压力机飞轮圆锥轴承装配游隙的确定

秦 剑，闵建成，孙兴超

（徐州锻压机床厂集团公司，江苏 徐州 221116）

压力机飞轮圆锥轴承装配游隙的确定

秦 剑，闵建成，孙兴超

（徐州锻压机床厂集团公司，江苏 徐州 221116）

单列圆锥滚子轴承，采用“背对背”或“面对面”的方式成对安装时，机械设计手册和国际品牌厂家所推荐的轴向游隙值悬殊很大。如何根据压力机飞轮轴承使用要求，确定一个合理的轴向游隙，本文通过实践探索，总结了一套理论计算公式。依据该公式，可在确定轴承合理工作游隙值、安装径向游隙值的基础上，最终计算出符合实际的轴向游隙值。

机械制造；轴向游隙值；圆锥轴承；机械压力机

1 前言

单列圆锥滚子轴承，采用“背对背”或“面对面”的方式成对安装时，机械设计手册和国际品牌厂家所推荐的轴向游隙值，悬殊很大。如何根据压力机飞轮轴承使用要求，确定一个合理的轴向游隙，本文通过理论计算和实践探索，总结推导出了一些具有实际应用价值的游隙计算公式。

2 问题的提出

在大型闭式压力机的设计制造中，飞轮通常和离合器或离合制动器装配在一起。当飞轮因离合器因素需承受一定轴向力时，多选用单列圆锥滚子轴承，采用“背对背”或“面对面”的方式成对安装。为提高轴承的承载刚性，很多厂家都采取轴承内、外圈均加隔套的形式，见图1所示。

这种结构形式决定了圆锥轴承的游隙，取决于内、外隔套的厚度差（注：本文所说的内、外隔套的厚度差，是假定内、外隔套厚度名义尺寸相等时的厚度差）。如何确定内外隔套的厚度差值，就成为设计制造时不可回避的问题。如果设计或安装不当，易造成圆锥轴承游隙不合适，将会导致压力机离合器制动器运转中出现轴承发热，甚至烧损现象。因此，有必要研究并解决这一问题。

3 理论计算

圆锥轴承内、外隔套厚度差的确定，也就是轴承游隙的确定。圆锥轴承游隙，可分为原始游隙、安装游隙和工作游隙。原始游隙，指未安装前的游隙，圆锥滚子轴承的原始游隙可视为零游隙。

圆锥轴承内、外隔套厚度差，所确定的游隙为轴承的安装轴向游隙，但由于圆锥轴承的结构特性，同时也确定了轴承的安装径向游隙。通过查阅各种资料，比较权威的观点是：轴承合理的工作游隙值，是一个比零稍小的数值，它可以保证轴承使用寿命最大。但实际使用时，保持这种理想状态的负游隙使用轴承是很困难的。并且，负游隙量增大，疲劳寿命会显著下降。所以，工作游隙一般应该选择得比零略大一些。

具体合理工作游隙的选择，应在原始游隙的基础上，考虑因配合、内外圈热变形以及载荷等因素所引起的游隙变化，以使工作游隙接近于最佳状态。作者根据多年安装经验，总结计算公式如下。

3.1 合理工作游隙值ΔW的确定

合理工作游隙值的确定，主要考虑载荷、轴孔零件加工精度等因素的影响。圆锥轴承的合理工作游隙ΔW（本文特指轴承的径向游隙）为：

式中：ΔG——载荷因素，一般取0；

ΔP——轴孔零件加工精度因素。

在生产实际中，由于与轴承内孔、外圆配合的零件轴、孔的加工不可避免地存在精度误差，因此，轴承装配后，轴承的内圈和外圈将会随装配基体产生变形，滚子的运行轨道也随之变形。为了保证滚子在轨道内运行通畅，需控制轴承内外圈的轨道高度的最小值，即工作径向游隙应增加一个零件精度修正值ΔP。这一修正值应满足以下关系：

式中：Δd——轴件装配处圆柱度的实测公差带，Δd≤0.01mm；

ΔD——与孔件装配处圆柱度的实测公差带，ΔD≤0.01mm。

3.2 安装径向游隙值Δr的确定

安装游隙值Δr的确定，主要在合理工作游隙值ΔW的基础上，增加轴承温升径向游隙减小量Δu、配合径向游隙减小量ΔC等，即：

①轴承温升径向游隙减小量Δu

式中：Δt——轴承内外圈温差，一般条件下内圈比外圈高约5℃～10℃，当工作温度较高时以及轴承散热条件不好时，可达15℃～20℃；

β——轴承钢的线膨胀系数，β＝0.0000125（1/℃）；

d——轴承内圈直径；

D——轴承外圈直径。

②配合径向游隙减小量ΔC

式中：ε——减小系数，一般为0.7～0.9；

J1——轴承内圈与轴零件的实际过盈量；

J2——轴承外圈与孔零件的实际过盈量。

3.3 轴承内外圈隔套差值ΔA的确定

圆锥轴承内、外圈隔套厚度差的确定，即轴承安装轴向游隙值ΔA的确定，主要在合理轴向工作游隙值Δa的基础上，叠加轴承温升轴向游隙减小量Δa′，即：（成对轴承“背对背”布置时，取“－”；“面对面”布置时，取“＋”）

①轴承径向游隙决定的轴向游隙值Δa图2为圆锥轴承游隙示意图，由图可知：

式中：α——接触角；

e——常数（轴承尺寸表中记载）。

②温升对轴承轴向游隙值的影响Δa′ˊ

Δa′＝ΔtβL1

式中：L1——轴承内圈隔套厚度。

3.4 按照以上公式实际计算

以图1所示的普通精度级32052圆锥轴承为例，理论计算过程见表1所示。

最后计算结果显示，轴承内、外圈隔套厚度差，即轴承安装轴向游隙值ΔA:

4 实践探索

在实际装配中，按照计算出的隔套差值，大部分轴承装配后使用良好，但有的却出现发热、噪声等问题，这主要和轴承的品质有关。

如：国际品牌SKF轴承，在其《圆锥滚子轴承的安装》说明书中，明确规定“若无具体说明，将轴向游隙调整在+0.02～+0.10mm（+0.0008～+0.004″）的范围”。而另一家国内知名轴承厂，就32052轴承的轴向游隙，建议控制值为0.40mm。

5 结论

在轴承实际装配中，要考虑国际不同品牌、国内不同生产厂家的轴承品质差异，先通过理论计算值进行试装，然后再根据装配效果进行调整，最终确定出不同品牌轴承的工作游隙值。

表1 32052圆锥轴承安装游隙值计算

[1]机械设计手册.北京：机械工业出版社，2008-02.

[2]NSK滚动轴承综合样本.日本精工株式会社.

[3]李黎明，等.双点压力机中偏心套偏心距的加工和高效测量法.锻压装备与制造技术，2008，43（6）:44-45.

[4]尹吉磊.双点压力机同步校正方法的理论探讨与实践.锻压装备与制造技术，2007，42（5）:46-48.

Confirmation of fitting clearance for conical bearing in press

QIN Jian，MIN Jiancheng,SUN Xingchao
（Xuzhou Metalforming Machine Tool Group Co.,Xuzhou 221116，Jiangsu China）

A set of theoretical formula has been summed up in the text through practice.By use of the formula,the reasonable value of work and the radial clearances for conical bearings have been determined.Finally,the realistic value of the axial clearance has been gained.

Axial clearance；Conical bearing；Mechanical press

TG315.5

B

1672－0121(2011)04－0042－03

2011-03-29

秦 剑（1971-），男，高工，从事机械压力机的工艺工装设计及制造