圆锥滚子轴承免扩张筐形保持架设计及应用

郑世育，温春国，赵培振

(山东金帝精密机械科技股份有限公司，山东 聊城 252000)

1 现有圆锥滚子轴承保持架特点及存在的问题

圆锥滚子轴承保持架结构受滚子和内圈小挡边的影响，装配前需经扩张工序，强制保持架孔梁发生弯曲变形,以便顺利装入滚子和内圈(图1)。装配时再使用收缩模收缩保持架过梁，使保持架恢复到原设计的终加工状态，并保证轴承正确合套。

图1 收缩模具

由于扩张和收缩过程都是由模具强制保持架发生弯曲变形，收缩后保持架很难恢复到原设计的终加工状态，过梁的弯曲和收直影响其强度。经测量验证，收缩后保持架压坡面素线与初始状态发生了较明显的变化(图2和图3)。该变化直接影响了滚子与保持架压坡面的接触状态，影响轴承的游隙和旋转灵活性等质量指标[1]，会大大缩短重载轴承的使用寿命。

图2 扩张前压坡面素线

图3 收缩后压坡面素线

2 免扩张圆锥滚子轴承保持架结构设计及应用

基于圆锥轴承筐形保持架的结构和装配特点，通过改进保持架窗孔结构，设计成免扩张的结构。不需经扩张和收缩工序，即可达到与目前圆锥滚子轴承同样的装配效果。

新结构保持架主要适用于大端外径Dc>200 mm的圆锥滚子轴承，特别对于保持架大端外径Dc≥300 mm的重载圆锥滚子轴承，使用效果显著。

2.1 设计原理

改变原筐形保持架窗孔形状，将保持架窗孔靠近小端一侧宽度Kb2增大(图4),窗孔大端宽度Kb1、窗孔长度Lc与原保持架设计相同，图中

Lc1=Lc/3。

(1)

图4 改进后保持架窗孔形状

滚子组内径Fw(图5)分为使用滚子组内径Fw1和装配用滚子组内径Fw2，Fw1与原保持架设计相同,Fw2=轴承内圈小挡边直径+(1.0～1.5) mm。Kb2需依据装配用滚子组公称内径Fw2进行调整。

图5 滚子组公称内径

正常工作时滚子与保持架压坡面大端三分之二的长度接触，以保证轴承正常的游隙。装配时滚子与保持架压坡面小端三分之一的长度接触(图6)，可以使小端滚子组内径增大，便于装配。

2.2 装配方式

装配时先将滚子放入保持架窗孔内，然后将内圈放入滚子与保持架组件中。由于滚子组内径比内圈小挡边小1.0～1.5 mm，自然状态下内圈无法落下(图7),需将整个组件抬高一定高度，然后自然下落，依靠组件重力惯性及保持架的弹性变形，内圈可顺利装入，形成一个完整的组件。

图6 滚子与压坡面接触区域

图7 装配示意图

保持架在装配过程中未发生塑性变形，装配后不影响轴承的游隙、保持架窗孔长度、保持架高度等参数，提高了批次内轴承游隙的稳定性，同时节省了收缩用装配设备。

3 结束语

免扩张圆锥滚子轴承保持架适用于大端外径Dc>200 mm的保持架。装配过程无需扩张和收缩模具，未改变轴承的其他组件结构，方便简单，且装配后保持架仍然维持在原设计终加工状态，便于检验数据的可追溯性,保证了轴承游隙的稳定，提高了轴承的整体质量。

该保持架已成功应用于轧机用圆锥滚子轴承LM761649及77779中。装配后单件轴承游隙变化量小于0.20 mm，批次内轴承游隙变化量小于0.30 mm，轴承旋转灵活，无异响，取得了满意的效果。