圆柱滚子轴承金属实体保持架弯爪结构改进设计

耿涛，刘明辉，郭帅，宋海涛

(1.洛阳LYC轴承有限公司，河南 洛阳 471039；2.航空精密轴承国家重点实验室，河南 洛阳 471039)

随着国内航空技术的不断发展，用户对轴承的精度、性能、寿命和可靠性的要求越来越高，保持架结构直接影响轴承使用性能。圆柱滚子轴承通常采用金属实体保持架，选用国内成熟的轴承材料40CrNiMoA，保持架锁滚子方式常见的有弯爪、横梁压印、机械加工自带锁量等。文中针对梯形结构弯爪的设计及加工中存在的问题，进行分析改进设计。

1 梯形弯爪实体保持架

梯形结构弯爪保持架如图1和图2所示。该保持架首先通过机械加工形成保持架基本形状，再通过模具使保持架弯爪部位产生塑性变形，从而达到锁住滚子的目的。

保持架弯爪在数控加工中心上进行加工，编程后通过立式铣刀加工出所需梯形结构，其加工效率低、难度大。梯形结构弯爪保持架主要缺点：

1)梯形槽加工需分多步完成，加工难度大，且在Q点处(图3)易形成应力集中。

2)弯爪工艺中，模具压力F产生的2个分压力F′直接作用在弯爪上，产生塑性变形，此时Q点处的内应力为拉应力，易在此处形成裂纹、直接断裂或存在潜在故障隐患。

图1 梯形弯爪截面图

图2 梯形弯爪保持架结构图

图3 弯爪工艺图

保持架镀银后进行弯爪，Q点内部是否存在裂纹或是否有产生裂纹的趋势无法通过有效手段进行判定。保持架随轴承装配后直接装机使用，因航空轴承的工作环境较为复杂，如高温、高速、高频振动等，在多重因素作用下，Q点处依然存在断裂隐患，这对于航空轴承的高可靠性要求是不允许发生的。

2 U形弯爪实体保持架

为提高保持架可靠性，将梯形弯爪改为U形弯爪，如图4所示。

U形弯爪实体保持架特点：

图4 U形弯爪截面图

1)圆弧与直线相切，实现圆滑过渡，U形槽可在加工中心上一次加工成形，简化了工艺，降低了加工成本。

2)弯爪工艺及轴承使用中保持架加工线形圆滑过渡，无应力集中点，消除了潜在断裂风险。

3)U形弯爪底部有效厚度明显增加，从而增加了保持架弯爪部位的强度。

3 结束语

改进后的U形弯爪金属实体保持架，提高了保持架的可靠性及使用寿命。目前该保持架已批量生产，加工效率明显提高，并通过试验验证，满足了用户要求。