圆锥孔双列圆柱滚子轴承装配游隙的应用分析

Analysis of Double Row Tapered Bore Cylindrical Roller BearingAssembly Clearance ApplicationWANG Guang-hui，YAO Yin-ge，zHANG Hai-jie(Luoyang Bearing Science&Technology Co.，Ltd，Luoyang471039，China)Abstract：This paper analyzed the key issues of the selection about double row tapered bore cylindrical roller bearingS radial clearanceon the machine tool spindle，and made the selection of the general rules of the radial clearance spindle design process，which provided abasis for the design of high rigidity and long life spindle。

Key words：double row tapered bore cylindrical roller bearings；radial clearance；high rigidityO前言近年来 ，随着国民经济的不断向前发展 ，许多工业产品对加工条件的要求 日益苛刻，例如在机床行业对车床、磨床和加工中心主轴都提出了高刚性和长寿命的要求” 。作为主轴的核心零部件，轴承的选用直接影响着主轴的各项性能参数，同时也成为制约机床行业进-步发展的瓶颈。圆柱滚子轴承由于其高刚性和长寿命的特点，越来越多的应用在机床主轴上，但其径向游隙的控制-直是-大难点。笔者根据自身工作经验，从理论和实践出发对圆锥孔双列圆柱滚子轴承径向游隙的选萨行了综合分析。

1圆锥孔双列圆柱滚子轴承径向游隙的选用原则分析双列圆柱滚子轴承只承受径向负荷 ，由于其滚子和与轴承内外圈为线接触的特点，与角接触球轴承相比拥有较大的径向承载能力和较高的疲劳寿命 ，因此在高刚性主轴上使用较为普遍。双列圆柱滚子轴承的径向游隙对主轴的性能起着至关重要的作用，径向游隙选取不当影响着轴承的刚度和寿命。为了最大限度地发挥圆柱滚子轴承的性能 ，以及更容易地调整安装时的径向游隙，通常采用内圈内孔为 1：12锥度的圆锥孑L轴承，安装时通过调整内圈的涨缩量来控制径向游隙在合理的范围内。

轴承运转时的径向游隙大小对轴承的滚动疲劳寿命、温升、噪声、振动等性能有影响 。本文以NN3016KP4轴承 (表1)为例，分析了影响圆锥孔双列圆柱滚子轴承游隙的相关因素。

表1 NN301 6KP4轴承基本参数内外圈和滚动体材质 SKF3保持器材质内径×外径×宽度基本额定动载荷C基本额定静载荷施加径向负荷黄铜中80mmx中125mmx中34mm12O kN186 kN1 o00 N收稿 日期 ：2013-03-25[二] 二二[ 交流1.1径向游隙对轴承刚度的影响主轴在安装过程中设定不同的径向游隙，通常会得到不同的径向刚度 。从图1可以看出，随着径向游隙的增加 ，轴承刚性也随之增加。径向游隙取值-0.001 mm以下时，刚度的增加幅度不明显；径 向游隙取值-0.001 mm到 0.001 mm时 ，轴承刚度有明显的增加；当径向游隙大于0.001m m ， 轴承刚度也有-定的增加。这是由于游隙取负值时，轴承和转轴以及轴承座孔之间有-定的间隙，轴承刚性与径向游隙之问的基本不相互影响，当径向游隙为正值时，轴承和转轴以及轴承座孔之间变为过盈配合，随着游隙的增大，过盈量也增大，刚度也会随之增大。

O.0Ol 6O.OO1 40.O01 20 000 I答o.00 8逗 0 000 6O.OO0 40.000 20/ / f .-，llJ . 0.008.0.006.0D04 0D02 0 0.002 0.004 0.006 0.008径向游隙/mm图1 径向游隙与轴承刚度的关系1.2径向游隙对轴承寿命的影响主轴在使用过程中伴随着轴承各部位的磨损及交变应力作用，不同的径向游隙会产生不同的接触状态，轴承的疲劳寿命也会不同 -。图2表示了不同径向游隙下的轴承寿命比曲线。从图2上可以看出，当径向游隙小于-0.002 mm时 ，轴承的疲劳寿命非常短；径向游隙从-0.002 mm到0 mm的增加过程中，轴承寿命显著增加，大约在-0.000 5 mm左右时，轴承的疲劳寿命最长；然而游隙从0 mm增大的过程中，轴承寿命在不断的缩短。由于径向游隙去负值时，轴承滚动体的工作环境很不理想，担负承载左右滚动体减少，单个滚子的接触应力增大，同时主轴振动也增大，这都影响主轴轴承的使用寿命 。当径向游隙为正值时，随着游隙的减小，滚动体与内外圈滚道处于过盈状态，接触应力增大且轴承发热量增大，而且由于热胀冷缩的作用，接触应力随着轴承升温进-步增加，因此轴承寿命会不断缩短。而且当轴承热胀到- 定量时，会使主轴在运转过程中突然卡死 。

1.3径向游隙-般选用原则从图 1和图2可以看出，当轴承的径向游隙取-0.000 5～0 mm值时，径向刚度能满足-般的使用要求 ，而此时轴承的使用寿命也很理想。当遇到特殊情况轴承刚性要求较高时，可以稍微增加径向游隙，但此时是以减少-定的轴承寿命换取高刚性的。所以，圆锥孑L双列圆柱滚子轴承能 同时满 足 刚度 和 寿命要 求 的最 合理 游 隙是-0.000 5～0 mm之间，-般可取0 mm。

墨据豫II、 .-、------径 向蝣 隙/nlm图2 径向游隙与轴承寿命比的关系1.4合适的径向游隙在装配过程中的应用圆锥孔双列圆柱滚子轴承安装在主轴上时需要施加-定的轴向预负荷来保证预定的径向游隙。加载轴向预负荷时，由于锥孔的作用，使得与轴承座配合的外圈滚道直径方向上收缩，外圈滚道的直径收缩量可由下式计算：△ 0.62 (D -D)式中：△ 为轴承外圈直径收缩量；D 为轴承座内径尺寸；D为轴承外圈原始测量尺寸。

若 D ≥D，说明轴承外圈和轴承座孑L为间隙配合，△ 取0值。

加载预负荷时，同时伴随着与转轴配合的内罔滚道直径的膨胀，以及转轴轴颈的收缩。轴承内圈和转轴的胀缩作用对轴承径向游隙的影响系数 I可由图3确定。

通常在圆锥孑L双列圆柱滚子轴承前端安装调隙隔圈，如能确定隔圈所需宽度，再通过鹏轴承锁紧螺母便能达到预定的径向游隙。安装中，首先需要用块规测量轴承未锁紧时内圈与转轴轴肩的轴向距离 (图4)。

确定了内圈与转轴轴肩的轴向距离，便可由下式求出调隙隔圈的加工尺寸：2 8 6 4 2 O 2 0 L n王广辉 等：圆锥孔双列圆柱滚子轴承装配游隙的应用分析 经验籁墨--..lr - . .---图4 块规测量不意 图厶 -K (Arm-ArAr)，式中： 为调隙隔圈的宽度尺寸；为未鹏螺母时的块规宽度尺寸；△rⅢ为安装前的径向游隙 (可通过测量得到)；△r为最终要达到的径向游隙。

(上接 第67页)图5 高温情况下控制原理图下，使变频器工作在较低频率，这将减少导热油循环泵的用电量，达到了节约电能的目的。此变频控制技术在压力浸渍设备上的成功应用，使得采用导热油加热的压力浸渍设备的应用更加广泛。