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调心滚子轴承技术发展和特点

作者:秩名 发布时间:2020-09-15 16:02

       1 前言
  调心滚子轴承以其承载能力高,抗振性能好,且可以补偿由于加工、安装以及轴的变形引起的同心度误差,而被广泛地应用于钢铁、造纸、海运、电力、工程机械等行业的炼钢转炉、连铸机械、造纸机械、提升机械、减速机、振动筛、破碎机等机械设备中。随着近几年对调心滚子轴承的不断研究和优化,调心滚子轴承的设计加工技术得到了飞速发展,其性能也有了很大的提高。尤其是最近几年,调心滚子轴承从内部结构到使用材料上都进行了较大的改进。钢材的改善和加工制造精度的提高,采用滚子与滚道接触的等应力设计、滚子自引导设计,以及内部宏观几何结构改变一采用对称滚子、取消中隔圈、加大滚子直径和长度、增加滚子个数,使得调心滚子轴承的寿命比最初延长了约六倍,极限转速提高了近三倍。
  2 调心滚子轴承的技术发展过程
  2.1 带固定中挡边的调心滚子轴承
  调心滚子轴承的设计概念始创于1902—1911年之间,当时涉及的是单列调心滚子轴承,1912年发明了第一种单列调心滚子轴承,它的内圈带有两个固定挡边,SKF公司于1920年研制了第一种真正意义上的调心滚子轴承,其结构特点是采用非对称球面滚子和内圈固定中挡边,这种结构型式成为调心滚子轴承后来发展的起点,但是由于滚子的非对称性使滚子大端紧靠固定中挡边,而中挡边起引导滚子的作用,因此该结构在应用中存在以下固有缺陷:
       ①当承受轴向载荷时,轴承内部会不同程度地产生应力集中,极不利于轴承的长寿命;
  ②滚子大端面与固定中挡边间的接触区是滑动接触,难于实现弹流润滑而易出现该区域的滑动咬合故障;
  ③由于是非对称滚子,内圈压力角小于轴承接触角,这就会产生一个滚子轴向分力,使滚子推向固定中挡边,通过固定中挡边引导滚子,中挡边的反力与它构成翻转力矩,从而增加滚道的载荷,使整个滚道载荷分布不均匀,而在该处产生应力集中,致使轴承早期疲劳失效;非对称滚子的加工也较为困难,目前很多厂家都不再生产该结构轴承;
  ④由于内圈挡边是固定的,常规磨加工需在挡边与滚道交接处加工退刀槽,它实际上常常比滚子倒角大得多,挡边和退刀槽限制了滚子的承载长度,从而降低了轴承的载荷容量,加上使用寿命短,因此多数轴承公司将其列为淘汰产品。
  但是该结构轴承也有它独具的优点,即可以实现纯滚动,适合在高速条件下运行。目前像俄罗斯、日本等国家仍保留生产该结构轴承。
  鉴于以上原因,SKF及FAG公司又对产品结构进行改进,设计了一种对称球面滚子轴承,只是滚子的一端为球基面),其内圈仍为固定中挡边,从而避免了翻转力矩的产生和应力集中的出现。但是,由于滚子是由固定挡边引导的,滚子不能在轴向平面自行调整,也就不能自行引导,一旦出现轴向载荷导致滚子的载荷分布不均匀,就会出现应力集中,也就影响轴承的使用寿命。目前,大部分调心滚子轴承,尤其是内径在600mm以上的特大型产品,用的都是该种结构。

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