馮西友，王兆亮，張明月，呂克明

（山推工程機(jī)械股份有限公司，山東 濟(jì)寧 272073）

圓錐滾子軸承具有可承受徑向載荷及軸向載荷，承載能力大且便于安裝和拆卸等特點(diǎn)，在傳動(dòng)系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用。由于單個(gè)圓錐滾子軸承只能承受單向軸向力，為改善其受力情況，往往成對使用。對于這種成對使用的圓錐滾子軸承，為避免由于裝配誤差、過盈配合、熱變形等造成的游隙損失導(dǎo)致軸承被擠死［1］，需要在軸承的內(nèi)圈之間或外圈之間設(shè)計(jì)隔圈以保證其軸向間隙。本文針對常用的幾種圓錐滾子軸承組合形式，介紹了隔圈寬度的計(jì)算方法和內(nèi)、外隔圈配制的方法及流程。

1 “背對背”組合軸承隔圈的計(jì)算及配制方法

“背對背”組合是指圓錐滾子軸承外圈大端面相對的一種軸承組合方式，如圖1所示。該類軸承一般是固定外擋圈，配制內(nèi)隔圈。

圖1 “背對背”組合示意圖

1.1 “背對背”組合軸承內(nèi)隔圈寬度尺寸及上下偏差計(jì)算

計(jì)算內(nèi)隔圈寬度基本尺寸

式中 L0_n——內(nèi)隔圈寬度基本值；

T1_b、T2_b——單個(gè)圓錐滾子軸承實(shí)際寬度；

B1_b、B2_b——單個(gè)圓錐滾子軸承內(nèi)圈寬度；

W——外擋圈寬度。

計(jì)算軸承所需的軸向內(nèi)部游隙

式中 Δa——軸向內(nèi)部游隙；

Δr——徑向內(nèi)部游隙；

α—— 接觸角，圓錐滾子軸承接觸角示意圖如圖2所示；

e—— 軸承判斷系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)軸承可按軸承手冊查得。對非標(biāo)圓錐滾子軸承

圖2 圓錐滾子軸承接觸角示意圖

計(jì)算內(nèi)隔圈寬度上偏差

式中 ΔL_nmax—— 內(nèi)隔圈寬度上偏差，文中如無特別說明，所有的偏差值均為帶有正負(fù)號的代數(shù)值，下同；

Δ1Tsmax、Δ2Tsmax—— 軸承1、軸承2實(shí)際寬度上偏差；

Δ1Bsmin、Δ2Bsmin—— 軸承1、軸承2內(nèi)圈寬度下偏差；

Δwmax——外擋圈寬度上偏差；

Δamax——軸向內(nèi)部游隙最大值。計(jì)算內(nèi)隔圈寬度下偏差

式中 ΔL_nmin——內(nèi)隔圈寬度下偏差；

Δ1Tsmin、Δ2Tsmin—— 軸承1、軸承2實(shí)際寬度下偏差；

Δ1Bsmax、Δ2Bsmax—— 軸承1、軸承2內(nèi)圈寬度上偏差；

Δwmin——外擋圈寬度下偏差；

Δamin——軸向內(nèi)部游隙最小值。

1.2 “背對背”組合軸承內(nèi)隔圈配制方法及流程

“背對背”組合軸承內(nèi)隔圈的配制方法及流程如下：

（1）加工軸承外擋圈工裝，寬度為外擋圈寬度標(biāo)準(zhǔn)值W。

（2）將兩軸承和外擋圈工裝組裝好，如圖3所示，測量組合軸承內(nèi)圈的總寬度BZ。

圖3 軸承與外擋圈工裝裝配示意圖

為保證此時(shí)的軸承處于零游隙狀態(tài)，在測量內(nèi)圈總寬度時(shí)應(yīng)施加相應(yīng)載荷，并用手轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，使?jié)L子與滾道及外圈之間有正確的接觸［2］。施加載荷的大小：D≤90mm時(shí)，施加載荷為0.1kN，D為軸承外徑，下同；90＜D≤240mm時(shí)，施加載荷為0.3kN；D＞240mm時(shí)，施加載荷為0.5kN。

（3）分別測量單個(gè)軸承內(nèi)皮寬度B1、B2。

（4）計(jì)算未考慮軸向間隙及外擋圈公差時(shí)的內(nèi)隔圈寬度

（5）計(jì)算考慮軸向游隙時(shí)的內(nèi)隔圈寬度

式中 Ln2——考慮軸向游隙時(shí)的內(nèi)隔圈寬度；

Δasn—— 實(shí)際軸向游隙，對于“背對背”安裝的軸承，受熱時(shí)軸承游隙增大，故實(shí)際軸向游隙可取中值。

（6）測量外圈擋肩的實(shí)際寬度Ws。

（7）根據(jù)外圈擋肩的實(shí)際寬度修正內(nèi)隔圈寬度值

Ln3即是配制的內(nèi)隔圈的實(shí)際寬度值。

2 “面對面”組合軸承隔圈的計(jì)算及配制方法

“面對面”組合是指圓錐滾子軸承外圈小端面相對的一種軸承組合方式，如圖4所示。該類軸承一般是內(nèi)圈貼合，配制外隔圈。

圖4 “面對面”組合示意圖

計(jì)算外隔圈寬度基本尺寸

式中 L0_w——外隔圈寬度基本值；

T3_m、T4_m——單個(gè)圓錐滾子軸承實(shí)際寬度；

C3_m、C4_m——單個(gè)圓錐滾子軸承外圈寬度。

計(jì)算外隔圈寬度上偏差

式中 ΔL_wmax——外隔圈寬度上偏差；

Δ3Tsmax、Δ4Tsmax—— 軸承3、軸承4實(shí)際寬度上偏差；

Δ3Csmin、Δ4Csmin—— 軸承3、軸承4外圈寬度下偏差；

Δamax——軸承軸向游隙最大值。計(jì)算外隔圈寬度下偏差

式中 ΔL_wmin——外隔圈寬度下偏差；

Δ3Tsmax、Δ4Tsmax—— 軸承3、軸承4實(shí)際寬度下偏差；

Δ3Csmax、Δ4Csmax—— 軸承3、軸承4外圈寬度上偏差；

Δamin——軸承軸向游隙最小值。

“面對面”組合軸承的內(nèi)圈直接貼合，沒有內(nèi)擋圈，因此不必制作內(nèi)擋圈工裝。外隔圈的配置方法和流程與“背對背”組合軸承內(nèi)隔圈的配置方法及流程類似。

（1）將兩軸承按裝配關(guān)系組裝好，測量組合軸承外圈的總寬度CZ，如圖5所示。

圖5 測量軸承外圈總寬度

為保證軸承處于零游隙狀態(tài)，應(yīng)施加相關(guān)載荷，施加載荷的大小與配置“背對背”組合軸承內(nèi)隔圈時(shí)相同。

（2）分別測量單個(gè)軸承外皮寬度C1、C2。

（3）計(jì)算未考慮軸向間隙時(shí)的外隔圈寬度

（4）計(jì)算內(nèi)隔圈實(shí)際寬度

式中 Δasw—— 實(shí)際軸向游隙，對于“面對面”安裝的軸承，受熱時(shí)軸承游隙減小，故實(shí)際游隙宜取軸向游隙的中上值。

Lw2即是配制的外隔圈的實(shí)際寬度值。

3 計(jì)算實(shí)例

3.1 “背對背”組合軸承內(nèi)隔圈計(jì)算實(shí)例

以某型號推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)用“背對背”組合圓錐滾子軸承為例，計(jì)算其內(nèi)隔圈寬度及上下偏差。組合軸承相關(guān)參數(shù)如下：

軸承1型號：GB297-30218，C3游隙，0級精度。

軸承2型號：GB297-32219，C3游隙，0級精度。

軸承外圈之間軸肩寬度20±0.05mm。

根據(jù)軸承手冊，查得軸承相關(guān)參數(shù)如表1所示［3］。

表1 軸承1、2相關(guān)參數(shù)

將上述各數(shù)據(jù)帶入相關(guān)公式，得內(nèi)隔圈寬度的基本尺寸L0_n=25mm；軸承的軸向游隙Δa=0.25～0.36mm；內(nèi)隔圈的上偏差ΔL_nmax=1.21mm；內(nèi)隔圈的下偏差ΔL_nmin=-0.2mm。

3.2 “面對面”組合軸承內(nèi)隔圈計(jì)算實(shí)例

以某型號推土機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)用“面對面”組合圓錐滾子軸承為例，計(jì)算其外隔圈寬度及上下偏差。組合軸承相關(guān)參數(shù)如下：

軸承3、軸承4型號：GB297-30217，C3游隙，0級精度。

根據(jù)軸承手冊，查得軸承相關(guān)參數(shù)如表2所示。

將上述各數(shù)據(jù)帶入相關(guān)公式，得外隔圈寬度的基本尺寸L0_w=13mm；軸承的軸向間隙Δa=0.25～0.36mm；外隔圈寬度上偏差ΔL_wmax=1.16mm；外隔圈寬度下偏差ΔL_wmin=-0.15mm。

表2 軸承3、4相關(guān)參數(shù)

4 結(jié)束語

軸承隔圈的配制對于保證雙列圓錐滾子軸承的軸向游隙，避免軸承因裝配誤差、過盈量及熱變形等導(dǎo)致軸承擠死，提高軸承使用壽命具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文對圓錐滾子軸承“背對背”、“面對面”兩種組合形式的隔圈寬度尺寸及公差的計(jì)算及隔圈配制的具體方法及流程進(jìn)行了總結(jié)，并以國內(nèi)某型號推土機(jī)用軸承為例，給出了兩類組合圓錐滾子軸承隔圈寬度及公差的計(jì)算實(shí)例，為該類軸承隔圈的設(shè)計(jì)計(jì)算、配制提供了借鑒與參考。