重载深沟球轴承设计

王多亮，山 鹰，叶长伟

（1.哈尔滨轴承集团公司 技术中心，黑龙江 哈尔滨 150036；2.哈尔滨轴承集团公司 经营发展部，黑龙江 哈尔滨150036；3.哈尔滨哈轴精密轴承制造有限公司，黑龙江 哈尔滨 150036）

1 前言

某型车后桥变速箱中以往使用圆柱滚子轴承作为支撑件，经实践证明圆柱滚子轴承不能真正满足车辆对轴承高速性能的要求，常出现温升过高的现象，导致车辆无法正常行驶。普通深沟球轴承具有结构简单、容易达到较高精度、摩擦系数小、适于高速运转等优点，但其承载能力不能满足重型卡车后桥变速箱轴承的要求。为满足轴承重载及高速性能要求，对深沟球轴承进行革新性设计，制造了重载型深沟球轴承产品，该产品大幅度提高了原有深沟球轴承的承载能力。

2 设计原理

该类轴承的设计理念是在外形尺寸满足接口尺寸的要求下，充分利用内部空间，通过增加钢球直径和钢球数量来提高轴承的承载能力，并且保持了深沟球轴承的高速性能，同时还具有结构紧凑和良好支撑刚性等特点。以深沟球轴承6212为例，普通深沟球轴承与重载深沟球轴承结构见图1 。

图1 普通及重载深沟球轴承结构对比

2.1 滚动体尺寸选取

为提高轴承的承载能力，通常选取的钢球直径比普通深沟球轴承用钢球直径大1～2档，数量多3～4粒。普通深沟球轴承在选取钢球的尺寸时要考虑轴承的内径、外径、内、外圈宽度、钢球所在中心圆直径及填球角大小，使填球角保持在合适的范围内，便于合套。重载深沟球轴承采用新的设计方案，避免了填球角对轴承钢球数量的限制，可以不必过多地考虑填球角的影响。在6212外形尺寸许可的范围内综合考虑轴承钢球直径和数量。重载及普通结构深沟球轴承6212所选取的钢球直径及数量见表1 。

表1 重载及普通6212轴承钢球尺寸及数量

从表1 可以看出，重载BL212比普通结构深沟球6212钢球直径大一档，钢球数量多 4 粒。

2.2 保持架设计

保持架是轴承的重要组成部件之一。保持架的作用将钢球等距离分开，改善轴承内部载荷分配和润滑性能。普通6212保持架是两片相同结构的冲压浪形架通过圆头铆钉进行铆合，在完成铆合后，两片保持架紧贴在一起，结构见图2 。

图2 普通6212浪形保持架

重载型深沟球轴承BL212同样采用两片相同结构的冲压浪形架，通过铆钉铆合而成，见图3 。但是为了增加内部空间，铆钉采用特殊结构的铆钉——片状支撑式铆钉，见图4 。该结构铆钉铆合时两片浪形保持架没有直接接触，中间由片状铆钉支承铆合，大大增加了轴承的内部空间，使所使用的钢球直径增大一档，数量增加4粒，从而提高了轴承的承载能力。结构见图5 。

图3 重载型BL212浪形保持架

图4 重载型BL212片状支撑式铆钉

图5 重载型BL212保持架铆合成型

2.3 轴承装配

由于钢球数量的增加，填球角过大，现有的装球方式无法满足需要。从设计角度设计了装球缺口，见图6 。重载型轴承BL212共有14粒钢球，其中11粒钢球以锛球的方式安装到轴承内、外圈之间，其余3粒钢球通过装球缺口安装到轴承内。装球缺口的存在保证了全部钢球顺利地安装到内、外滚道之间，满足了装配的要求。

图6 安装缺口

3 承载能力对比

重载及普通轴承6212额定载荷见表2 。

表2 重载及普通轴承6212载荷对比

从表2 中可以发现，与普通型轴承6212相比，重载型轴承的额定静载荷提高了53%，额定动载荷提高了37%，满足了汽车后桥变速箱对轴承承载能力的要求，同时又保持了深沟球轴承具有的高速性能。

4 结束语

从理论计算分析和用户的反馈来看，重载型深沟球轴承BL212的设计既满足了用户对轴承高速性能的要求，同时又满足了用户对轴承径向承载能力的要求。普通的深沟球轴承可以承受以径向载荷为主的联合载荷，在转速较高、载荷不大、不宜采用推力球轴承时，也可用来承受纯轴向载荷。重载型深沟球轴承由于装球缺口的存在不宜承受轴向载荷。在工况要求高速及径向载荷较大时可考虑使用重载型深沟球轴承。