馮海豐，卞玉霞，王書(shū)群

（1.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 銷(xiāo)售部，黑龍江 哈爾濱 150036；2.中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 工程技術(shù)部，黑龍江 哈爾濱150025；3.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 質(zhì)量控制部，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

傳統(tǒng)的單列密封球軸承均為深溝球軸承，即接觸角為零度。深溝球軸承主要承受徑向載荷，深溝球軸承保持架為鋼板沖壓結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的保持架裝配后與軸承套圈端面有足夠大的距離H，可安裝密封圈，如圖1 所示，深溝球軸承兩密封圈尺寸完全相同。

傳統(tǒng)的角接觸球軸承由于高速性能所致，引導(dǎo)形式為外引導(dǎo)，保持架材料為酚醛膠布，比重小、材質(zhì)輕，適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)。為保證其強(qiáng)度和良好的引導(dǎo)性能，保持架寬度較深溝球軸承寬很多，這種結(jié)構(gòu)的保持架裝配后與軸承套圈端面的距離H極小，如圖2 所示。因此說(shuō)，采用酚醛膠布保持架的傳統(tǒng)角接觸球軸承無(wú)法安裝密封結(jié)構(gòu)。只有以下兩種情況可能實(shí)現(xiàn)：一種是軸承寬度增加；另一種是減小滾動(dòng)體直徑。

圖1 深溝球軸承密封圈結(jié)構(gòu)

圖2 傳統(tǒng)角接觸球軸承基型

增加軸承寬度，不僅是將軸承變?yōu)榉菢?biāo)準(zhǔn)型號(hào)，通用性差；而且加寬了套圈，重量隨之增加，將影響軸承的高速性能，一般情況下不可取。

從產(chǎn)品設(shè)計(jì)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)——只有減小滾動(dòng)體直徑，才能使角接觸球軸承實(shí)現(xiàn)密封性能。減小滾動(dòng)體直徑的同時(shí)，增加了滾動(dòng)體數(shù)量，更有效地滿(mǎn)足了角接觸球軸承的高速性、高剛性、長(zhǎng)壽命等性能要求。密封圈能有效隔絕軸承內(nèi)部與外界各類(lèi)物質(zhì)的接觸，減少塵埃、有害氣體等物質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)部，減少軸承內(nèi)部因雜質(zhì)侵害而形成的各種損傷，提升軸承的使用壽命。

2 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

軸承的設(shè)計(jì)主要是軸承主參數(shù)的確定， 軸承的主參數(shù)是指滾動(dòng)體的直徑、數(shù)量和滾動(dòng)體所分布圓周的直徑，這是軸承設(shè)計(jì)的核心，而軸承的主參數(shù)，決定軸承的載荷、轉(zhuǎn)速、剛性、使用壽命等性能。參照國(guó)外先進(jìn)公司德國(guó)GMN公司、瑞典SKF公司、日本NSK公司的樣品和樣本，具體方案如下。

2.1 主參數(shù)的確定

根據(jù)產(chǎn)品的不同規(guī)格，將角接觸球軸承系列產(chǎn)品的滾動(dòng)體直徑減小一檔以上（極個(gè)別的四檔），滾動(dòng)體數(shù)量可以增加2個(gè)以上，提高了軸承高速性能和剛性。雖然，額定載荷略有下降，但是，高速角接觸球軸承其主要性能要求是速度、溫升、剛性和精度，載荷不是首要問(wèn)題。滾動(dòng)體直徑的減小，可使裝配后保持架與軸承套圈端面的距離H加大， 因此，可以有足夠大的位置安裝密封圈，實(shí)現(xiàn)了角接觸球軸承的密封結(jié)構(gòu)，如圖3 所示。

2.2 密封結(jié)構(gòu)確定

2.2.1 套圈的設(shè)計(jì)

不安裝密封圈的角接觸球軸承稱(chēng)為角接觸球軸承的——基型，通常鎖點(diǎn)在外圈非基面一側(cè)，該側(cè)并設(shè)計(jì)成帶角度的斜坡，如圖2 所示。

圖3 基型基礎(chǔ)上安裝密封結(jié)構(gòu)

圖4 改進(jìn)后的密封結(jié)構(gòu)

但是，密封角接觸球軸承在基型結(jié)構(gòu)上安裝密封圈，如圖3 所示，軸承外圈非基面斜坡處加工密封槽，會(huì)使密封槽底徑與軸承外徑的壁厚變薄，對(duì)成品軸承外徑的圓度、橢圓度、徑向跳動(dòng)等精度產(chǎn)生影響，是不可取的。為此，將密封角接觸球軸承的鎖球高度設(shè)計(jì)在內(nèi)圈，即內(nèi)圈非基面設(shè)計(jì)成帶角度的斜坡；外圈設(shè)計(jì)成不等擋邊：外圈非基面角的斜坡改為直擋邊徑，直擋邊徑的溝深比為基面溝深比的0.5倍，如圖4 所示。顯然改進(jìn)后的外圈非基面密封槽底徑與軸承外徑的壁厚，比較在基型外圈非基上加工密封圈槽（密封槽底徑與軸承外徑）的壁厚加厚了許多，有利于軸承精度和剛性的提高。

2.2.2 密封圈的確定

密封圈與密封槽安裝是過(guò)盈配合，通常有兩種形式：一種是徑向過(guò)盈；一種是軸向過(guò)盈。密封角接觸球軸承由于外圈非基面擋邊直徑尺寸較基面擋邊直徑大，為保證軸承外徑的圓度、橢圓度、徑向跳動(dòng)等精度，必須采用軸向過(guò)盈，如圖5a 所示。

徑向過(guò)盈是密封圈外徑大于牙口槽槽底直徑，即密封圈最大外徑與密封槽底徑有0.1mm以上的徑向過(guò)盈量， 如圖5b 所示。這種徑向過(guò)盈，不僅安裝密封圈困難，更重要的是安裝密封圈后套圈產(chǎn)生的外漲量將影響軸承的圓度、橢圓度和徑向跳動(dòng)等精度（性能）指標(biāo)。

軸向過(guò)盈是改進(jìn)后的淺密封槽，并且，密封圈外徑小于牙口槽槽底直徑,牙口槽底直徑與密封圈外徑又有0.1mm以上的間隙量，安裝后的密封圈恰好在密封槽斜坡的中部有0.1mm以上的過(guò)盈，形成了軸向定位、徑向壓縮方式于外圈密封槽中,使密封圈緊緊地被鎖在槽里，達(dá)到良好的密封圈牢固性，即保證外圈不漏脂，又保證較小的裝配壓力，如圖5a 所示。

圖5 軸向過(guò)盈與徑向過(guò)盈

2.3 通用性

角接觸球軸承的基型通常是將同種外形尺寸的15°和25°接觸角的兩種軸承設(shè)計(jì)為內(nèi)圈、保持架通用，也就是兩型號(hào)使用同一個(gè)內(nèi)圈和保持架；將兩種角度的不同鎖球高度、不同的溝位置、不同的溝底直設(shè)計(jì)在外圈——該兩型號(hào)外圈不通用。

密封角接觸球軸承在滿(mǎn)足性能要求的同時(shí)，最大限度的實(shí)現(xiàn)了通用化。將同種外形尺寸的15°和25°接觸角的兩種軸承不僅設(shè)計(jì)為外圈、保持架通用，將兩種角度的軸承不同鎖球高度、不同的溝位置、不同的溝底直設(shè)計(jì)在內(nèi)圈，這樣密封圈也可以通用。也就是兩型號(hào)使用同一個(gè)外圈、同一個(gè)保持架和密封圈。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)裝機(jī)使用表明，改進(jìn)后的密封角接觸球軸承的轉(zhuǎn)速、剛性、精度等各項(xiàng)性能指標(biāo)得到很大的提高，滿(mǎn)足了高精密主機(jī)的配套要求。在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，裝配順利，工藝性好，生產(chǎn)效率高；密封圈裝配后牢固，無(wú)活蓋、癟蓋、掉蓋現(xiàn)象，使密封圈有效隔絕軸承內(nèi)部與外界各類(lèi)物質(zhì)的接觸，提升了軸承的使用壽命。