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1、调心滚子轴承知识讲座,上海斯博特轴承技术研发有限公司,陈新萍,概述 调心滚子轴承的发展过程 各公司调心滚子轴承的结构特点 调心滚子轴承的“滚子自引导”理论 调心滚子轴承各零件的加工工艺简介 调心滚子轴承套圈磨加工,一、 概述,调心滚子轴承有两列滚子，外圈有一条共用的球面滚道，内圈有两条滚道相对于轴承轴线倾斜成一定角度，所形成的内组件在外圈滚道内可以球面旋转，因而具有自动调心性能。,外圈滚道是球面一部分，轴承具有内部调心性能，以适应轴与座孔的相对偏斜，因而不易受轴与轴承箱座的不对中和轴的弯曲或变形的影响。 可以承受径向重负荷和冲击负荷，也能承受一定的双向轴向负荷。 该类轴承可限制轴或外壳的轴向位
2、移在轴承的轴向游隙范围内。 该类轴承结构原理与特性和调心球轴承相同，在负荷容量和极限转速许可的情况下，可以相互代用。 圆锥孔轴承通过使用紧固件或退卸可便于轴上的装折。,调心滚子轴承应用范围很广：造纸机械、减速装置、铁路车辆车轴、轧钢机齿轮箱座、轧钢机辊道辊子、破碎机、振动筛、印刷机械、木工机械、各类产业用减速机、立式带座调心轴承。 调心滚子轴承使用的场合是其它类型的轴承所不能替代的。,二、 调心滚子轴承的发展过程,1912年SKF公司发明了单列调心滚子轴承,两边带固定挡边。,SKF公司于1920年研制的，由内圈固定中挡边引导的非对称球面滚子轴承（球面滚子最大直径偏向一边，端面直径一端大，另一端
3、小）。,在上述类型轴承的基础上，发展出另外一种结构，即采用对称球面滚子(球基面，不完全对称)，但其内圈仍为固定中挡边，滚子由固定中挡边引导。,SKF公司在1948年设计出C型球面滚子轴承。,到了七十年代末八十年代初，在C型球面滚子轴承的基础上，通过对轴承内部运动力学的分析，提出了滚子“自引导”理论和滚子歪斜理论，设计了CC型球面滚子轴承。,八十年代，FAG公司开发了E型调心滚子轴承。 SKF 公司也推出E型调心滚子轴承，结构和FAG公司不一样。,三、 各公司调心滚子轴承的结构特点,1 . SKF公司的调心滚子轴承结构,C(J)、CC两个窗型冲压钢保持架、不带挡边的内圈和与内圈同心的中隔圈。 E
4、C(J)、ECC(J)两个窗型冲压钢保持架、不带挡边的内圈和与内圈同心的中隔圈及加强型滚子组。,1 . SKF公司的调心滚子轴承结构,CA、CAC双齿型整体式机加工铜保持架、内圈上带小挡边和与内圈同心的中隔圈。 ECA、ECAC双齿型整体式机加工铜保持架、内圈上带小挡边和与内圈同心的中隔圈以及加强型滚子组 。,1 . SKF公司的调心滚子轴承结构,E 当轴承孔径d 65毫米时：两个窗型冲压钢保持架、不带挡边的内圈和与内圈同心的中隔圈。 当轴承孔径d65毫米时：两个窗型冲压钢保持架、不带挡边的内圈和与保持架同心的中隔圈。,2. FAG 公司的调心滚子轴承结构,E 型 两个窗型冲压钢保持架、不带挡
5、边的内圈和与外圈同心的中隔圈。,2. FAG 公司的调心滚子轴承结构,ETVPB型 两个窗型玻璃增强纤维尼龙保持架、不带挡边的内圈、无中隔圈。,2. FAG 公司的调心滚子轴承结构,EM 型 整体式车制黄铜实体保持架、带挡边的内圈、无活动中隔圈。,2. FAG 公司的调心滚子轴承结构,MB 型 带固定中挡边和小挡边的内圈，由内圈引导的双半实体保持架。,3. NSK 公司的调心滚子轴承结构,C 型 、CD型 内圈无挡边，滚子为对称球面滚子，保持架为钢板冲压保持架，有活动中隔圈。,3. NSK 公司的调心滚子轴承结构,CA 型 内圈带小挡边，滚子为对称球面滚子，保持架为整体式黄铜实体保持架，有活动
6、中隔圈。,3. NSK 公司的调心滚子轴承结构,M 型 内圈带固定中挡边和小挡边，滚子为非对称球面滚子，保持架为2个黄铜实体保持架。,3. NSK 公司的调心滚子轴承结构,H 型 内圈无挡边，滚子为对称球面滚子，保持架为2个聚酰胺成形保持架，无活动中隔圈。,4. 国内的产品结构,C型（带锥孔：便于装折，可微量调整径向游隙；外圈带油孔） 该种轴承由内圈、外圈、活动中挡圈、两个钢板冲压保持架和两列对称球面滚子组成。内圈无挡边，中隔圈可以拆卸，工作时可作轴向位移，起补偿作用，在受轴向负荷时，一列滚子卸载而另一列滚子过载的情况下，使载荷分布均匀，从而提高轴承动负荷容量。这种结构因受保持架和中隔圈的加工
7、工艺技术水平、生产条件的限制而没有得到广泛的发展。,4. 国内的产品结构,4. 国内的产品结构,CA型（外圈带油槽油孔；带锥孔） 该种轴承内圈无中挡边，两侧带有小挡边，滚子为对称球面滚子，保持架采用车制整体式保持架，是目前国内使用最广泛的轴承。,4. 国内的产品结构,调心滚子轴承（20000CA）,4. 国内的产品结构,调心滚子轴承（20000CA),4. 国内的产品结构,调心滚子轴承（20000CA、20000CAC）,4. 国内的产品结构,非对称形调心滚子轴承 非对称形调心滚子轴承滚子为非对称形球面滚子，内圈有固定中挡边、小挡边，保持架为两半保持架结构，主要用以承受径向负荷，也能承受任一方
8、向的轴向负荷。与调心球轴承比较，承载能力大。 该种轴承属早期产品，目前主要是为主机维修服务，新设计主机时则很少选用此种轴承。,4. 国内的产品结构,非对称调心滚子轴承（20000）,四、调心滚子轴承的“滚子自引导”理论,70年代中期，SKF公司开发CC型轴承时，研究了滚子歪斜角和歪斜方向对轴承温升、能量损耗的影响。,当调心滚子轴承承受纯径向载荷时，应尽量所设计的轴承在运转的过程中滚子产生负歪斜，以降低滚子上法向载荷引起的附加轴向力。当调心滚子轴承承受径向、轴向联合载荷时，应尽量所设计的轴承在运转的过程中滚子产生正歪斜，以提高轴承的轴向承载能力。,对于大部分的调心滚子轴承的使用场合来说，都是承受
9、径向、轴向联合载荷的，因此对于通用的调心滚子轴承来说，应保证滚子在工作过程中具有0或正的歪斜角。,采用内圈滚道曲率半径Ri和外圈滚道曲率半径Re不相等，并大于滚子母线曲率半径R，同时内、外圈及滚子的工作表面粗糙度采用不同的等级，外圈滚道的粗糙度等级要低于内圈滚道的粗糙度等级，低于滚子表面的粗糙度等级，以利于滚子在工作状态下产生合理的正歪斜，通过轴承轴线的平面内能够自动调整，直到滚子载荷作用于滚子中部，并与外载荷方向一致时为止。滚子的这种可调整性，称为“自引导”。,外圈球形滚道面的范成法磨削丝路有助于球面滚子在工作中运转平稳，并且改善滚子与滚道之间的润滑状况。（外圈滚道的粗糙度水平低于内圈滚道，
10、工作中外圈的温度比内圈低，外圈油的粘度比内圈粘度高，轴承寿命增长）,范成法磨削花纹,五、调心滚子轴承各零件 的加工工艺简介,调心滚子轴承外圈结构,调心滚子轴承内圈结构,（一） 套圈的一般加工工艺过程,下料锻造球化退火车加工热处理(淬火、回火)磨加工超精加工终检装配（成品检查、清洗防锈封存、包装）,1 . 锻造毛坯工序,加热钢材 加热钢材使之变软便于锻造，温度为800C1100 C。 下料 下料是将棒材切断成坯料的方法，分冷切和热切。 锻造成形 基本工序是鐓粗、成形、冲孔、扩孔和整形。 锻件检查 退火 球化退火之前要先正火，通过球化退火能获得均匀的细粒珠光体，降低锻造后的硬度以适应车加工，并使以
11、后的淬火获得良好的力学性能。套圈正火温度：900 C950 C，保温30min50min。退火温度：770 C810 C，保温26h。,2. 套圈的车削工艺过程,车削套圈的加工方法大致有两类 ：集中工序加工法和分散工序加工法。,（1） 外圈车削工艺过程,在C759D多刀半自动仿形车床上车外圆及端面和倒角车另一端面、初车滚道及倒角在无心外圆磨床上软磨外径,（1） 外圈车削工艺过程,在C6525球面车床上终车滚道在C365L六角车床上精车倒角热处理,（2） 内圈车削工艺过程,在C730-1多刀半自动车床上车内径及端面和倒角车另一端面、外径及倒角在C730-1多刀半自动车两端小外径和倒角,（2） 内
12、圈车削工艺过程,平面磨床软磨端面在转塔车床上车滚道,（2） 内圈车削工艺过程,在卧式车床上车中挡边及倒角 在C620-1B卧式车床上车中油沟及小油沟在铣床上两端面铣装滚缺口,（2） 内圈车削工艺过程,在C630-1B卧式车床上车内径锥孔在C365L六角车床上精车倒角热处理,（二） 球面滚子的加工工艺过程,1 球面滚子的结构,（二） 球面滚子的加工工艺过程,2 球面滚子的一般加工工艺 毛坯成形窜环带软磨外径热处理窜氧化皮磨凹端面磨凸端面粗磨外径精磨外径窜削抛光终检选别涂油包装,（二） 球面滚子的加工工艺过程,（1） 毛坯制造 直径小于20mm的滚子采用冷镦方法，大于20mm的采用车削方法。,切槽
13、 车端面 车成形、车端面凹削切断、送料,（二） 球面滚子的加工工艺过程,（2） 端面的磨削 对于对称球面滚子（平基面），端面采用双端面磨床磨削。 对于非对称球面滚子，先成盘磨出凹球面端面，然后以凹球面端面定位来加工凸球面端面。,（二） 球面滚子的加工工艺过程,（3） 外径的磨削 贯穿磨削法 在无心外圆磨床上磨削，导轮是一种表面具有螺旋槽的球面形导轮，滚子表面的加工质量与导轮的制造质量密切相关。用于球面滚子外径初磨。,（3） 外径的磨削 切入磨削法 用于球面滚子的细磨或终磨，效率低，批量小。,（3） 外径的磨削 摆动磨削法 用于磨削直径大于20mm球面滚子。 （4）窜削抛光 用于改善滚子表面光洁
14、度。目前还没有理想的适合球面滚子的超精方法。,3 球面滚子的成品检测 滚子直径Dws、直径变动量VDwp及滚动面的曲率半径R用仪器R343与标准件对比检测。 滚子圆度用圆度仪检测 对称球面滚子两端直径相互差用D051检测。 滚子长度用仪器G903检测。 滚子端面圆跳动用仪器C742检测。 非对称球面滚子端面曲率用样板检验。,（三）、 保持架的加工工艺过程,冲压钢保持架,（三）、 保持架的加工工艺过程,切料饼成形 冲装置孔, 冲窗孔 切底,（三）、 保持架的加工工艺过程, 压坡 车底面、车内径 车端面, 打印标记 扩孔,（三）、 保持架的加工工艺过程,2 黄铜实体保持架,（三）、 保持架的加工工
15、艺过程,黄铜保持架的加工过程 粗车成形 平端面、车内经车斜面车内径台阶面 钻兜孔 扩兜孔 精车内、外径 精车端面 去毛刺 光饰,六、调心滚子轴承套圈磨加工,（一）、外圈的磨加工,1 一般工艺过程 初磨两端面（MA7675-1 ）终磨两端面（M7675B）初磨外径（M10160）初磨外滚道（M8810）终磨外径（M11200/3 ）细磨外滚道（切入法）(3MZ1420D-E) 终磨外滚道(范成法）超精外滚道(3MZ3220D-E)修磨外径(M11200/3) 清洗、退磁、防锈,（一）、外圈的磨加工,2 外圈滚道的磨加工 摆动磨削法（摆头磨） 切入磨削法 切入磨削法是一种比较先进的轴承套圈滚道的加
16、工方法，可用以调心滚子轴承外圈滚道的细磨。 范成磨削法 范成法磨削是一种先进的球面滚道精加工方法，用于外圈滚道终磨，其范成法磨削之后可不用超精。SKF的调心滚子轴承外圈滚道为范成法磨削丝路，粗糙度数值控制在Ra0.160.30m。,（二）、内圈的磨加工,1 一般工艺过程 初磨两端面（MA7675-1 ）终磨两端面（M7675B）磨内外径（MZT11200）初磨内滚道（M8820K） 初磨内径（MZ2015）终磨内滚道(3MZ1310D-E) 终磨内径(3MZ2010D-E）磨小挡边(M8812T) 超精内滚道(3MZ3110D-E)清洗、退磁、防锈,（二）、内圈的磨加工,2 内圈滚道的磨加工 摆动磨削法（摆头磨） 切入磨削法 单沟两次磨 双沟一次磨 成形砂轮（金钢石滚轮修整砂轮） 使内圈滚道的粗糙度数值控制在Ra0.08 m以下,（二）、内圈的磨加工,粗磨端面粗磨内外径（无心外圆磨床）粗磨内径（支内外径的电磁无心夹具） 粗磨内滚道（支内外径
