圆锥滚子轴承内圈小挡边优化设计

李韶凡，欧阳巧琳，范强

(洛阳LYC轴承有限公司 技术中心，河南 洛阳 471039)

1 问题的提出

为某主机所供的圆锥滚子轴承安装时出现小挡边崩裂现象，经过检测与分析，并与国内、外厂家同类型轴承进行对比，认为小挡边结构设计还有改进空间。

2 原因分析

圆锥滚子轴承内组件小挡边在工作时不受力，但是安装时安装工具对其内组件的冲击力会使小挡边受力，因此如果小挡边强度不够或设计不合理，再加上小挡边油沟处热处理后产生的拉应力作用，在安装过程中容易发生崩裂。

现对内圈小挡边在轴承内组件安装过程中所受的冲击载荷进行分析。在传统的圆锥滚子轴承设计中，内圈小挡边及其油沟设计如图1所示。在轴承内组件安装时，安装套筒会对套圈端面施加一个冲击载荷，该载荷可近似为一个均布力q0；由于小挡边与滚子接触，此时两者之间会产生一个相互作用力。

小挡边与滚子之间的相互作用力可近似为一个接触长度为l1的均布力q1。假设套圈的质心距内径面距离为R2，滚子与保持架的质心距内径面距离为R1，套圈对轴的摩擦力为f2，滚子对套圈的摩擦力为f1，安装套筒对套圈端面的冲击力为均布载荷q0，其与套圈接触宽度为ld，套圈质量为M，滚子与保持架的总质量为m，敲击后瞬间套圈的瞬时速度为v2，滚子与保持架的瞬时速度为v1，并建立如图1所示坐标系。

图1 挡边受力分析

根据冲量矩定理可得

(1)

(1)式两边对时间求导得

(2)

内圈在x方向上的受力方程为