单列圆柱滚子轴承油孔的设计

姜岩，王学辉

(西北轴承股份有限公司 ，银川 750021)

符号说明

b——接触半宽

Cr——径向额定动载荷

d0——油孔直径

Dw——滚子直径

E——外滚道直径

F——内滚道直径

Fr——径向载荷

Gr——径向工作游隙

Jr——载荷分布系数

Lh——轴承寿命

Peano轨迹在加工平面零件时得到了良好的效果，但对于非球面零件的加工，Peano轨迹无法确保达到预期的加工结果。因此，文献[42] 在Peano轨迹(图5(a))的基础上提出了更适合于非球面零件加工的类Peano轨迹(图5(b))，在对直径为100 mm的非球面零件加工的实验中，经过145 min的加工，使得面型误差由PV=0.386 λ，RMS=0.056 λ收敛至PV=0.097 λ，RMS=0.011 λ(其中λ=632.8 nm)。

Lwe——滚子有效长度

n——轴承转速

Qmax——最大滚动体载荷

T——载荷分布参数

z0——油孔个数

Z——滚子数

∑ρ——主曲率和

φ0——载荷范围角

δmax——滚子与内、外圈间的最大弹性变形量

圆柱滚子轴承为线接触，能够承受较大的径向载荷，与其他类型的滚子轴承相比，摩擦因数较小，更易加工成精密级轴承。因此该类轴承被广泛用于电动机、机车车辆轴箱、机床主轴、减速器、石油机械和轧钢等工程设备中。

实际工作中，圆柱滚子轴承内部除存在滚动运动外，还存在滑动运动，诸如滚子在滚道上的差动滑动、滚子端面与挡边之间的滑动、保持架兜孔与滚子间的滑动、保持架引导面与套圈间的滑动等。通常，轴承需进行充分润滑，以降低摩擦和温升，保证其良好运转。轴承再润滑通常是将润滑剂通过轴承端面或内、外径面上的注油(脂)孔(简称油孔)注入轴承中。四列及双列圆柱滚子轴承通常在外圈中挡边上开设油孔，油孔与滚子不直接接触。对于单列圆柱滚子轴承，润滑剂大多数是从轴承端面内、外圈之间的间隙进入轴承内部。但也有部分主机从经济性考虑而简化润滑通道，直接在滚道上开设油孔，使润滑剂直接从内、外径面进入轴承内部。这种情况下，油孔将与滚子直接接触，滚道易产生应力集中，因此，有必要对轴承润滑油孔个数及直径进行合理设计，避免因开设油孔降低轴承的性能。

1 理论计算

轴承工况已知时，当量载荷按用户提供值计算。若工况不清楚，则有2种计算方法：(1)根据转速系数、寿命系数、额定动载荷近似计算；(2)对实际载荷很难精确计算的工况，通常根据机械的工作情况乘以经验系数进行计算，详细内容见文献[1]。

轴承的曲率和∑ρ为

滚子与内、外圈间的最大弹性变形量δmax为

(1)

Lwe的计算方法见文献[2]。

载荷分布参数T为[1]

(2)

Gr计算方法见文献[3]。

最大滚动体载荷Qmax为

(3)

Jr的取值见文献[1]。当径向游隙不为零时，最大滚动体载荷Qmax需通过径向工作游隙Gr用逼近法计算，较为繁琐。在实际工程计算中，如果具体工况不清楚，精确计算较难，可用当量载荷及(4)式进行近似计算[4]

(4)

接触半宽b为

(5)

钢制轴承材料的弹性模量E1=2.079×105N/mm2，泊松比ν=0.3，则(5)式化简为

(6)

载荷范围角φ0为

φ0=arccos(1-2T)。

(7)

2 油孔设计

油孔直径d0为

d0≤2kyb，

(8)

根据经验ky=7.5～8.5，d0最终取最邻近并小于计算值的标准钻头直径。

油孔个数z0为

z0≤180°/φ0，

(9)

通常z0≤4，一般z0=2或3，从而使得油孔避开承载区。

3 设计举例

由(8)式得，油孔直径d0≤min{6.9,6.44}，取d0=6 mm。

内、外圈温差取10 ℃，计算得径向工作游隙为0.04～0.102 mm，用最小工作游隙0.04 mm计算载荷范围角，最终得z0≤3.28，取z0=3。同时，油孔分布在滚道中部。

4 结束语

根据主机用户对轴承润滑通道的布置，有时需要在单列圆柱滚子轴承滚道上开设油孔。油孔直径与滚子和滚道间接触面的宽度有近似为8倍的关系。油孔位置需避开载荷区或重载荷区。实际应用中，油孔个数选取3个的较多。尽管文中设计方法满足了工程需要，但油孔大小与润滑效果的最优关系有待进一步探讨。有时根据工况需要，还要在轴承内、外径面上开设油槽。