61706-2RZ薄壁深沟球轴承保持架的改进

李国胜，胡林林，王坤

(1.人本集团有限公司 技术中心，上海 201411；2.温州人本汽车轴承股份有限公司，浙江 温州 325025)

薄壁轴承内、外圈的内径或外径尺寸较大，壁很薄，其横截面径向尺寸小于2倍滚动体直径和1/4内径[1]。极小的轴承截面实现了产品的轻量化，更利于其在有限空间中的使用。617，618，619系列深沟球轴承都属于薄壁轴承。

1 轴承设计及保持架存在的问题

61706-2RZ薄壁深沟球轴承结构如图1所示，主要应用在一些轻量化设备中，如精密仪器仪表设备、汽车辅助装置等，在常温下工作，承受的载荷小，转速低，但静音及摩擦力矩性能要求较高。

图1 61706-2RZ轴承

1.1 轴承主参数设计

61706-2RZ轴承外形尺寸为: 内径d=30 mm，外径D=37 mm，内、外圈宽度B=C=4 mm。参照文献[2],轴承有关主参数设计如下。

(1)钢球直径Dw。

Kwmin(D-d)≤Dw≤Kwmax(D-d)，

式中：系数Kw的取值见文献[2]表1。选取接近计算值的标准钢球直径，得Dw=1.588 mm。

(2)球组节圆直径Dpw。

0.5(d+D)≤Dpw≤0.51(d+D)，

此处取Dpw=33.5 mm。

(3)钢球数Z。

选取填球角ψ=186°(从额定动载荷与刚度优化、装配分球时外圈产生的最大变形量及易装配原则考虑)，Z取小于计算值的整数,则Z=35。

(4)沟道直径。

F=Dpw-Dw-0.5(Grmin+Grmax)，

E=Dpw+Dw，

式中：F,E分别为内、外沟道直径；Grmin，Grmax分别为最小、最大径向游隙。取C0组游隙，则F=31.9 mm，E=35.088 mm。

(5)挡边直径。

d2=F+kd2Dw，

D2=E-kd1Dw，

式中：d2，D2分别为内、外圈挡边直径；kd为系数，由文献[2]表7得到。则d2=32.20 mm，D2=34.69 mm。

1.2 保持架设计

由于轴承内部空间有限，钢球直径较小，数量较多，保持架中心径相对较大，保持架一般选用冲压冠形结构[3]，如图2所示。保持架材料一般为1Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, 3Cr13不锈钢。

图2 冲压冠形保持架

保持架的部分参数基于文献[3]求得。

(1)板材厚度S。

S=(0.1～0.15)Dw，

最终采用最接近计算值的标准厚度，取S=0.2 mm。

(2)保持架公称底径dc3。

dc3=d2+ε，

式中：ε为引导间隙，考虑保持架易变形，此处取ε=0.4 mm，则dc3=32.60 mm。

(3)保持架公称外径Dc。

Dc=Dcp+2S，

式中：Dcp为保持架兜孔中心圆公称直径，Dcp=Dpw，板厚S=0.2 mm，则Dc=33.9 mm。

(4)保持架兜孔公称直径dc4。

dc4=1.04Dw=1.65 mm。

(5)保持架兜孔中心公称高度K1。

K1=0.5dc4+S+C1，

式中：C1为系数，C1≥0.1，此处取C1=0.175。则K1=1.2 mm。

(6)保持架公称宽度Bc。

Bc=K1+(0.65～0.8)Dw，

一般对于闭式轴承，Bc≤2K1，则Bc=2.2 mm。

(7)保持架锁口宽度Sk。

Sk=f3Dw，

式中：f3为系数，由文献[3]表12得f3=0.85，则Sk=1.35 mm。

(8)保持架兜孔中心圆直径上的兜孔等分弦长C0。

C0=Dpwsin(180°/Z)，

则C0=3.003 mm。

(9)保持架冠顶内圆倒角半径r1=0.1～0.3 mm，此处取r1=0.1 mm。

1.3保持架存在的问题

常规系列深沟球轴承钢制保持架有足够强度，不会给轴承装配带来太大困难，且闭式轴承内部空间较大，轴承运转时不会引起保持架与密封件轴向接触。而薄壁轴承内部空间有限，按上述方法设计的61706-2RZ轴承保持架存在如下问题：

(1)保持架板厚较薄，相邻两兜孔间的间距较小，轴承组装时保持架易变形，且其内、外径变动量较大，轴承运转时极易出现保持架与套圈的碰擦。

(2)保持架和密封件轴向间距有限，轴承运转时两者容易发生碰撞和摩擦，成品旋转灵活性检验时影响手感和噪声，合格率较低，严重影响生产效率。

2 改进措施

针对上述问题，考虑该产品用在中高级轿车的多媒体中心系统，承受载荷小，对保持架进行如下改进。其改进前、后参数对比见表1。

表1 保持架参数对比

改进后的保持架具有以下优点：

(1)Dcp>Dpw，装配时保持架锁口通过钢球组自动定心，有效控制了保持架的压装变形;

(2)保持架钢板加厚，相邻两兜孔间的间距增大，适度调整引导间隙，均不同程度提高了保持架的强度，减小了变形;

(3)保持架和密封圈改进后，有效保证了两者间的轴向距离，避免了碰撞摩擦。

随机抽取12套改进后的成品轴承进行启动摩擦力矩检测(要求低于2.0 N·mm)，结果如图3所示。由图3可知，合格率大幅提高。

图3 轴承启动摩擦力矩测试结果

3 结束语

61706-2RZ轴承保持架经改进后，有效保证了各零件间的空间，装配时能够顺利压入内、外圈之间，解决了改进前出现的问题，成品轴承合格率较高。