周海軍，劉小輝

(1.成都重型軸承研究所，成都 610031；2.成都科華重型軸承有限公司，成都 610300)

為滿足目前國內(nèi)高端裝備升級(jí)換代，實(shí)現(xiàn)全面數(shù)控化的要求，進(jìn)行了高精度數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)用軸承(轉(zhuǎn)盤軸承)的研究。轉(zhuǎn)盤軸承廣泛應(yīng)用于要求承受較大軸向力及傾覆力矩的裝備上，普通轉(zhuǎn)盤軸承精度不高，轉(zhuǎn)速也較低；而高端裝備要求數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)具有高精度、高剛度、較高轉(zhuǎn)速的特性，普通轉(zhuǎn)盤軸承不能滿足性能要求?，F(xiàn)精密轉(zhuǎn)臺(tái)軸承常用結(jié)構(gòu)為三排圓柱滾子轉(zhuǎn)盤軸承，軸承結(jié)構(gòu)存在以下不足：(1)無法調(diào)整游隙至負(fù)游隙狀態(tài)；(2)不具備高剛度特征；(3)軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)存在打滑現(xiàn)象，使其許用轉(zhuǎn)速受到限制；(4)套圈的加工工藝性要求高。為了克服以上不足，開發(fā)了用于大型精密轉(zhuǎn)臺(tái)的高精度高剛度推力向心組合圓錐滾子軸承。

1 結(jié)構(gòu)

高精度高剛度推力向心組合圓錐滾子軸承工作時(shí)可承受軸向、徑向載荷及偏載造成的力矩。軸承由2列圓錐滾子及套圈組成，如圖1所示。中圈、內(nèi)圈、滾子6及沖壓保持架構(gòu)成向心圓錐滾子軸承，承受徑向載荷及偏載造成的力矩。座圈、中圈、滾子4以及隔離圓錐滾子的支柱保持架構(gòu)成推力圓錐滾子軸承，承受軸向載荷。圖2為推力向心組合圓錐滾子軸承與軸臺(tái)的連接，其為最常用的安裝方式，也可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行安裝。

1—座圈；2—支柱保持架；3—中圈；4，6—滾子；5—沖壓保持架；7—內(nèi)圈

1—拆卸螺紋孔；2—軸臺(tái)；3—壓緊環(huán)；4—軸承端蓋

2 特性

2.1 無間隙安裝

該系列軸承是無間隙的配合安裝。如圖2所示，座圈及內(nèi)圈與軸臺(tái)的軸頸為過盈配合(無需熱套裝配)，安裝時(shí)按順序放入座圈、滾子4組件、中圈、內(nèi)圈及滾子6組件。通過連接緊固件(如螺母或螺釘) 壓緊軸承端蓋，再通過壓緊環(huán)將作用力傳遞給內(nèi)圈，完成安裝，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了無間隙安裝，而且可以形成負(fù)游隙。

安裝時(shí)是各零件的疊加，拆卸時(shí)按相反順序即可一件一件地取下零件，小過盈配合的座圈、內(nèi)圈分別通過拆卸螺孔，用螺釘將其頂出，安裝、拆卸均相當(dāng)方便。

2.2 零件加工工藝性好，可實(shí)現(xiàn)高精度加工

軸承座圈、內(nèi)圈及中圈的主要加工面(如內(nèi)徑面、外徑面、滾道及擋邊)在采用特定的工裝后，能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾定位，只需調(diào)整磨頭即可完成相應(yīng)各加工面的加工。消除了多次裝夾定位造成的累積誤差，從而保證了該軸承的高精度加工。

2.3 剛度高，額定載荷大，額定壽命長

由于軸承是無間隙安裝，并通過壓緊螺母(或一組壓緊螺釘)使軸承處于有預(yù)緊力的負(fù)游隙狀態(tài)，從而大幅度提高了軸承剛度。與相近尺寸的轉(zhuǎn)盤軸承相比，新型組合軸承的額定載荷及額定壽命[1-2]均有大幅度提高。如開發(fā)的KHZZ-08/P2與國外某知名品牌產(chǎn)品[3]的比較見表1。

由表1可知，KHZZ-08/P2與RTC950的軸向額定動(dòng)載荷比值為3 850/1 290=2.98，相應(yīng)的軸向額定壽命比值為(2.98)10/3=38.07；徑向額定動(dòng)載荷比值為1 260/530=2.38，相應(yīng)的徑向額定壽命比值為(2.38)10/3=17.99。

表1 KHZZ-08/P2與國外產(chǎn)品的對(duì)比

2.4 具有承受偏心載荷的能力

如圖1、圖2所示，中圈左側(cè)受偏心載荷時(shí)，其左側(cè)向下的作用力通過滾子4、座圈傳遞給軸臺(tái)的平面，而中圈右側(cè)向上的作用力則通過滾子6、內(nèi)圈傳遞給軸臺(tái)的軸頸，形成抗傾覆力矩的支反力。其承受傾覆力矩的能力可通過加強(qiáng)軸臺(tái)的強(qiáng)度并適當(dāng)調(diào)整向心推力部分的接觸角予以提高。

2.5 旋轉(zhuǎn)精度高

對(duì)該軸承施加適當(dāng)?shù)妮S向預(yù)緊力后，可以實(shí)現(xiàn)加工工件的旋轉(zhuǎn)精度無限接近軸承初始旋轉(zhuǎn)精度。已研發(fā)的該系列軸承中，KHZZ-08/P2組合軸承已與新型轉(zhuǎn)臺(tái)配套用于2.5 m高精度數(shù)控立式車床中，加工直徑Φ1 900 mm以上工件的徑向、軸向跳動(dòng)均在5 μm以內(nèi)，達(dá)到了P2A(企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))旋轉(zhuǎn)精度的要求。

2.6 極限轉(zhuǎn)速高

采用圓錐滾子，避免了滾子在其軸線方向上的竄動(dòng)和打滑，使得軸承的極限轉(zhuǎn)速得到有效提高。

2.7 主機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化

如圖2所示，在軸承的中圈上裝上傳動(dòng)齒輪(或蝸輪)及工作臺(tái)面，即為立式轉(zhuǎn)臺(tái)的典型結(jié)構(gòu)，淘汰了傳統(tǒng)立式轉(zhuǎn)臺(tái)必須的主軸、殼體、2～3套軸承及相應(yīng)配件，結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，零件大幅度減小，成本降低。該組合軸承用于其他主機(jī)，同樣具有簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高精度、性能及壽命的顯著優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)束語

研制開發(fā)的高精度高剛度推力向心組合圓錐滾子軸承具有無間隙配合、高精度、高剛度、大承載、抗偏載及簡(jiǎn)化主機(jī)結(jié)構(gòu)等七大優(yōu)勢(shì)。該新型組合軸承可以滿足國內(nèi)高端裝備升級(jí)換代,實(shí)現(xiàn)全面數(shù)控化的要求。此新型組合軸承推廣應(yīng)用后，可使相應(yīng)的重型裝備的精度、性能和壽命等提高，同時(shí)也為各種重型主機(jī)的自主創(chuàng)新創(chuàng)造了良好的條件。