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可調游隙軸承滾動球的設計特點
作者:廣州依納  發表時間:2013-03-04  點擊:89
一、設計的特點        (a)裝配安裝方便:外圈做成分體式后,可以很方便地調整軸承的徑向游隙至理想值,不需采用分組裝配法即能達到較高的精度。在軸上的安裝也很方便,不必附加其它的調整裝置,簡化了整機的結構?! ?b)加工制造容易:由于有了中間可調環節,使零件的加工尺寸公差帶可大大放寬,廢品率也隨之成倍下降。同時可降低對加工機床的精度要求,使在普通精度機床上加工高精度軸承成為可能。對工人的技術等級也可適當降低,具有一定的經濟效益?! ?c)維護修理方便:當軸承因磨損而造成游隙超差時,只需適當減少調整墊片的厚度,就能減小游隙,恢復原來精度,相應地延長了軸承的使用壽命。此外,當只有個別元件非正常損壞時,還可采用更換損壞零件的方法來修復軸承,甚至可整舊如新,不失為一種精打細算的好方法?! ?d)減少零件種類:外圈做成分體式后,可使滾動體在球道上滿布,這樣可省去保持架。此舉同時還能減少工序,提高承載能力,可謂是一舉多得?! ?e)改善受力狀況:采用雙列滾動體可增大承載能力,并能承受雙向軸向力。二、設計思路、工作原理和具體結構        大家都知道,要調整軸承的徑向游隙,必須改變外圈、內圈、滾動體這三者的相對位置關系,直觀的做法是使內圈的外徑或外圈的內徑能根據需要變化。對球軸承而言,已有一種方法是將軸承內圈的內孔加工成一定的錐度,同時與其相配合的軸頸也加工出相應的錐度。裝配后通過軸上的附加裝置改變內圈在軸上的位置,使內圈變形從而導致外徑變化,以調整軸承的游隙。平心而論,這是一個較好的方法,可在一定程度上解決該問題,故沿襲至今。但也有幾個明顯的不足,首先是調整量有限(甚至很微小),游隙較大時就力不從心。其次是軸頸處需加工出較高的精度的錐度,并需設置附加調節裝置,使軸的制造工藝復雜。再次是內圈承受很大的預應力,且為周向拉應力,對軸承強度極為不利,有時內圈甚至會在調整時“不戰自破”。由此可見,這個傳統的方法不盡合理,大有改進的必要?! ∑饰鲚S承結構可知,在內圈這個零件上已經做足文章,似無潛力可挖。而滾動體又是“鐵板一塊”,明顯“無利可圖”。自然而然,我們把目光轉到外圈上來。但這個零件實在是簡之又簡,用常規的思路對其根本無法下手,必須另辟蹊徑。經過冥思苦想,多方討教,反復推敲,終于茅塞頓開。領悟到:改變軸承的徑向游隙,猶如打仗一樣,并非只能從正面(徑向)強行猛攻,也可以從側面(軸向)迂回巧取。前提是必須突破傳統思維定勢的束縛和習慣勢力的禁錮,要敢于創新。故大膽設想把軸承的外圈沿橫截面剖開,一分為二(反向思維,化簡為繁)。使其左右兩半能相對軸向移動,然后借助內圈球道上的特殊曲面與滾動體的相互作用,把外圈的相對軸向位移轉換成滾動體的徑向位移,從而收到間接改變內圈、外圈、滾動體三者之間徑向位置的效果,達到調整游隙的目的?;诖?,我們可有以下技術方案:將滾動軸承的外圈由整體式改為軸向分體組合式、配以雙列滾動體、輔以調整墊片組。通過在裝配時增減調整墊片的厚度來方便地調整軸承的徑向游隙至需要值,最后將外套用螺紋聯接裝配成整體。同理,當軸承工作一段時間磨損后,也只需適當減少調整墊片的厚度,就能輕而易舉地消除不良游隙,恢復原來精度。達到修復之目的。   為保證外圈的強度和適應螺紋防松的需要,宜采用三角細牙螺紋,并適當加大外圈厚度。件2為鋼球,采用雙列布置、徑向滿布的形式,但鋼球之間需留有足夠的空隙,以免鋼球“太擠”,互相摩擦降低軸承效率。件3為調整墊片組,應備有多種不同厚度規格,以便選擇組合。有條件的話,也可在其內加入菊花狀彈性墊片,使螺紋防松更有效。件5為軸承內圈,設計成左右對稱,在其外圓上布有傾斜的特殊曲線球道,以方便滾動體的安裝,并起調整游隙的作用。此外,在外圈的每個端面上還設有四至六個均布的扳手孔,用以在調整時插入專用工具旋緊螺紋。以上這些結構簡單明了,不足為奇。關鍵還是在于內、外圈上的球道曲線的設計,乃成敗之關鍵,不能掉以輕心。設計時既要能滿足調整游隙的基本要求,更應考慮諸如額定載荷、接觸強度、疲勞壽命、加工工藝等重要因素。好在這些方面已有許多前輩做了大量深入的研究工作且卓有成效,很多資料、經驗可供借鑒,使筆者受益非淺,在此順表謝意。限于篇幅,這里暫不展開討論。 三、不足之處  (a)外圈需加厚,使材料消耗有所增加?! ?b)軸承的軸向尺寸相對較大,且由于受調整墊圈厚度的隨機性而有較大的波動?! ?c)增加了在外圈上的切制內、外螺紋的工序。且由于螺紋的存在易產生應力集中,同時使熱1P處理變得困難。
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