承重400～500t超重型超精密滚动轴承的设计及制造

王伟顺， 陈栋梁， 运同树， 吴鹏

（齐重数控装备股份有限公司，黑龙江齐齐哈尔161005）

1 引 言

主轴是主轴箱中的精密零件，其精度与稳定性均直接影响机床的整体精度。主轴支承在大型滚动轴承上，为保证其精度与稳定性，轴承的载荷与精度必须满足使用要求，目前国内公知的大型轴承一般承载重量均在300t左右，而笔者公司开发设计的机床承载重量在400t 以上，因此我们设计并制造了承载在400～500t 的超重型、超精密滚动轴承。我们在设计轴承零件时进行了详细的受力分析、计算与校核，并由分公司北京天马轴承有限公司进行制造。经检测，轴承端面径跳精度在0.01mm 以内，有效地保证了机床整体的各项精度与稳定性。现以型号为NNU49/1250K/SPW33 的轴承的设计进行一下介绍。

2 主轴轴承的设计计算

主轴轴承的设计是根据大型机床的开发而进行的，因此轴承在设计上外形尺寸就会受到一定的限制，通常为了使轴承类零件能够与国外同类产品通用，我们都会按照国外同类产品的外形尺寸进行设计，对于承载重量在400～500t 的滚动轴承的设计，我们首先需要拟定出轴承的主要参数，并根据这些参数进行轴承负荷计算、轴承相关尺寸计算、装滚子缺口尺寸的确定等，并通过轴承材料的选择完成整个设计工作。

（1）参数的拟定

轴承精度为P4 级，承重400～500t；转速80r/min。

确定轴承型号：NNU49/1250K/SPW33

轴承外形尺寸：d=1250，D=1630，B=375，r=9.5mm

主参数选取：滚动体φ85×127，Z=43，Dpw=1445，

（2）轴承负荷计算

根据GB/T6391/ISO281∶1990 标准：

根据GB/T4662－2003/ISO79∶1987 标准计算

根据计算，轴承能够达到承重500t 的要求，目标函数选取合理。轴承相关尺寸计算：

装滚子缺口尺寸：

3 轴承材料的选择

（1）根据轴承零件的有效壁厚（含车加工留量），此轴承内、外圈有效壁厚分别为55mm 和50mm；我公司热处理淬透性的要求内、外圈采用GCr15SiMo，使用该材料可以很好地保证零件硬度要求及机械性能，同时轴承套圈的热处理稳定性最佳。

（2）滚动体材料根据其尺寸也选用GCr15SiMo，既可保证其淬透性又可保证其内部组织的稳定性。

（3）保持器材料选用ZQAl9-4，该材料有较高的硬度和韧性；实验室材料试验对比（与ZHPb59-1 普通轴承保持架用材料）。

根据轴承使用环境和工况，我们采用ZQAl9-4 材料，可以很好地适应要求。

表1

NNU49/1250K/SPW33 轴承在完成设计工作后，在专门生产轴承零件的分公司进行制造，并在4 个月内完成了轴承的制造工作，通过各项精度的验证，笔者公司生产的轴承在尺寸精度上与国外同类轴承产品没有区别，而回转精度却超过了国外同类产品。这说明我公司已具有承担超大型轴承的制造能力。

4 结 语

笔者公司为某公司生产的HT400 机床配备了自行设计的主轴轴承，在负荷状态下各项精度符合设计及使用要求，经过近一年半的使用测试，轴承的运行状态良好，这说明我们的设计计算是合理的，该类轴承以往都必须通过高价进口，才能满足大型机床的开发需求，而笔者公司设计生产的轴承价格仅是国外同类产品的一半。同时也为公司创造了可观的利润。

［1］ 唐金松.简明机械设计手册［M］.上海：上海科学技术出版社，2009.

［2］ 闻邦椿.机械设计手册：第四卷［M］.北京：机械工业出版社，2010.

［3］ 机床设计手册组.机床设计手册：第二册［M］.北京：机械工业出版社，1980.