圆锥滚子轴承大挡边结构对润滑性能的影响

2013-07-20郑文奎吴丽丽谢兰萍

轴承 2013年3期

关键词：公称基面非标

郑文奎，吴丽丽，谢兰萍

(甘肃海林中科科技股份有限公司，甘肃天水 741018)

符号说明

B——内圈公称宽度，mm

C——外圈公称宽度，mm

d——轴承公称内径，mm

d2——内圈大挡边直径，mm

D——轴承公称外径，mm

T——轴承公称宽度，mm

1 问题的提出

随着对轴承寿命、可靠性等要求的逐步提高，国内、外众多轴承设计和制造专家学者都认为润滑剂是轴承 “第五大件”。润滑剂在滚动轴承中的主要作用为：

(1)减少摩擦，减缓磨损；

(2)形成油膜增大接触面积，减小接触应力；

(3)确保轴承在高接触应力作用下长时间的正常运转，延长疲劳寿命；

(4)消除摩擦热，降低轴承工作表面温度，防止烧伤；

(5)防尘、防锈和防蚀。

轴承润滑剂分为润滑脂、固体润滑剂和润滑油三大类。其中，油润滑更适于在高速和高载荷条件下工作，温度使用范围更宽,并且可以带走轴承内部的摩擦热，散热好；同时，还可以与齿轮之类的摩擦副零件共用一种润滑剂，实行共同润滑。单从润滑剂使用效果而言，油润滑较为优越。

从理论上讲，圆锥滚子轴承工作时，在润滑油供应充分的情况下，滚子与内外圈滚道之间、滚子与内圈挡边之间将形成一层有效的润滑油膜，润滑油膜能将承受极高压力的接触表面完全隔开，从而防止金属表面直接接触，减小摩擦和轴承零件间的相互磨损。但是研究资料表明[1]，大多数滚子轴承失效是由于润滑剂供应中断或者是不能恰当地将润滑剂送到滚动体与滚道接触的区域，形成有效的润滑油膜。

在某些应用场合，由于圆锥滚子轴承润滑系统设计不合理、轴承结构不利于润滑剂到达工作区域，也将导致轴承摩擦增大，温度升高，引起一系列的轴承失效。为了使轴承润滑更为充分，有必要对轴承润滑系统进行改进，对轴承结构进行调整，使其更有利于引导润滑油进入轴承工作区域，实现充分润滑。

2 解决方法

经过分析和实践，通过适当增大轴承内圈大挡边外径尺寸并在内圈大挡边面内侧设计30°左右的润滑油引导坡面，引导更多的润滑油进入滚子外径面与内、外圈滚道之间和滚子球基面与内圈大挡边工作面之间，可以有效改善轴承润滑不充分的问题。

具体实现方式如图1所示，通过对轴承大挡边结构尺寸的改进，使润滑油通过引导坡面与滚子球基面形成的“漏斗”流入滚子球基面与内圈大挡边工作面之间，改善了滚子球基面与内圈挡边工作面之间的润滑条件，更易于在两接触面间形成动压油膜。

1—外圈；2—内圈；3—滚子；4—保持架；5，6—轴承腔体；7—内圈大挡边；8—滚子球基面；9—润滑油引导坡面；10—内圈大挡边工作面

3 应用实例

以非标圆锥滚子轴承568980设计为例，轴承要求外形尺寸：d=65 mm，D=150 mm，T=38 mm，B=35 mm，C=30 mm；润滑方式为飞溅润滑。改进前原产品在使用过程中出现因润滑不足导致的轴承早期失效，但由于受安装部位结构和尺寸的限制，无法通过改进润滑方式来改善轴承的润滑条件。

经查找GB/T 273.1，发现非标轴承568980外形尺寸与标准轴承30314(d=70 mm，D=150 mm，T=38 mm，B=35 mm，C=30 mm)较为接近，且30314轴承的额定动、静载荷都能满足客户对568980轴承的要求。考虑到产品结构的合理性和实际生产加工的要求，套用30314轴承的内部结构对568980进行设计，其中，30314轴承的外圈、滚子和保持架可以在非标轴承568980中完全借用，只对内圈进行重新设计。针对非标轴承568980在实际运转中存在润滑油不足的现象，在常规设计基础上，改进轴承内圈挡边结构，将d2值增大6 mm，并在内圈大挡边面内侧设计35°的润滑油引导坡面，改进后内圈大挡边结构如图2所示。