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早在20世纪80年代,FAG、NSK等公司开发了E型调心滚子轴承,轴承内圈与CC型轴承类似,只是两滚道中心位置相互靠近,缩短了两列滚子轴向距离,滚子长度加长。保持架采用玻璃纤维增强的聚酰胺材料精密注塑而成,省去了中隔圈。轴承的主要特点有结构简单、载荷容量高、摩擦力矩低、运转噪音低、寿命长等。
SKF开发出了一种新型调心滚子轴承Explorer(“探索者”)其特点是:具有对称滚子,内圈无挡边,中挡圈在保持架外径之外,由保持架定心,挡圈靠近外圈时,可以有效的改善滚子端面与挡圈接触处的润滑,挡圈的作用即有助于减小轴承摩擦力,也有助于在非载荷区内引导滚子,并协助滚子进入载荷区,滚子长度加大,额定载荷提高,允许较大的轴向偏斜而相应的径向游隙变化小。该结构轴承可在环境温度变化大和重载且设备要求紧凑的情况下使用。
关于E型与CC型结构调心滚子轴承的结构对比
E型结构轴承无固定中挡边和小挡边,而是采用钢板冲压保持架,内、外圈及滚动体与CC型结构调心滚子轴承相类似,两种结构的主要区别在保持架和中挡圈的结构,两种结构的对比如下。
关于E型与CC型保持架结构的对比
E型结构调心滚子轴承保持架形状较为复杂。这类结构保持架过梁避开了滚动体纵剖面最大尺寸位置,过梁处于滚动体中心圆直径之内,反而帮助过梁的强度和刚度得以提高,另外,采用大端面钢板压凹形成锁点,利用滚动体端面凹穴实现锁住滚动体的功能,从而减小了对过梁强度和刚度的影响,使得滚动体的数目或直径的增加成为可能。但此种结构架的设计、加工大大提高了难度,目前国内一些保持架加工企业在中轴协技委会保持架专委会的技术指导下已成功地开发出了以“Z”系列为代表的部分产品,并申请了国内专利。
CC型结构保持架结构呈碗形,采用的是过梁处径向锁滚动体的方式,具有结构简单,加工容易等优点。但该结构保持架过梁最小宽度较小,强度较差,而过梁就位于滚动体中心圆直径附近,滚动体的数目和直径受到限制,是制约调心滚子轴承径向额定动载荷重要因素之一。保持架过梁位于滚动体组件中心线附近,此处几乎是滚动体纵剖面尺寸最大值的位置,因此过梁宽度受到很大限制,除此之外锁点的存在,也使过梁宽度变窄。在设计过程中,为了保证保持架过梁具有足够的强度和刚度,往往采取减小滚动体直径和减少滚动体数目的措施,这就会影响调心滚子轴承的径向额定动载荷。
关于E型与CC型中挡圈结构的对比
E型结构的中挡圈位于保持架大端外圆柱面以外,这种结构的中挡圈既可以实现对保持架和滚动体的引导,又可以克服原有结构的缺点。还有更重要的一点,则是中挡圈的外移使得内圈外圆柱面宽度相对的减小,从而增加滚动体长度提供了空间,更加有利于提高调心滚子轴承的径向额定动载荷。
CC型调心滚子轴承的中挡圈位于内圈、保持架、滚动体之间,与内圈外径、保持架大端内径、滚动体端面均有接触,对保持架和滚动体的精确引导起到很大的帮助,但也会存在一些缺点如:摩擦大、润滑困难、振动噪声大等。另外由于中挡圈的强度、加工等方面的限制,调心滚子轴承内圈的外圆柱面宽度2E又不能太小,也在一定程度上限制了滚子的长度。
E型结构对几乎所有的主参数都有一定的影响,其原因如下:
① 中挡圈的改进为增加滚子长度提供了空间,滚子长度可以适当加长;
②调心滚子轴承的滚子直径、可以有效增加长度对接触角α会有一些的影响,即使接触角有减小的趋势,但其影响一般不超过5‰,故不做过多考虑。
③由于调心滚子轴承保持架过梁强度的提高,其宽度可以适当减小,这就为增加滚子的有效直径Dwe和个数Z提供了空间,由于这两个参数的影响力还是很大的,尤其对径向额定动载荷影响很大,所以应综合考虑对这两个子推向参数的改进
关于E型结构对承载能力的影响
E型结构的调心滚子轴承在承载能力、使用寿命、可靠性、极限转速等方面均有不同程度的提高,下面就笔者工作中设计的几个典型进行两种结构径向额定动载荷的对比。
1. 通过结构改进可以将轴承的径向额定动载荷提高10%~20%;
2.E型结构的轴承一般会增加2个或4个滚子,其他滚子个数没有增加的轴承,则是通过增大滚子直径和滚子长度来实现提高轴承的径向额定动载荷的目的。
以上所述E型调心滚子轴承结构的技术发展动态,也是E型调心滚子轴承结构特点,并与CC型的结构和性能进行了对比。由此从分析中可以看出:该E型结构与CC型结构相比,径向额定动载荷提高了10%~20%,具有较高的实用价值。随着保持架加工技术的日趋成熟,此类结构的调心滚子轴承将得到越来越广泛的应用。
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