轴承的轴向限位方法

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1、轴 承 的 轴 向 限 位 方 法洛 阳 轴 承 研 究 所 (河 南 洛 阳 471039) 姜 韶 峰 陈 跃 飞【 ABSTRACT】 Through comparing with many limited axial location methods of inner andouter ring of bearing , the paper points out that the interference sleeve is optimum limited locationpart for precise spindle bearing , and introduces structu

2、re , feature and design method about inter2ference sleeve. The paper further analyzes the condition of axial force applyed on assembled inter2ference sleeve and states assemble and disassemble methods of interferance sleeve.1 概 述轴 承 的 轴 向 限 位 方 法 要 根 据 所 支 承 轴 的 结 构型 式 、 轴 承 所 受 轴 向 力 的 大 小 和 方 向 、

3、支 承 部 位 可利 用 的 空 间 和 相 邻 零 部 件 的 结 构 、 装 配 工 艺 、 润 滑密 封 和 装 拆 调 整 以 及 轴 承 旋 转 精 度 和 转 速 的 要 求等 条 件 综 合 考 虑 而 选 取 。轴 承 套 圈 限 位 方 法 很 多 ,概 括 起 来 ,用 于 轴 承轴 向 限 位 的 元 件 主 要 有 以 下 几 种 :轴 肩 和 孔 挡 肩(或 挡 圈 ) 、 螺 母 以 及 过 盈 套 (也 称 阶 梯 套 ) 。 采 用轴 肩 或 外 壳 孔 挡 肩 作 轴 承 内 圈 或 外 圈 轴 向 限 位 的方 法 结 构 简 单 ,支 承 精 度 高 ,能

4、 承 受 很 大 载 荷 ,因而 应 用 十 分 广 泛 。 螺 母 作 为 轴 承 轴 向 限 位 的 紧 固件 ,由 于 螺 纹 能 承 受 较 大 的 轴 向 载 荷 ,且 调 整 方便 ,因 此 应 用 也 很 普 遍 。 但 是 ,用 普 通 螺 母 作 轴 向限 位 件 ,由 于 螺 纹 间 存 在 固 有 的 配 合 间 隙 ,以 及 受加 工 精 度 的 影 响 ,通 常 难 以 保 证 螺 母 端 面 与 轴 心线 有 较 高 的 垂 直 度 ,螺 母 锁 紧 后 易 使 轴 承 偏 斜 ,甚至 有 可 能 使 轴 弯 曲 ,这 些 都 将 直 接 影 响 轴 的 旋 转精

5、度 。 对 于 机 床 主 轴 ,尤 其 是 高 速 高 精 度 机 床 主轴 及 重 要 的 传 动 轴 ,则 必 须 采 取 防 偏 措 施 。近 年 来 ,国 际 上 许 多 机 床 制 造 厂 在 高 速 高 精密 的 机 床 主 轴 组 件 上 采 用 过 盈 套 来 代 替 螺 母 作 为轴 承 的 限 位 元 件 ,它 是 利 用 套 与 轴 的 过 盈 配 合 使轴 承 在 轴 上 定 位 和 固 定 ,这 样 很 容 易 保 证 定 位 端面 与 轴 心 线 垂 直 ,从 而 提 高 主 轴 的 旋 转 精 度 。2 过 盈 套 的 结 构 型 式 和 特 点2. 1 过 盈

6、 套 的 结 构 型 式图 1 是 过 盈 套 常 见 的 结 构 型 式 ,图 1a 用 于 一般 轴 承 在 轴 上 的 轴 向 限 位 ,图 1b 呈 环 状 ,不 仅 能限 制 轴 承 的 轴 向 位 置 ,还 起 到 防 尘 或 密 封 的 作 用 ,姜 韶 峰 男 , 34 岁 ,1987 年 大 连 工 学 院 机 械工 程 系 毕 业 ,洛 阳 轴 承 研究 所 产 品 开 发 部 高 级 工 程师 ,从 事 轴 承 设 计 及 应 用工 作 ,参 与 科 研 项 目 20 余项 ,其 中 获 机 械 工 业 部 科技 进 步 二 等 奖 1 项 、 三 等奖 2 项 ,在 期

7、 刊 及 学 术 交 流 会 上 发 表 和 交 流 科 技论 文 10 余 篇 。即 防 止 灰 尘 、 切 削 液 等 异 物 进 入 轴 承 内 部 而 降 低轴 承 的 工 作 性 能 ,或 者 防 止 润 滑 剂 大 量 外 泄 而 影响 轴 承 的 正 常 使 用 ,图 1c 是 图 1a 的 变 型 ,对 某 些特 殊 结 构 的 轴 ,由 于 受 位 置 及 空 间 结 构 的 限 制 ,不能 采 用 图 1a 的 结 构 ,这 时 可 在 套 内 加 工 一 内 环槽 ,装 上 合 适 的 O 型 密 封 圈 ,这 样 就 变 为 图 1c 的结 构 。图 1 过 盈 套 的

8、 结 构 型 式9 轴 承 1999. . 52. 2 过 盈 套 的 结 构 特 点过 盈 套 及 与 之 相 配 的 轴 颈 结 构 如 图 2 所 示 。轴 和 孔 都 由 两 段 组 成 ,两 段 的 直 径 略 有 差 异 ,可 设d2 = d1 - s1 , d4 = d3 - s2 ,装 配 时 , d4 与 d1 相 配 ,d3 与 d2 相 配 。 过 盈 套 中 间 有 - M4 0. 5 螺 纹孔 ,用 于 连 接 压 力 泵 。 由 于 过 盈 套 内 孔 两 段 直 径不 同 ,因 此 有 时 也 将 过 盈 套 称 作 阶 梯 套 。3 过 盈 套 的 设 计 分

9、析图 3 和 表 1 为 SKF 公 司 提 供 的 过 盈 套 及 其配 套 轴 的 结 构 与 相 关 尺 寸 ,根 据 轴 的 结 构 不 同 可选 择 过 盈 套 也 可 选 择 过 盈 环 。图 2 过 盈 套 及 其 配 套 轴 颈 结 构图 3 SKF 公 司 的 过 盈 套 和 轴 颈 结 构设d2 = d1 - s1 (1)d4 = d3 + s2 (2)由 表 1 可 以 看 出 , s1 s2 (通 过 验 算 得 出 ) 。配 合 时 两 段 的 理 论 过 盈 量 分 别 为 1 = d1 - d4 (3) 2 = d2 - d3 (4)将 (2) 式 代 入 (3)

10、 式 得 1 = d1 - d3 - s1 (5)将 (1) 式 代 入 (4) 式 得 2 = d1 - d3 - s1 (6)由 于 s1 s2 ,比 较 (5) 式 和 (6) 式 可 得 1 2 ,即 过 盈 套 与 轴 颈 配 合 时 两 段 的 过 盈 量 不 同 ,并且 直 径 大 的 一 段 也 相 应 略 大 一 些 ,这 主 要 是 考 虑到 过 盈 套 加 热 装 配 时 ,配 合 两 段 的 温 度 一 样 ,内 孔尺 寸 大 的 变 形 大 ,尺 寸 小 的 变 形 也 小 ,而 装 配 时 应尽 量 保 证 两 段 的 间 隙 基 本 相 同 。表 1 SKF 公

11、司 提 供 的 过 盈 套 及 其 轴 颈 尺 寸 mm d1h4d2h4d3H4d4H4d5+ 0. 5D B 1 B 2 B 3L 1j13L 2j1317 16. 968 16. 950 16. 977 19 27 26 31 13 15 8. 520 19. 964 19. 940 19. 971 22 30 28 33 14 16 925 24. 956 24. 920 24. 954 27 35 30 35 15 17 9. 530 29. 946 29. 910 29. 954 32 40 32 38 16 18 1035 34. 937 34. 900 34. 943 37 4

12、7 34 40 17 19 10. 540 39. 937 39. 900 39. 943 42 52 36 42 18 20 1101 轴 承 1999. . 5表 1 (完 )d1h4d2h4d3H4d4H4d5+ 0. 5D B 1 B 2 B 3L 1j13L 2j1345 44. 927 44. 880 44. 933 47 58 38 46 19 21 11. 550 49. 917 49. 860 49. 923 52 63 40 48 20 22 1255 54. 908 54. 850 54. 922 57 70 42 50 21 23 12. 560 59. 908 59.

13、 850 59. 922 62 75 44 54 22 24 1365 64. 898 64. 830 64. 912 67 80 46 56 23 25 13. 570 69. 898 69. 830 69. 912 72 86 48 58 24 26 1475 74. 898 74. 830 74. 912 77 91 50 60 25 27 14. 580 79. 888 79. 820 79. 912 82 97 52 62 26 28 1585 84. 880 84. 810 84. 900 87 102 54 64 27 29 15. 590 89. 880 89. 800 89.

14、 900 92 110 56 68 28 30 1695 94. 870 94. 790 94. 900 97 114 58 70 29 31 16. 5100 99. 870 99. 790 99. 900 102 120 60 72 30 32 17105 104. 870 104. 780 104. 890 107 125 62 74 31 33 17. 5110 109. 860 109. 770 109. 890 112 132 64 76 32 34 18120 119. 860 119. 770 119. 890 122 142 68 80 34 36 19130 129. 85

15、2 129. 750 129. 868 132 156 72 84 36 38 20140 139. 852 139. 740 139. 858 142 166 76 88 38 40 21150 149. 842 149. 730 149. 858 152 180 80 95 40 42 22160 159. 842 159. 730 159. 858 162 190 84 99 42 44 23170 169. 842 169. 720 169. 848 172 205 88 103 44 46 24180 179. 832 179. 710 179. 848 182 220 92 110

16、 46 48 25190 189. 834 189. 700 189. 836 192 230 96 114 48 50 26200 199. 834 199. 700 199. 836 202 245 100 118 50 52 274 过 盈 套 装 配 后 所 承 受 的 轴 向 力过 盈 套 装 配 后 的 状 态 如 图 4 所 示 。图 4 过 盈 套 装 配 后 的 状 态4. 1 配 合 表 面 因 过 盈 而 产 生 的 压 力 3 两 段 配 合 表 面 因 过 盈 而 产 生 的 压 力 为P1 = 1 + 2 ud1 C1E1+ C2E2(MPa) (7)P2 = 2 + 2 ud2 C1E1+ C2E2(MPa) (8)式 中 1 、 2 两 段 配 合 的 过 盈 量 ,mm2 u 装 配 时 配 合 表 面 间 微 观 不 平 度