轧机用双(四)列圆锥滚子轴承冲压保持架的设计改进

何召集，王贵吉，袁星辉

(洛阳汇工大型轴承制造有限公司，河南 洛阳 471000)

1 出现的问题

目前轧机用双(四)列圆锥滚子轴承的常规设计中，保持架大端与隔圈之间的径向间隙A1通常较小，且隔圈与轴承箱之间有一定间隙，径向没有定位。因此，在轴承使用过程中隔圈会偏向一侧；轴承使用一段时间后，保持架窗孔由于磨损会变大，致使保持架的径向窜动量加大。这些因素都会使保持架大端与隔圈之间的径向间隙A1变小，甚至两者产生接触(图1)。 一旦保持架大端与隔圈发生干涉，将加剧两者之间的磨损；并且保持架与外滚道之间间隙较小，保持架窗孔磨损后窜动量将增大，引起噪声增大，保持架与外滚道间也会相互摩擦，甚至出现挤夹滚子现象，导致轴承温升增加。这两种情况均会导致轴承出现早期失效。针对上述问题，为避免干涉及磨损现象的发生，对保持架进行了改进。

图1 保持架大端与外隔圈间隙示意图

2 理论分析

为避免保持架与隔圈产生干涉及磨损，在确保滚子组内、外接圆直径不变的前提下，对保持架的内、外径等尺寸在现有设计方法的基础上进行了整体缩减。

整体缩减是指在不改变滚子组的内、外接圆直径的基础上,使保持架大头外径、小头内底径及其他外形尺寸整体沿滚子径向向中心缩减(图2～图3)。现以滚子组的外接圆直径不变为例进行分析，即滚子组外测量点A位置(外检查尺寸)不变，保持架窗孔沿滚子径向减小尺寸，如图2所示。

图2 保持架收缩前、后局部示意图

现假设窗孔与滚子相切接触(不考虑间隙)，如果保持架收缩量为a，则收缩后保持架窗口宽度单边缩小量为c，要保证外检查尺寸不变，需增加窗孔宽度，单边增大值为c，

c=atan 22.5°，

(1)

所以窗孔宽度应在原设计的基础上增大2c。保持架与滚子的间隙值ξ在改进前、后不变。为更明了地阐述此问题，以下通过作图的方式进行更进一步的验证，如图3所示。

图3 保持架收缩前、后整体示意图

3 改进方法

保持架内、外径等尺寸缩小后，要保证总体外径不变，可通过两种方法实现：(1)增大窗孔宽度，增加值为2c；(2)不改变窗孔宽度，增大压坡深度。由于保持架板厚较薄，其接触位置应在压坡中间部位(图3中切点处)。

方法1中，若只是按计算尺寸增大窗孔宽度，那么滚子与保持架接触部位将会处于离保持架压坡与窗孔的过渡部位较近处，若收缩量a大的话，最终滚子与保持架的接触部位会处于压坡与窗孔的过渡部位，有可能出现转动过程中保持架夹滚子现象，并且还会加剧保持架窗孔的磨损，导致窗孔变大，从而致使轴承温升及噪声增大。根据经验，收缩后窗孔位置在滚子端面直径的0.70～0.73处为宜(标准设计窗孔位置在滚子端面直径的0.75处左右)。

方法2中，增大压坡深度(增大深度为a)，从而使得保持架压坡面宽度增大，这有利于轴承在使用过程中滚子与保持架之间形成油膜，从而降低两者之间的摩擦，使轴承运转平稳，使用寿命得到提高。

若保持架的收缩量相对过小，作用不太明显；若收缩量相对过大，将增加滚子与保持架间的摩擦，反而不利于轴承运转。因此，保持架的收缩量应根据轴承的具体型号及保持架的厚度适当选取，保证滚子与保持架在其窗孔压坡面的中间部位接触。

4 改进实例

某轧机用推力轴承37040X3(共计8套)在保持架改进前、后的使用情况对比见表1。该轴承承受60 kN当量载荷，工作转速800 r/min。

表1 保持架改进前、后37040X3轴承使用情况

对3806/133.35轴承按方法2进行改进，对370652X2轴承按两种方法相结合的方式进行改进，改进后的轴承均运转良好；并在此后对多种此类的双(四)列圆锥滚子轴承按此法进行改进，轴承都运转良好，没有再发生上述失效。