周瑞萍,王学辉
(宝塔实业股份有限公司,宁夏 银川 750021)
圆柱滚子轴承零件尺寸调整对旋转灵活性的影响
周瑞萍,王学辉
(宝塔实业股份有限公司,宁夏 银川 750021)
对于尺寸非标圆柱滚子轴承,根据套圈的配合情况,径向游隙产生于过盈配合的套圈滚道与其对应的滚子组之间。根据安装配合的过盈量,修正保持架兜孔中心径尺寸,确保轴承安装后滚动体回转中心径与保持架兜孔中心径的值接近,轴承回转灵活。
圆柱滚子轴承;过盈配合;径向游隙;保持架兜孔中心径
通常,轴承套圈相对于载荷方向为旋转或摆动的套圈,应选择过盈配合或过渡配合。相对于载荷方向固定的套圈应选择间隙配合;当受冲击载荷或重载荷时,一般选择过盈配合。选择过盈配合会导致轴承游隙减小,应检验安装后轴承的游隙是否满足要求,以便正确选用配合及轴承游隙。
轴承游隙是轴承的一个重要技术参数,直接影响到轴承的载荷分布、振动、噪音、摩擦、使用寿命和机械运动精度等技术性能。轴承游隙的数值由《GB/T 4604.1—2012/ISO 5753-1:2009 滚动轴承 游隙 第1部分: 向心轴承的径向游隙》作出了规定。根据设备使用工况,直接选取即可。
D——轴承外径或轴承座内径,mm;
Do——轴承座外径,mm;
De——外圈滚道直径,mm;
di——内圈滚道直径,mm;
Dw——滚子直径,mm;
Dcp——保持架兜孔中心径,mm;
Ew——滚子组外径,mm;
Fw——滚子组内径,mm;
Gr——径向游隙,mm;
△d——内径理论过盈量,mm;
△di——内圈滚道因过盈配合而产生胀大量,mm;
△De——外圈滚道因过盈配合而产生收缩量 ,mm;
△D——外径理论过盈量,mm。
我公司为某主机涡轮设备中配套的组合轴承为ZNUP 6/501.65,为一向心和推力组合轴承,承受径向力的为一NU型单列圆柱滚子轴承,保持架兜孔为轴向镗孔;承受轴向力的为双列推力圆柱滚子轴承。该轴承装机前,轴承游隙和旋转精度均符合图纸要求,装机后发现向心轴承部分滚子不转。从设备拆卸下来放置24h后测量游隙和旋转精度,与装机前差异不大。解体后测量套圈相关径向尺寸,也符合图纸要求。
从制造中未发现影响轴承滚子不转的因素,然后从用户安装入手,查找原因。
3.1 与配合相关的尺寸
3.1.1 与主机相关尺寸
涡轮中径φ771.76mm(相当于壳体外径),
3.1.2 向心部分轴承的尺寸
滚子直径φ15.875 mm,
滚子与兜孔间隙0.2~0.35mm。
3.2 计算分析
经计算,外圈与壳体为过盈配合,理论过盈量为0.467~0.592 mm;内圈与轴的配合理论过盈量为0~0.071mm。
则外圈滚道收缩量△De按式(1)计算,
内圈滚道胀大量 按式(2)计算,
3.3 轴承游隙的实际加工
圆柱滚子轴承径向间隙Gr由式(3)计算,
游隙的产生实质是滚道公差和滚子公差累积的结果。通常情况下,圆柱滚子径向游隙按式(4)或式(5)计算。
ⅰ)当外圈可互换时,
ⅱ)当内圈可互换时,
根据式(1)计算外圈滚道收缩量近似为0.32~0.39mm;根据式(2)计算内圈滚道胀大量约为0~0.03mm,可忽略影响;而滚子与保持架兜孔间隙为0.2~0.35mm。
通过分析计算,装机后滚子回转中心径随外圈滚道收缩而收缩,而保持架兜孔中心径不变,致使滚子与兜孔之间无间隙,滚子不转。
实际轴承加工中,由于内圈可分离,游隙是按式(5)得出的,即外圈滚道直径和滚子直径配出滚子组内径Fw,确保内圈可以互换。
3.4 保持架中心径计算
保持架兜孔中心径用滚道直径公称值计算得出,公差统一为±0.05mm,基本不考虑轴承径向游隙的影响。
实际设计中,轴承径向游隙根据GB/T 4604.1选取,滚子与兜孔间隙按滚子公称直径选取,保持架中心径公差统一为±0.05mm。
上述应用为特例,上述应用中,发现安装配合对轴承滚道收缩或胀大有较大影响,致使滚子回转中心径与保持架兜孔中心径出现较大差异,致使滚子与兜孔间隙减小或消失,滚动体不转。尤其是尺寸非标的轴承,外形尺寸较大,而滚动体尺寸较小。轴承配合根据温度和外界的载荷选取,确保旋转的套圈不跑套。通常外形尺寸较大,过盈量也较大,滚动体与兜孔间隙根据滚子直径查设计方法表格得到,所以,对于外形尺寸大、滚子尺寸小的轴承,两者之间的不匹配导致装机后影响滚子回转。根据使用工况,有必要对保持架兜孔中心径作出修正,在式(1)及式(2)的基础上,计算套圈滚道胀大或收缩量,修正保持架兜孔中心径尺寸。
3.5 修正后的保持架中心径计算
(1)对轴承座及轴相关尺寸清楚,按式(7)计算。
(2)轴承为通用产品时,通常不了解轴承座及轴相关尺寸,外圈与轴承座、轴与轴承内圈配合可参考配合等级[1]推荐配合,保持架中心径按式(8)计算。
保持架中心径公差仍为±0.05mm,保持架兜孔尺寸及公差仍按设计方法。
经过对ZNUP 6/501.65更换向心部分的保持架,保持架中心径较原来中心径减小0.3mm,轴承检测合格后装机使用,滚子运转正常。
对通用的圆柱滚子轴承,内圈与轴为过盈配合,在加工配径向游隙的过程中,若按设计方法,不修正保持架中心径,径向游隙产生于内圈滚道与滚子组内径之间;若修正保持架中心径,游隙按式(3)计算即可。
对专用的圆柱滚子轴承,要了解内外圈配合,通过计算内圈或外圈过盈量,修正保持架中心径,尤其对于一些外形尺寸非标,外径大,滚子直径小,要按本文的要求设计,确保轴承装机后,滚子自由旋转。
(1)对于外形尺寸符合《GB/T273.3 滚动轴承 向心轴承 外形尺寸总方案》的圆柱滚子轴承常规使用场合,套圈滚道直径公差按现有的设计方法是合理的,保持架兜孔中心径可以不做出调整。
(2)对于外形非标准的向心轴承,尤其要注意轴承外径尺寸大,滚子直径小,应根据过盈配合而导致套圈滚道收缩或胀大,修正保持架兜孔中心径。
(3)通常轴承旋转的套圈应有适当的过盈配合,不旋转的套圈采用过渡配合或间隙配合。游隙应由过盈配合的套圈滚道直径和相应的滚子组直径得出。
Inf l uence of cylindrical roller bearing parts size adjustment on rotation f l exibility
Zhou Ruiping,Wang Xuehui
( Pagoda Industry Co., Ltd.,Yinchuan 750021,China)
According to the f i t of ring, interference f i t comes from radial clearance between race of ring and rolling element for non-standard cylindrical roller bearing. Considering the value of interference f i t, the central diameter of cage pocket is corrected to ensure the rolling element’s rotation central diameter close to the cage pocket’ central diameter after the bearing installation,which lets the bearing rotation f l exible.
cylindrical roller bearing ;interference f i t; radial clearance tolerance; central diameter of cage pocket
TH133.33+2
A
1672-4852(2017)03-0010-02
2017-08-21.
周瑞萍(1982-),女,工程师.
(编辑:王立新)