大型推力圆锥滚子轴承保持架设计改进

赵红霞，丁世平

（1. 银川能源学院，宁夏 银川 750105；2. 宁夏地质工程学校，宁夏 银川 750001）

1 前言

大型推力圆锥滚子轴承 927/351 Q/HCP6 用于石油钻井机械，其额定载荷为：Ca = 3 420kN 、Coa = 18 600kN，根据使用装机工况要求，滚动体与保持架成为一个组合件，便于安装、拆卸、维修，原保持架外观如图 1 所示。

图1 原保持架三维实体图

2 现有保持架情况分析

图 2 所示为改进前保持架结构设计图。

图2 更改前保持架

（1）根据客户的要求，保持架设计成为一个整体保持架，在保持架孔梁一端面设计一凸台，凸台厚 2mm, 长 30mm，以便托住滚动体。在保持架另一端面的孔梁上设计长 17mm、宽 12mm、深 2.5mm 的锁紧槽。装配时，设计一种扩张模具，利用模具锁紧冲头，用压力机压在孔梁中间的锁紧槽，使其向两边扩张，单边扩张量在0.2～0.3mm。必须保证这个扩张量，扩多了，锁紧槽周边的铜材料会有撕裂现象，扩少了，达不到锁紧要求。这种锁紧方式会有高点存在，所以不可靠。

（2）保持架是装完滚子后，用模具扩张锁紧槽，这时因为有滚子的影响，扩张模具不能精确定位，导致易出现扩偏现象，两边扩张的量不一样，造成滚动体锁不住，或者锁量小。增大扩张量时，有时会把锁紧点扩掉，造成废品；扩张量小，造成滚动体掉落；同时也造成了在同一保持架中，各个孔梁的扩张锁量不均匀的问题。扩张时保持架孔梁受外力冲击，还易造成保持架兜孔变形。

（3）在保持架的孔梁上铣锁紧槽，锁紧槽设计在孔梁中间位置，并且很短，只有 17mm，且宽度一致。而保持架孔是锥形孔，孔梁的宽度也呈锥形，造成锁紧槽靠近孔梁大端和小端方向的锁量不一致，扩张后对滚动体锁紧类似点锁，如图 3 所示，使滚动体在保持架兜孔内产生翻翘现象，对滚动体锁紧的不牢靠，在装配或装机过程中，有掉滚子的潜在风险。

图3 滚动体锁紧方式

3 改进后保持架结构

综上所述，对现有保持架结构进行了改进，改进后保持架结构如图 4 所示，具体改进：

图4 更改后保持架

（1）去掉端面锁紧槽，使保持架孔梁强度不发生改变，避免装配时扩张锁紧槽时，对保持架孔梁的冲击，避免造成保持架孔梁变形。

（2）将保持架孔梁单边加宽 0.5mm，利用加工中心在孔梁两内侧加工比滚子直径大0.5mm～0.7mm 的槽，并在孔的两端各留 10mm左右的空刀槽，这就使得孔梁上自带锁量。装配时，滚子上放橡胶皮，（以免压伤滚子）利用一套组装压模精准定位保持架，并将滚子均匀压入保持架兜孔中，此时，保持架对滚动体的锁量均匀，同时也避免了掉滚子现象的发生。

（3）之前锁紧长度最大是锁紧槽的长度17mm，改进后锁紧长度是兜孔长度减去两个孔梁越程槽（20mm）接近 50mm。滚动体在保持架兜孔中无翻翘现象发生，被锁滚动体的稳定性更好，在装配、装机过程中不会发生掉滚子现象，使保持架和滚动体组合件稳定性更好。

（4）改进前滚动体在保持架兜孔中轴向方向的游动量为 8～10mm，改进后的游动量为 3mm 左右，满足保持架和滚动体组合件设计需要。

（5）改进后的保持架首次加工 15 件一次试装成功，效果显著，达到设计改进目的，达到预期效果。

4 结束语

经改进后，此种产品首次加工 15 件，经检验各项技术指标达到设计要求。改进后保持架各项机械性能满足产品设计要求，在装配过程中，装配效率显著提高，减轻工作劳动强度，减少搬运次数，跟踪客户装机使用，无一掉滚子现象，满足装机、维修要求。在加工此规格保持架过程中，积累了丰富加工经验，此种自锁滚动的设计理念，可推广至同类产品设计中，提高轴承整体质量。