圆锥滚子轴承筐形保持架的设计改进与提高

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1、圆锥滚子轴承筐形保持架的设计改进与提高符号说明：—滚动体大头直径ρ—滚子球面设计曲率—内圈滚道直径—保持架大头内径’—保持架大头外径—未收口时保持架大端内径S—保持架钢板厚度—保持架小端内径—保持架窗孔长度—保持架窗孔大头筋宽—保持架小端底边至窗孔距离—保持架大头内侧收口斜边长度θ—保持架内侧角θ1—保持架窗孔压坡角γ—保持架底部折角α—外圈滚道半角度φ—滚子半锥角—保持架最大径向游动量1、概述冲压筐形保持架是圆锥滚子轴承保持架普遍采用的一种结构，具有结构简单的特点，被国内外轴承制造企业广泛采用，国内轴承制造企业筐形保持架的设计主要是依据《圆锥滚子轴承设计方法》

2、ZYB9-82和ZYB9-93，虽然ZYB9-93比ZYB9-83在保持架的设计上有所改进，但主要是在一些计算系数、公式的规范和调整上，另外又增加了一些验算条件。但是随着轴承制造和应用技术水平的提高，用户对于筐形保持架的提出了更多的使用要求，需要对筐形冲压保持架作出一些改进和提高，本文主要就这方面的主要问题进行探讨。2、保持架的设计改进措施2.1保持架大端口部的收口设计在许多使用场合，由于受主机空间结构的限制，以及密封件安装的需要，要求保持架大头的口部外径不允许超过一定的尺寸范围，在这种情况下，保持架大头的收口设计就可以解决这方面的问题（如图1所示）。一般情况下

3、，保持架钢板在冲压成形时，由于塑性变形的作用，余出的材料一般都堆积在了保持架大头口部外侧，造成钢板口部厚度要大于正常板厚，而且口部厚度的变化一般与材料的延伸性能有关，根据经验，一般增加的厚度为板厚的15%左右，即口部的厚度为1.15倍的板厚。同时由于钢板材料延伸性能的差异，还会在保持架大头口部形成褶皱，因此在保持架下料时，可以根据材料的延伸性能适当调整料片的尺寸，以保证成型后保持架大头筋宽度尺寸符合设计要求。图1轴承保持架收口后装配图在进行收口设计时，保持架收口后的大头内径尺寸按照下式计算：=+2(++)×Sinθ（1）对于有些结构的圆锥滚子轴承只控制尺寸就可以

4、满足安装要求，但是在有些情况下必须控制大头外径尺寸’，保持架收口后的大头口部外径尺寸’可按照下公式计算：’=+2(++)×Sinθ+2.3S（2）图2筐形保持架收口后图在ZYB9-93设计方法中给出了验算保持架外侧与外滚道间最小间隙的计算公式，最小间隙计算公式如下（公式中的有关保持架尺寸见图1和图2）：=(－S)×cos（α－φ）+0.5（－）+×Sinθ－（3）在公式式3基础上，可以根据保持架收口后的结构，推导出收口保持架外侧与轴承外滚道之间的最小间隙’，计算公式如下：’=0.5{/Sinφ×Sinα+2[0.5×tg(α－φ)+×Cosθ]×tgα－’}（4

5、）保持架收口设计的优点在于可以增加保持架口部的强度，减少内组件收套装配时保持架梁的变形；特别是对于大锥角产品可以减小保持架在收套后的径向游动量，防止过度收套后梁的变形，提高内组件的旋转灵活性，降低旋转噪声；对于特轻系列产品可以防止保持架与外圈滚道的靠套，通常在一些小型号上较易发生靠套问题，问题严重的话，有可能会使保持架外径与外滚道产生磨擦，导致保持架的隔离作用丧失，使保持架撕裂，将滚子卡死。我们根据公式3和4对特轻32000系列和大锥角31300系列的间隙做了一个计算比较，数据见下表：型号收口前最小间隙收口后间隙最小’保持架板厚S320040.350.681.0

6、320050.500.601.2320060.470.761.2320070.570.891.2320080.901.191.2320091.01.41.2320100.881.21.5320111.01.41.5320121.01.41.5320131.01.361.5320151.341.761.5320161.01.42.0313050.941.31.2313061.071.481.5303071.461.871.5313081.11.492.0313091.461.852.0313101.431.782.5313111.812.112.5通过数据对比可以

7、看出，保持架收口后，其外径与外滚道之间的间隙有了明显的增加，减小了保持架靠套的可能性，与此同时，还可以看出保持架钢板厚度的选取合理与否也会影响到二者之间的间隙。需要注意的是，在进行收口设计时，要特别注意保持架大头内侧斜边长度的取值，该数值的合理与否会直接影响到到保持架梁在大头收口处的质量（部位示意见图3），若该尺寸偏小，会造成收口时在保持架外侧梁和大头筋连接处产生变形，即梁的大头外侧与大头筋外侧面上的过渡圆弧产生在梁上，理想的过渡圆弧应该是避过梁后，从大头筋的外侧底部开始，对于板厚在2.0mm以下的钢板，内侧斜边的长度一般取到1.0mm即可，但是对于2.0mm以

8、上的板，可以取为1.5~