th123. 1文献标识码 :b文章编号 :1000 - 3762 (2004) 01 - 0006 - 03符号说明满装滚子时滚道圆周总间隙滚子满装数量轴承内圈内径轴承外圈外径 轴承总高度 轴承外圈高度 轴承内圈

2、高度内圈基准端面到外圈非基准端面的距 离滚子半锥角 圆锥滚子大端直径滚子组节圆直径dd t c bhz特大型转盘轴承是一种能够同时承受较大的轴向载荷 、径向载荷和倾覆力矩等综合载荷的特 殊结构轴承 。一般情况下 , 转盘轴承均带有安装 孔 、润滑油孔和密封装置 。交叉圆锥滚子转盘轴承与交叉圆柱滚子转盘轴承相比 , 除具有较高的 静载荷能力外 , 因其具有预过盈能使轴承具有较 大的支承刚度和较高的回转精度而被广泛应用于 起重运输机械 、采掘机械 、建筑工程机械和港口机 械等大型回转支承上 。满装交叉圆锥滚子转盘轴承因可容纳的滚子数量较多 , 能提供更大的静载 荷能力和支承刚度 , 适用于低速重载

3、工况下使用 ,dwdwp收稿日期 :2003 - 01 - 22最小油膜厚度装配对工作游隙影响量 温度对工作游隙影响量载荷对工作游隙的影响量 预紧调整量 ( 封闭环)处理 , 取得了良好的效果 , 确定了最佳轴承原始游隙 , 如 23038 轴承为 :150 0 200 m , 由此滚动 轴 承 游 隙 通 过 预 紧 调 整 后 达 到 最 佳 工 作 游 隙80 sp 120 m后 , 使用寿命可达两年以上 ( 以往为 1. 2 年左右) , 可见这种方法是行之有效的 。hm a 、i q1 、q2rp4轴承游隙问题在 280 精轧机减速机上的实现滚动轴承游隙是实际使用当中尤为重要的参参考

4、文献 :1万长森. 滚动轴承的分析方法 m . 北京 : 机械工业出版社 ,1987.徐 灏 ,邱宣怀. 机械设计手册 ( 第四册) m . 北京 :机械工业出版社 ,1991.武俊生. 提高轧机轴承寿命的技术 j . 轴 承 , 1999 (12) :33 - 35.王正君. 滚动轴承径向游隙的合理选择 j . 重型机( )2数 , 也是受外界和内部因素制约较大的参数 , 上述仅仅对其部分影响因素进行了分析 , 对于不同的 使用环境 , 部分因素会由次要变成主要 , 这里就轴 系结构 、轴承支承方式 、轴的刚度等因素对轴承游隙的影响未进行描述 。34是一种高附加值产品 。但是 , 满装交叉圆

5、锥滚子转盘轴承设计时在选取合理的滚子直径后须保证滚 道圆周总间隙处于合理的范围之内 , 而受滚子 半锥角 的影响很大 , 它们之间的函数关系较复 杂 ,从而造成选取困难 , 往往经过多次计算才能找到满意的结果 。本文通过分析各参数之间的关系 ,给出了一种快速选择滚子半锥角的方法 。令 = tan(1)co s (45+ )则mo2 = 0. 5dwp= mo2 co s/ sin45ao2 dwptan co s= 2co s ( 45+ ) in45s1 结构特点和计算过程1. 1 结构特点满装交叉圆锥滚子转盘轴承结构如图 1 所示 , 由外圈 、内圈 、滚子 、密封圈和连接螺钉组成 。外圈

6、 或内圈为两半结构 , 装配后由连接螺钉连接 。相邻 圆锥滚子呈十字交叉配置在滚道当中 , 所有球形端 面朝向外滚道 , 两列内外滚道延长线和滚子中心线分别相交于轴承回转中心线 , 以使一半滚子承受一 个方向的轴向载荷 , 相反方向的轴向载荷由另一半 滚子承受 。该类型轴承可在一定预载荷下形成负 游隙 , 提高支承刚度和回转精度 。2 d si n () =2wp co s (45+ ) ao2 co s (45- )an=2 d co s ( 45- )sin=2wp co s (45+ )2 d=tan ( 45+ ) sinwp2= 2 an= 2 dwptan (45+ ) sindw

7、令= 2tan (45+ ) sin(2)( 3)kdwdw =kd dwpw式中滚子直径系数kdw计算滚子数量dwpdwp= z= 2 mo2 = 2 0 . 5d( 4)wp的最大偶数 。z 取小于计算满装滚子时滚道圆周理论总间隙2 mo2 = dwp sin ( z - 1) arsin () - 2 mo2dwp= dwp sin ( z - 1) arcsin -dwp= dwp sin ( z - 1) arcsin - (5)图 1为了设计和制造方便 , 两个外滚道之间的夹角 通常取 90, 与径向分别呈 45夹角 。两个内滚道之 间的夹角则为 90+ 4, 与径向夹角分别为 4

8、5+2。o2 为 滚 子 节 圆 中 心 , oo2 为 滚 子 组 节 圆 半 径 , dwp = 2 oo2 , 两条外滚道延长线交点 a 在 oo2 上 。o1 为内 、外滚道延长线与轴承回转中心线的 交点 , oo1 为轴承回转中心线 。做 o2 m o1 o2 且 与 o1 a 相交于 m 点 , n 为滚子中心线与滚子大端 面交点 。1. 2 计算过程已知 d 、d 、t 、c 、b 、h , 取 dwp = kp ( d + d) , kp= 0. 490. 51 。o1 o2 = oo2/ cos (45+ ) = 0. 5 dwp/ cos (45+ )令 = si n (

9、z - 1) arc si n - =(6)dw2tan (45+ ) sin式中1. 3满装滚子总间隙系数约束条件滚子大端直径 dw0. 4 ( b - h) dw 0. 5 ( b - h)滚道圆周总间隙0. 28 dw 0. 52 dw即 0 . 28 0. 52( 7)(8)滚子大端直径 dw 可同时根据内 、外圈安装孔位置做适当调整 , 而 8 式则是必须满足的条件 。()由 1 、4 式可知 , 滚子数量 z 是滚子半锥角的函数 , 与滚子组节圆直径 d 无关 。( ) ( )dwptanmo2 = o1 o2 tan =由 ( 2) 、( 3) 式可知 , 滚子大端直径是 dwp

10、 和的函数 。虽然 dwp 可根据内圈和外圈的安装孔位 置做适当调整 , 但其调整范围与其本身数值相比非常小 , 一般不大于 0. 01 dwp , 对滚子直径的影响非常小 , 通常 不 通 过 调 整 dwp 来 调 整 滚 子 直 径 。因 此 , 当选定 dwp值后 , 滚子大端直径取决于 。由 (1) 、( 4) 、( 6) 式可知 ,为的函数 。 综合上述 , 当选定 dwp和后 , dw 、z 和即可确定 。其中 , z 和 是 的函数 , 与滚子组节圆直 径 dwp无关 。的是为了查表方便 。表 1 的使用步骤如下 :( 1) 根据轴承外形尺寸及结构特点确定滚子组 节圆直径 dw

11、p 值 , 确定滚子大端直径 dw 的取值范围 , 然后 dw 在取值范围内取中间值做为初值 。(2) 按 k 值查表得到, 即可得到相应 值下 的滚子数量 z 、滚道间隙系数 和滚子直径系数kd 。w计算 dw = kd dwp ,= dw 。(3)w计算实例已知某型号满装交叉圆锥滚子转盘轴承外形 尺寸如下 :d = 2 340 mm , d = 2 690 mm , t = 120 mm , b =100 mm , c = 100 mm , h = 15 mm 。32表格的制定同时满足 ( 7) 和 ( 8) 式的 值不是唯一的 , 但计算公式较复杂 , 查找很困难 。通过设计实践 , 将

12、常用的 值列于表 1 , 设计时查表选取 。表 1( 1)dw 43确定滚子组节圆直径 dwp = 2 515 mm , 38mm , 初步确定 dw = 40. 5 mm 。w dw40 . 5(2)k = d = 2 515 = 0 . 016 , 按 k 值查表得wp到 = 038 50 , z = 194 , = 0. 399 40 , kd =w0. 016 339 89 。计算 dw = kd dwp = 0 . 016 339 89 2 515(3)w= 41. 095 ,= dw = 0. 399 4 41. 095 = 16. 413 。4结论将选取滚子半锥角的繁琐计算过程以

13、查阅表格的方式予以简化 , 大大提高了设计效率 。将能满足要求的 值确定为若干个有限的数值 , 间隔适 当 。经分析 , 选取相邻的两个参数 , 轴承承载能力 差别极小 。并且该表格具有相当大的适用范围 , 而 实际设计过程中 , 经常用到的 值更少 , 有利于实现滚子参数的系列化和标准化 。值的选取范围为 036 15 至 113, 超出此范围的 值在实际设计过程中基本上使用不到 。其( 编辑 :张 葵)中 k 值是 kd 经四舍五入取小数点后三位的值 , 目wkzkd0 . 015036 152080 . 415 930 . 015 230 030 . 016038 501940 . 39

14、9 400 . 016 339 890 . 017040 301860 . 306 270 . 017 057 680 . 018042 451760 . 379 160 . 018 028 870 . 019044 451680 . 393 450 . 018 894 260 . 020047 301580 . 509 500 . 020 087 410 . 0210501500 . 469 150 . 021 175 360 . 022051 201460 . 500 350 . 021 756 870 . 023053 301400 . 473 950 . 022 703 720 . 024056 401320 . 493 980 . 024 091 800 . 025059 201260 . 435 710 . 025 264 610 . 026101 151220 . 406 900 . 026 109 770 . 027104 201160 . 428 140 . 027 473 260 . 028105 301140 . 314 950 . 027 990 430 . 029107 501100 . 302 700 . 02