濟(jì)南銘揚(yáng)軸承有限公司介紹可調(diào)游隙滾動(dòng)球軸承的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

　　滾動(dòng)球軸承以其摩擦阻力小、起動(dòng)靈敏、效率高、旋轉(zhuǎn)精度高、潤(rùn)滑簡(jiǎn)單、更換方便等諸多優(yōu)點(diǎn)而廣泛地應(yīng)用在生產(chǎn)和生活中。但因其制造精度要求高、工藝過(guò)程復(fù)雜，目前標(biāo)準(zhǔn)的滾動(dòng)軸承均采用專(zhuān)機(jī)生產(chǎn)，并由工廠生產(chǎn)制造。由于原設(shè)計(jì)在軸承的內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體等這些剛性零件之間很少考慮可調(diào)環(huán)節(jié)，使軸承的重要精度指標(biāo)——徑向游隙主要靠機(jī)械加工公差來(lái)保證。這樣，即使采用較高精度的機(jī)床來(lái)加工軸承的零件，由于受不可避免的積累誤差的影響，也很難能用直接裝配的方法來(lái)達(dá)到要求的精度。一般都要通過(guò)測(cè)量選擇，用分組裝配法來(lái)裝配，但仍精度有限，使高精度軸承的價(jià)格居高不下。同時(shí)軸承在使用時(shí)因磨損而造成的游隙超差也無(wú)法補(bǔ)償，使其實(shí)際使用壽命降低，造成浪費(fèi)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，迫切需要解決這一技術(shù)問(wèn)題。為此，筆者經(jīng)過(guò)分析和研究，找到了制約軸承徑向游隙精度的主要因素。然后從對(duì)軸承的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)著手，設(shè)計(jì)出一種新穎的結(jié)構(gòu)形式，使軸承的徑向游隙可以方便的調(diào)整，解決了以上的技術(shù)問(wèn)題。經(jīng)試用，效果較好，現(xiàn)作以簡(jiǎn)要介紹。
　　1設(shè)計(jì)思路、工作原理和具體結(jié)構(gòu)
　　　　眾所周知，要調(diào)整軸承的徑向游隙，必須改變外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體這三者的相對(duì)位置關(guān)系，直觀的做法是使內(nèi)圈的外徑或外圈的內(nèi)徑能根據(jù)需要變化。對(duì)球軸承而言，已有一種方法是將軸承內(nèi)圈的內(nèi)孔加工成一定的錐度，同時(shí)與其相配合的軸頸也加工出相應(yīng)的錐度。裝配后通過(guò)軸上的附加裝置改變內(nèi)圈在軸上的位置，使內(nèi)圈變形從而導(dǎo)致外徑變化，以調(diào)整軸承的游隙。平心而論，這是一個(gè)較好的方法，可在一定程度上解決該問(wèn)題，故沿襲至今。但也有幾個(gè)明顯的不足，一是調(diào)整量有限(甚至很微小)，游隙較大時(shí)就力不從心。二是軸頸處需加工出較高的精度的錐度，并需設(shè)置附加調(diào)節(jié)裝置，使軸的制造工藝復(fù)雜。三是內(nèi)圈承受很大的預(yù)應(yīng)力，且為周向拉應(yīng)力，對(duì)軸承強(qiáng)度極為不利，有時(shí)內(nèi)圈甚至?xí)谡{(diào)整時(shí)“不戰(zhàn)自破”。由此可見(jiàn)，這個(gè)傳統(tǒng)的方法不盡合理，大有改進(jìn)的必要。
　　　　剖析軸承結(jié)構(gòu)可知，在內(nèi)圈這個(gè)零件上已經(jīng)做足文章，似無(wú)潛力可挖。而滾動(dòng)體又是“鐵板一塊”，明顯“無(wú)利可圖”。自然而然，我們把目光轉(zhuǎn)到外圈上來(lái)。但這個(gè)零件實(shí)在是簡(jiǎn)之又簡(jiǎn)，用常規(guī)的思路對(duì)其根本無(wú)法下手，必須另辟蹊徑。經(jīng)過(guò)冥思苦想，多方討教，反復(fù)推敲，終于茅塞頓開(kāi)。領(lǐng)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(qiáng)行猛攻，也可以從側(cè)面(軸向)迂回巧取。前提是必須突破傳統(tǒng)思維定勢(shì)的束縛和習(xí)慣勢(shì)力的禁錮，要敢于創(chuàng)新。故大膽設(shè)想把軸承的外圈沿橫截面剖開(kāi)，一分為二(反向思維，化簡(jiǎn)為繁)。使其左右兩半能相對(duì)軸向移動(dòng)，然后借助內(nèi)圈球道上的特殊曲面與滾動(dòng)體的相互作用，把外圈的相對(duì)軸向位移轉(zhuǎn)換成滾動(dòng)體的徑向位移，從而收到間接改變內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體三者之間徑向位置的效果，達(dá)到調(diào)整游隙的目的?；诖?，我們可有以下技術(shù)方案：將滾動(dòng)軸承的外圈由整體式改為軸向分體組合式、配以雙列滾動(dòng)體、輔以調(diào)整墊片組。通過(guò)在裝配時(shí)增減調(diào)整墊片的厚度來(lái)方便地調(diào)整軸承的徑向游隙至需要值，后將外套用螺紋聯(lián)接裝配成整體。同理，當(dāng)軸承工作一段時(shí)間磨損后，也只需適當(dāng)減少調(diào)整墊片的厚度，就能輕而易舉地消除不良游隙，恢復(fù)原來(lái)精度。達(dá)到修復(fù)之目的。

　　無(wú)庸諱言，這是一個(gè)全新的方案，具有獨(dú)創(chuàng)性、可行性和實(shí)用性。根據(jù)以上原理而設(shè)計(jì)的具有新穎結(jié)構(gòu)的軸承簡(jiǎn)圖如附圖1所示。其中件1、件4為分體式外圈，在件1上加工有外螺紋，在件4上加工有內(nèi)螺紋，彼此精密互配。為保證外圈的強(qiáng)度和適應(yīng)螺紋防松的需要，宜采用三角細(xì)牙螺紋，并適當(dāng)加大外圈厚度。件2為鋼球，采用雙列布置、徑向滿(mǎn)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(diào)整墊片組，應(yīng)備有多種不同厚度規(guī)格，以便選擇組合。有條件的話(huà)，也可在其內(nèi)加入菊花狀彈性墊片，使螺紋防松更有效。件5為軸承內(nèi)圈，設(shè)計(jì)成左右對(duì)稱(chēng)，在其外圓上布有傾斜的特殊曲線(xiàn)球道，以方便滾動(dòng)體的安裝，并起調(diào)整游隙的作用。此外，在外圈的每個(gè)端面上還設(shè)有四至六個(gè)均布的扳手孔，用以在調(diào)整時(shí)插入專(zhuān)用工具旋緊螺紋。以上這些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，不足為奇。關(guān)鍵還是在于內(nèi)、外圈上的球道曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)，乃成敗之關(guān)鍵，不能掉以輕心。設(shè)計(jì)時(shí)既要能滿(mǎn)足調(diào)整游隙的基本要求，更應(yīng)考慮諸如額定載荷、接觸強(qiáng)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(jīng)驗(yàn)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(kāi)討論。
　　2本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
　　　　(1)加工制造容易：由于有了中間可調(diào)環(huán)節(jié)，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(shí)可降低對(duì)加工機(jī)床的精度要求，使在普通精度機(jī)床上加工高精度軸承成為可能。對(duì)工人的技術(shù)等級(jí)也可適當(dāng)降低，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。
　　　　(2)裝配安裝方便：外圈做成分體式后，可以很方便地調(diào)整軸承的徑向游隙至理想值，不需采用分組裝配法即能達(dá)到較高的精度。在軸上的安裝也很方便，不必附加其它的調(diào)整裝置，簡(jiǎn)化了整機(jī)的結(jié)構(gòu)。
　　　　(3)改善受力狀況：采用雙列滾動(dòng)體可增大承載能力，并能承受雙向軸向力。
　　　　(4)減少零件種類(lèi)：外圈做成分體式后，可使?jié)L動(dòng)體在球道上滿(mǎn)布，這樣可省去保持架。此舉同時(shí)還能減少工序，提高承載能力，可謂是一舉多得。
　　　　(5)維護(hù)修理方便：當(dāng)軸承因磨損而造成游隙超差時(shí)，只需適當(dāng)減少調(diào)整墊片的厚度，就能減小游隙，恢復(fù)原來(lái)精度，相應(yīng)地延長(zhǎng)了軸承的使用壽命。此外，當(dāng)只有個(gè)別元件非正常損壞時(shí)，還可采用更換損壞零件的方法來(lái)修復(fù)軸承，甚至可整舊如新，不失為一種精打細(xì)算的好方法。
　　3一點(diǎn)不足之處
　　　　(1)增加了在外圈上的切制內(nèi)、外螺紋的工序。且由于螺紋的存在易產(chǎn)生應(yīng)力集中，同時(shí)使熱1P處理變得困難。
　　　　(2)軸承的軸向尺寸相對(duì)較大，且由于受調(diào)整墊圈厚度的隨機(jī)性而有較大的波動(dòng)。
　　　　(3)外圈需加厚，使材料消耗有所增加。
　　　　這里介紹的可調(diào)游隙滾動(dòng)軸承具有構(gòu)思新穎、結(jié)構(gòu)合理、裝配方便、便于維修等優(yōu)點(diǎn)。尤其是將軸承的外圈由整體式改為軸向分體組合式后，使調(diào)整軸承游隙的難題迎刃而解，可供同行們參考。本設(shè)計(jì)思路也可引伸拓寬到其它類(lèi)型的軸承設(shè)計(jì)中去。該設(shè)計(jì)屬非標(biāo)準(zhǔn)軸承設(shè)計(jì)。還有很多深層的問(wèn)題尚需探索，不足之處亟待解決。真切地渴望得到同行專(zhuān)家的指導(dǎo)和幫助。

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