RV减速机非标准超轻系列精密角接触球轴承的研制

贾秋生，王朝光，吴红庆

（1.中航工业哈尔滨轴承有限公司 研发中心，黑龙江 哈尔滨 150036；2.哈尔滨轴承集团公司 质量管理部，黑龙江 哈尔滨 150036）

1 前言

RV减速机——精密轴承减速机、精密摆线减速机，是机器人用的减速机。该系列减速机在结构紧凑和高刚性方面具有卓越的性能，其减速机的关键所在为轴承的精密定位。要求轴承具有输出力矩大，精度高，负载大、体积小、重量轻、刚性高、低噪声、长寿命，运转平稳，安全可靠性大，能适应在恶劣的环境中承载高冲击下长期连续工作等优良性能。

为实现国产化，结束长期以来国内市场上使用的进口RV减速机，某公司生产了国内首创的RV减速器, 填补了国内该档次产品的空白。但是由于机器人的空间受限而且精度高，国内现有标准轴承无法满足要求，目前国内尚无任何厂家生产机器人用的RV减速机轴承，国内生产的RV减速机所配套的轴承全部靠进口。我公司为解决用户所急，开发了RV减速机用的BT轴承。其研制关键点之一是将进口RV减速机上内圈与行星座一体的轴承拆分为非标准超轻系列精密角接触球轴承；关键点之二是优化设计了该系列轴承，并采用尼龙PA66注塑成型保持架替代了钢板冲压架保持架。

2 功能拆分

当时用户求助开发的BT轴承是两种结构型式：一种是内圈在带有多孔的行星座上(如图1a所示)，另一种是内圈在带有六个小轴的行星座上(如图1b所示)。作为轴承厂，生产带有多孔的行星座不是很专业的，而且在行星座上加工内圈滚道(如图1c所示)也很难使该轴承达到RV减速机高性能的要求。因此，将该结构拆分为非标准超轻系列精密角接触球轴承（如图2a所示）和行星座两部分，分别由专业的厂家生产，然后采用过盈配合将两者组装一体实现其功能。经拆分，简化了RV减速机上的轴承结构，并将图1a、1b所示两种结构型式统一为一种BT结构轴承。

图1 RV减速机用的BT轴承拆分前结构图

图2 拆分后结构图

图3 原钢板冲压保持架

图4 保持架采用尼龙PA66的BT轴承结构图

3 轴承设计

图4为RV减速机用轴承结构图：外圈1、内圈2、滚动体3、保持架4，滚动体3设置在保持架4上形成一组合体。

（1）采用了优化设计方案，合理调整主参数，在最大限度提高轴承额定载荷的同时，还要保证轴承高钢性的要求。我们针对超轻系列轴承的截面积小的特点，确定滚动体直径比同尺寸滚动体直径增大，滚动体的数量增加了多个，确定合理的接触角并采用特殊结构的保持架。

（2）为使轴承能承载很高的轴向和径向载荷以及轴向和径向联合载荷，根据轴承受力分析确定，轴承的接触角为50°。

（3）外圈斜挡边、内圈不等高度挡边设计，有利于轴承润滑和散热，并保证轴向承载的要求。

（4）保持架选取了新型工程材料尼龙PA66（如图4所示），可注塑成型，因此，能加工出有利于轴承工作的复杂形状，在空间一定的情况下能容纳下数量更多、直径更大的滚动体，并可将保持架和滚动体组装为一体，提高装配效率。替代了工艺复杂需要多套冲压模具的钢板冲压保持架（如图3所示），降低了成本，提高了生产效率。同时，保持架的形状设计，改变了传统的环型设计。在正常环形上切去一小块，即在圆环上形成一个小缺口，有利于轴承装配和热胀冷缩的要求。产品结构及材料的改变，使轴承具有低噪声、温升低，弹性、韧性高，在轴承运转不利的条件下，可承受较大的挠度，减少轴承内部应力，抗冲击能力强等原结构所不具备的优点，最大限度地满足RV减速机结构紧凑、高刚性等高性能的要求。

（5）采用模压淬火工艺。由于超轻系列产品热处理过程中极易变形，为控制变形，采用模压淬火，降低了废品率，从而降低了轴承的成本。

4 结论

此项研制方案简化了RV减速机上的轴承结构，并采用了优化设计，满足了RV减速机输出力矩大，体积小、重量轻、高载荷、高刚性、高精度、安全可靠性能的要求。经用户装机使用，其抗冲击能力显著提高（即使承受5倍额定转矩时，产品也不会损坏），运转平稳，噪声低、自润滑性能好、轴承寿命得到提高；由于确定了轴承合理的接触角，使轴承能够承受轴向和径向联合载荷。因此，能够保证RV减速机在承受高冲击承载的恶劣环境中长期连续工作。

随着工业的发展,机器人用量的逐年增加,近十年来RV减速机的产量呈直线上升的趋势。年约生产6 000台机器人,需18000台RV减速机。国外各先进工业国都在进行开发机器人的研究,尤其以日本为最。对RV减速机的需求量非常大，国际先进水平的RV减速机国内外均有广阔市场,前景相当乐观。因此预计该系列产品的开发在国内市场的占有率可达到90%以上，国际市场的占有率可达到30%左右。本产品技术含量高、经济效益显著、具有广阔的市场前景。