推力角接触球轴承保持架的改进设计

2011-07-25吕明莹张国琴刘志英

轴承 2011年9期

吕明莹，张国琴，刘志英

(西北轴承股份有限公司技术中心，银川 750021)

用于石油钻采设备大型转盘上的特大型推力角接触球轴承在工作过程中有时会出现设备运转噪声较大及回转精度较低等问题。分析其出现的问题，发现该轴承的保持架是主要影响因素。目前，推力角接触球轴承保持架还没有统一的专用设计方法，大多依据经验采用传统设计方法，但其存在诸多问题。现分析特大型推力角接触球轴承保持架结构存在的问题，并对其进行合理改进。

1 存在问题

该保持架存在以下2个问题。(1)传统设计为车制黄铜实体保持架，由于轴承轴向空间有限，保持架宽度(轴向尺寸)较小，不易增设锁球点(图1)，在正确安装轴承下，保持架会因自身重力作用落在套圈端面上，在轴承运转的过程中保持架和套圈间会产生摩擦，这不仅导致保持架磨损，出现早期疲劳失效，而且导致轴承的噪声值严重超标。

图1 改进前保持架结构图

上述3类轴承的模拟试验情况见表3。试验表明，滚滑轴承不仅具有高速性，而且承载能力大，寿命也较长。相对滚动轴承和滑动轴承来说，滚滑轴承具有良好的综合性能。

表3 试验对比

推力角接触球轴承属于可分离型结构，如果保持架不增设锁球点，轴承极易散套，给轴承的生产装配和拆卸维修带来不便。(2)采用传统钻通孔的方式加工兜孔(图1)，对钻孔精度要求较高，合套后很容易出现个别钢球落不到沟道上，从而影响轴承的工作性能。

2 改进措施

针对以上问题，对传统的车制黄铜实体保持架进行如下改进。

(1)将原平板形实体保持架改为阶梯形结构(图2)，在兜孔处加三点锁球设计。这样，轴承在装机使用时无论是反向还是正向放置，均不会出现保持架落在座圈或轴圈端面的情况，并与其保留一定间隙，从根本上解决了轴承旋转精度低，噪声大，易磨损等系列问题。

图2 改进后保持架结构图

(2)将钻通孔改为双向钻阶梯孔，有效解决了设备的加工精度制约保持架兜孔加工精度的问题，降低了保持架的加工难度，保证了保持架兜孔中心的加工精度及轴承良好的回转性能。

3 设计计算

图3所示为凿口后的保持架形状和兜孔。各参数计算如下：

图3 凿口后的保持架形状和兜孔

保持架高度Hc为

Hc=K1Dw，

式中：K1为系数(Dw≤16 mm时，K1=0.55；Dw≥16 mm时，K1=0.5)；Dw为钢球直径。

保持架外径Dc为

Dc=Dcp+K2Dw，

式中：Dcp为保持架中心圆直径；K2为系数(Dw≤16 mm时，K2=1.35；Dw≥16 mm时，K2=1.25)。

保持架内径dc为

dc=2Dcp-Dc。

中国传统花鸟画中的色彩都是尽量达到画面平面性的效果。尤其是传统工笔画，在线描定稿后一般要进行分染罩染，以确定具体物体的阴阳向背的关系，但是和素描的观点不同，中国画画面中的色彩是平面型的，提炼概括后是没有高光和投影的，这种提炼后的平面性色彩更具有独特韵味，其表现力和感染力能使观者达到一种很高的理想境界的感受。

斜坡面与轴心线的夹角θ=45°；保持架斜坡高度H1，H2为

H1=H2=[Hc-(0.5～0.6)Hc]/2=[(0.4～0.5)Hc]/2。

保持架斜坡外径D1为

D1=Dcp+(0.75～0.8)Dw，

保持架斜坡内径d1为

d1=Dcp-(0.75～0.8)Dw，

保持架兜孔锁球的凿口深度t为

t=K3Dw，

式中：K3为系数，取值见表1。

保持架兜孔锁球的两凿口间的距离M为

M=Dw+3t,

保持架兜孔锁球的凿口宽度E为