单排四点接触球转盘轴承径向与轴向游隙关系的探讨

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Discussion on Relationship Between Radial and Axial Clearance of Single-Row Four--Point--Contact Ball Slewing BearingsFeng Hui ，Li Sheng-wei ，Gao Cong-ying ，Su Zhao-li ，Li Yun-feng(1.Luoyang Bearing Research Institute Co.，Ltd.，Luoyang 471039，China；2.Henan University of Science＆Technology，Luoyang 471003，China)Abstract：The calculation formulas are mathematically deduced for axial clearance and radial clearance of single。rowfour-point-contact ball slewing beatings，and thecalculation is done with the actual example.The application ofthese formulas in practice is discussed。

Key words：slewing beating；four-point-contact ball bearing；axial clearance；radial clearance；fiting游隙是轴承的-个重要性能指标，对轴承的承载特性、振动、温升及主机的运动精度有很大的影响。因此轴承游隙控制是-项重要的工作。

通常，对于单排四点接触球转盘轴承只要求控制其轴向游隙，但个别产品同时也要求控制径 向游隙。单排四点接触球转盘轴承的尺寸大，径向截面小，轴向刚度远大于径向刚度，轴向游隙的测量准确度要比径向游隙高，因此大多数厂家实际生产中选择控制轴向游隙进行合套。在合套配游隙时有两个问题需要考虑：(1)如何确定沟道加工量以满足轴向游隙的要求；(2)如何同时满足轴向游隙和径向游隙的要求。针对这些问题 ，文中推导了径向游隙与轴向游隙之间的关系，并探讨了该关系在加工中的应用。

1 轴向游隙与径 向游隙的关系在推导轴向游隙与径向游隙关系的过程中，不考虑实际加工误差因素的影响，只以名义尺寸收稿 日期 ：2012-12-11；修回日期：2013-03-29进行推导。单排四点接触球转盘轴承零游隙时的状态如图 1所示，球心与外圈沟曲率中心间的距离在轴向、径向的分量分别为X (r -D /2)COS ，X (r -D /2)sin ，式中：re为外圈沟曲率半径；Dr为钢球直径； 为接触角。

图1 零游隙时轴承示意图假设内圈固定，内圈和钢球为-整体，外圈沟《轴承)2013.No.9道整体沿径向移动，如图2所示。假设外圈在径向的偏移量为 。，则轴承径向游隙 G 2x。。此时，将外圈轴向移动，直到接触钢球为止，移动量为y0，则轴向游隙 G 2yo。由此可知，若想求出轴向游隙，只需求出Y。即可。而 Y。就是钢球轮廓曲线与上半外圈沟形曲线(图2中第2象限)在竖直方向上的最短距离Y图 2 外 圈径 向向外移动后的示意 图以钢球中心为原点建立直角坐标系，如图 2所示，上半外圈沟形曲线的圆心坐标为( - 。，- X。 )，则上半外圈沟形曲线方程为( - 0) (Y ) ， (1)将 。÷代人(1)式得( - G /2) (Y ) r 。 (2)则上半外圈沟形曲线上点的Y坐标为y/[r -( - G /2) ]- 。 。(3)钢球轮廓曲线方程为Y (D /2) ， (4)则钢球第 2象限曲线上点的Y坐标为Y√(D /2) - 。 (5)因此，两曲线上相同殖 的点在Y向的距离Y为Y/r -( - G /2) - -/(D /2) - ， (6)则求 转换为求(6)式最小值的问题，求解域为(-√r -砖-X -Gr/2，-1 D /2-D。/2 I)，D。 为球组节圆直径；D。为外圈内径(图2)。从而得出轴向游隙为G。2min/r：-( - G /2) - 。 -瓦万 ，∈(-、/ -X -G r/2，-I Dpw/2-D0/2 I)。 (7)虽然(7)式是在偏移外圈的假设下推导得出，但同样适用于偏移内圈，只需将外圈参数改为内圈参数即可。由(7)式可以看出，沟曲率半径、沟道偏心距、钢球直径及径向游隙决定了轴向游隙。

而沟曲率半径撒于沟曲率系数和钢球直径；沟道偏心距撒于钢球直径、沟曲率系数及接触角，故沟曲率系数、钢球直径及接触角决定了径向游隙与轴向游隙的关系。实际生产中四点接触球转盘轴承接触角以45。居多，通常认为轴向游隙和径向游隙为 1：1的关系，但通过(7)式可以看出两者并非简单的 1：1线性关系。

2 实际应用及分析2.1 游隙试配通常，对四点接触球转盘轴承采取沟道表面淬火，淬火前后沟形相同，沟道留量通过调整沟道直径给出。该类轴承配游隙的方法为：在试配游隙时，先加工-套圈沟道至成品尺寸，该套圈记为定圈，并用千分尺和钢球测量夹球壁厚从而间接换算出沟道尺寸，或者用球头尺直接测量沟道实际尺寸；然后用同样的方法得到另-套圈沟道尺寸，该圈记为试配圈。根据定圈沟道尺寸、钢球直径及径向游隙要求确定试配圈沟道加工量，试配圈加工完成后，再通过合套装进钢球测量轴向游隙是否满足要求。

结合上文可知，按此方式进行试配游隙时，沟道径向偏移加工量相当于径向游隙的-半。当沟道径向偏移加工量确定时，径向游隙即可确定，再根据(7)式确定轴向游隙。因此整个试配游隙的过程相当于在沟道参数给定的情况下 ，通过调整径向游隙来控制轴向游隙。

22 接触角和沟曲率系数对游隙的影响已知某型号单排四点接触球转盘轴承，钢球直径 D 69.85 mm，轴向游隙要求为 0.26～0.45 mm，径向游隙要求为0.26～0.64 mm。当径向偏移外圈沟道得到不同径向游隙 G 时，不同外圈沟曲率系数及接触角下对应的轴向游隙G 见表 1。

表 1 不同外圈沟曲率系数和接触角时对应的轴向游隙接触角及沟曲率系数 -由表 1可以看出，如果按业内经验(接触角为45。四点接触球轴承的径向游隙和轴向游隙为 1：1冯辉 ，等：单排四点接触球转盘轴承径向与轴向游隙关系的探讨的关系)进行游隙试配，可能出现径向游隙满足要求而轴向游隙超差的情况，因此不能直接按照以往的经验进行游隙试配。而文中提出的游隙计算方法能计算出不同轴向游隙对应的径向游隙，可以根据径向游隙范围，再考虑加工误差等因素的影响，确定沟道加工量。这样既可不改变原试配游隙的加工方法，又提高了试配游隙的效率。

在表1中，当ot45。，对比沟曲率系数 分别为0.540和0.525时的轴向游隙可知，当沟曲率系数不同，径向游隙相同时，轴向游隙也略有不同。

故可推知，对于内、外套圈沟曲率系数不同的四点接触球转盘轴承，测量轴向游隙时因选择支承的套圈不同，轴向游隙也会有差别，特别是当径向游隙及钢球直径较大时，这种差别就会更加明显，在加工 中应 当注意。

由表 1可知，当沟曲率系数 0.525，接触角不同时(25。和 45。)，接触角对四点接触球转盘轴承轴向游隙和径向游隙的关系影响很大，而且对于不同的接触角，轴向游隙随径向游隙的变化速率是不同的。对于需要同时控制轴向游隙和径向游隙的产品来说 ，不仅加工时需要注意，在产品设计制定游隙时也应考虑接触角的影响。

对于四点接触球转盘轴承，沟形的加工非常关键。而实际生产中因各种误差的存在，沟曲率半径、沟道偏心距不可能是理论值。沟形参数对轴向游隙和径向游隙的关系产生很大的影响，因此在试配游隙时，如果同-径向游隙值按(7)式计算的轴向游隙与实测值相差较大时，说明沟形加工不好，应返修沟道。

3 结束语通过推导得出单排四点接触球转盘轴承的轴向游隙与径向游隙之间的数值关系式，通过该关系式可以看出：沟形参数和钢球直径决定了轴向游隙与径向游隙的关系，而且轴向游隙与径向游隙非线性相关。在实际加工试配游隙时，应根据具体游隙要求，综合考虑沟形尺寸、钢球参数并进行合理控制。