负游隙薄壁四点接触球轴承空载下的摩擦力矩计算

岳纪东，邓四二，倪受俊，李亮，杨虎

(1.河南科技大学 机电工程学院，河南 洛阳 471003；2.洛阳轴研科技股份有限公司，河南 洛阳 471039；3.河南能源化工集团 装备制造事业部，郑州 450046)

负游隙四点接触球轴承具有等效成对预紧角接触球轴承的功能，可以消除径向和轴向游隙，减小载荷变形，获得较大的刚度，使轴承更加紧凑、重量更小，能够承受径向、轴向和力矩的联合载荷，因此这类轴承应用于一些航天部件中，能够实现主机的小型化、轻型化。为了满足航天环境要求，该类轴承要求使用固体润滑，因此就需要对该类轴承的摩擦力矩进行计算。

1 游隙的计算

四点接触球轴承的负游隙是指径向游隙，即轴承在装配大直径钢球后在直径方向上的预紧量。负游隙值无法通过仪器测得，只能先通过装配小规值钢球测量非预紧状态下的径向游隙，然后利用实际装配钢球与测试用工艺钢球的直径差值通过计算获得。因此计算的准确性将影响合套后轴承的摩擦力矩和刚度。

假定轴承装配测试用工艺钢球时径向游隙为Gr，内、外圈垫片角均为β，实际装配钢球与测试用工艺钢球的直径变化量为ΔDw，则装配此两种钢球引起的径向游隙变化量ΔGr的估算关系为(图1)

ΔGr=2ΔDwcosβ；

(1)

那么，实际钢球替换测试用工艺钢球合套后，轴承径向游隙的理论计算值为

Grt=Gr-ΔGr。

(2)

图1 负游隙四点接触球轴承截面简图

2 应力与变形

负游隙四点接触球轴承在空载情况下钢球与沟道为四点接触，如果在承受一定的轴向、径向载荷及不同的转速下，接触点的个数可能会减少为2或3个，因此钢球的运动学特性十分复杂。……