满滚针轴承的设计方法
虹山轴承总公司(贵州安顺561000)陈宇
【ABSTRACT】Ingeneral,thefullcomplementneedlebearingsareusedintheoperatingcondition,
suchaslowspeed,swingmovementorstaticLoad,etcItsperformancedependsonthereasonableselec2
tionoftheneedleclearanceandthetolerencesofinnerandouterraceway.Thedesignmethodoffullcom2
plementneedlebearingisintrodued.
陈宇,男,34岁,
技术处副处长,工程师,
毕业于中山大学数学系。
从事轴承产品设计十余
年,参与CAM技术应用
研究,获科技进步二等
奖,先进科技工作者称
号。在贵刊已发表两篇
文章。
符号说明
S周向间隙
Z滚针数量
e径向间隙
n极限转速
Cr额定动载荷
Lw滚针长度
fe额定载荷系数
Dw滚直直径
Dwp滚针中心圆直径
De外滚道直径
di内滚道直径
Cor额定静载荷
Lwe滚针有效长度
满滚针轴承一般应用于低转速、摆动运动或
静载荷等工况条件。此类轴承工作性能的好坏,
取决于设计中滚针间隙和内、外滚道公差的选择
是否合理。本文试图从基本设计方法上,做些有
益的探讨。
1滚针的要求
滚针公差等级为G2级,分组差为0～7μm,
且为圆弧素线滚针(当然,本设计方法对直素线滚
针也可行)。
2周向间隙S的确定
周向间隙如图1所示。
当滚针直径Dw≤5mm时,S由下式确定:
S=5×10-3Z(1)
且当Dw<3.5mm时,Smin≥0.1mm
Dw>3.5mm时,Smin≥0.15mm
也就是说,平均每粒滚针间隙为5μm,且
(1)当滚针直径小于或等于3.5mm时,S最
小不能小于0.1mm,即当滚针数少于20粒时,S
取0.1mm。
(2)当滚针直径大于3.5mm时,S最小不能
小于0.15mm,即当滚针数少于30粒时,S取0.15
mm。
图1
3滚针中心圆直径的确定
在理想状态下,滚针应均匀地分布在滚针中
心圆直径上,则滚针中心圆直径可由下列公式计
算:
·8·
《轴承》2000.№.3
Dwp=(Dw+SPZ)Psin(180°PZ)(2)
相应地,内、外滚道直径分别为
De=Dwp+Dw(3)
di=Dwp-Dw(4)
4原始径向间隙e的确定
原始径向间隙的产生主要决定于滚针、内滚
道直径和外滚道直径公差的选取。根据通常的配
套方法和长期的生产经验,为获得有效的原始径
向间隙e,在滚针满足前面要求的基础上,内滚道
直径di和外滚道直径De的公差配合如表1所
示。
表1内、外滚道直径公差配合
性能要求d1De
一般要求h6G7
高要求g5G6
注:表中公差按GB1800选取。
5极限转速n的确定
由于滚针彼此间紧贴着相反方向滑动,因而
产生了比有保持架的轴承要高的摩擦和更多的热
量;也由于滚针间间隙小,相应的润滑脂储存空间
也小,再润滑间隔较短。在这样的情况下,极限转
速可参考下式确定:
脂润滑时n=12PDwp(104rPmin)(5)
油润滑时n=16PDwp(104rPmin)(6)
6基本额定载荷的计算
满滚针轴承的额定动载荷和额定静载荷的计
算方法可参考ISO和GB相关标准。
7设计应用举例
在满滚针轴承的设计工作中,经常遇到各种
各样的具体计算问题,现以NAKD16VP滚轮滚针
轴承的设计为例,计算过程如下:
已知:滚针直径Dw=1mm,外滚道直径De≈
10mm,内滚道直径d1=8mm,采用脂润滑,现在
要求确定滚道直径及其公差、极限转速和额定载
荷等指标数值。
(1)首先估计滚针数Z由已知,滚道中心径
Dwp≈9.0mm,则
Z≈πDwpD
w
=28.27
取Z=28
(2)确定滚道中心径Dwp周向间隙S=
0.005Z=0.14mm,则滚道中心径为
Dwp=
Dw+SZ
sin180°Z
=8.976(mm)
(3)确定内、外滚道直径及其公差
内滚道直径di=Dwp-Dw=7.976mm
外滚道直径De=Dwp+Dw=9.976mm
为确保获得有效的原始径向间隙e,加上滚
轮滚针轴承的性能要求较高,应按表1的第二栏
选取配合公差,则
di=φ7.976-0.005-0.11
De=φ9.976+0.014+0.005
(4)极限转速n的计算由于采用脂润滑,
故按(5)式计算极限转速
n=12PDwp
=1.337(104rPmin)
(收稿日期:1998207213)
(编辑:吕成银)
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·9·
《轴承》2000.№.3
对超精研的超精过程、网状纹路交叉角度,通过试
验研究可望给出润滑效应最佳的定量范围。
(3)进一步研究滚动接触磨损颗粒和磨损状
态之间的关系。
(4)粗糙表面从边界润滑向混合润滑、全膜润
滑的转化不是一个点,而是一个过程,它发生在某
一个速度或者载荷区域。建议研究表面形貌对这
一转化区域的影响,从而能够为评定润滑状态转
化建立更合理的判据。
(5)进一步研究不同加工工艺对球轴承启动
过程中油膜形成速度及油膜保持性的影响。这对
于高精度轴承防止早期严重磨损有着重要的实际
意义。
(6)为了弄清轴承副的动态接触状况,建议开
展粗糙表面动态接触问题的研究,从而开拓表面
形貌对混合润滑和部分弹性润滑影响的新研究领
域。
参考文献
1李兴林.点接触滚动摩擦副磨合过程的试验研究及其
理论分析[硕士学位论文].浙江大学,1987.
2MasourousG,DimarogonasA&LefasK.Amodelforwear
andsurfaceroughnesstransientsduringtherunning-inof
bearings.WEAR.1977(45):375
3XinglinLi,etal..Monitoringtestofthewearconditionof
rollingbearingfrictionpairs.ProceedingsoftheJapanInter2
nationalTribologyConference.1990,Ⅱ:803～808
(收稿日期:1999207208)
(编辑:邓流芳)
本期内容摘要
蒋兴奇,马家驹.高速精密角接触球轴承结构及性能.
轴承,2000(3):1～4
以高速精密角接触球轴承为对象,介绍了它的基本结
构和结构参数,定性分析了它们对轴承高速性能和刚性性
能的影响,给出了用于高速旋转和超高速旋转应用场合轴
承结构及结构参数的确定原则。这些确定原则对其他高
速精密轴承也有一定的借鉴作用。附图1幅,参考文献11
篇。
叙词:角接触球轴承高速轴承精密轴承结构
性能
蔡亚新.配对角接触球轴承凸出量的设计及误差分
析.轴承,2000(3):4～7
构成成对轴承的单套轴承的各参数对轴承凸出量的
影响很大,在轴承设计中,应根据轴承的组配方式合理确
定各参数加工误差对凸出量的影响程度和方向,并保证单
套轴承有一个较小的、正负方向对称分布的凸出量公差,
从而提高轴承的配对率和生产效率。附图1幅,参考文献
3篇。
叙词:角接触球轴承装配轴向位置误差分析
陈宇.满滚针轴承的设计方法.轴承,2000(3):8～9
满滚针轴承一般应用于低转速、摆动运动或静载荷等
工况条件,其性能的好坏取决于设计中滚针间隙和内、外
滚道公差选择是否合理。介绍了满滚针轴承的设计方法。
附图1幅,表1个。
叙词:滚针轴承满滚动体轴承设计间隙公差
蒋蔚,孟庆伟,徐浩.双列角接触球轴承预紧力分
析.轴承,2000(3):9～11
为使双列角接触球轴承的使用性能得到充分保证,必
须对其施加一定的预紧力。同时,主机对此类轴承多有高
灵敏度和低摩擦力矩的要求,那么对其施加的预紧力必须
准确,通过实际测量和理论计算可以达到这一要求。附图
7幅,参考文献2篇。
叙词:双列轴承角接触球轴承预紧力
宋春昕,马仲,张宏浦.氮基控制气氛铸链炉生产线
的改进与应用.轴承,2000(3):12～14
介绍了RJC-170铸链炉和DG30P595碳分子筛制氮
设备的改进措施及工艺参数的选择调试,分析了影响产品
质量的主要因素及控制方法,并提供了较为理想的工艺参
数。附图4幅,表1个。
叙词:氮基气氛炉铸链炉制氮设备生产线工
艺参数
杨进周,孙立明,梁忠等.深沟球轴承降噪工艺.轴
承,2000(3):14～18
轴承振动及噪声控制是一项系统工程,它与轴承产品
的结构设计、加工工艺、工装、生产管理及相关配套技术等
多种因素有关。通过改进608-2Z低噪声轴承的生产工
艺,经两个阶段的产品试制,产品质量有显著提高。附表
·64·
《轴承》2000.№.3
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