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1、第卷第期摩擦学学报,年月一,日评述与进展了一空心圆柱滚子轴承及其磨损问题罗虹刘家浚清华大学摩擦学研究所,北京,摘要空心圆柱滚子轴承是一种新型滚动轴承,其结构特点是滚动体的空心度大于,无保持架,满装滚子和滚动体始终受有预负荷。它具有高刚度、高回转精度和高极限转速等特性,特别适用于机床主轴轴承。空心圆柱滚子轴承的主要失效形式是磨损和滚动体的弯曲疲劳断裂。关键词,空心滚子轴承,滚动轴承磨损前言,用其制早在年就发现用金属带绕成的滚动体有较好的柔性造滚动轴承可减‘。,,〔〕轻冲击载荷的影响打年有人曾对空心滚子轴承进行了更深入的研究发明了带预负荷的空心滚子轴承,即在空心滚动体与内、外滚道间存在预应力。,川
2、本世纪七十年代初美国国家,航空航天局的研究人员也曾进行了一系列的试验研究匡主要是将空心滚动体应用于高速轴承,靠预负荷来防止滚动体在高加速度和大离心力下打滑。指出预加负荷的空,〕,心圆柱滚子轴承除有这种优点外还首先发现其具有高回转精度和高刚度的特性,特别适。,,用于机床主轴轴承近年来我国也开展了有关的研究并发明了具有更佳性能的多列空心圆,,。仁“柱滚子轴承已有几十个单位将这种轴承成功地应用在多种机床产品或旧设备的改造上空,,心圆柱滚子轴承的优点与其承受的预负荷密切相关但随着轴承的运转过盈量会因磨,。,损而逐渐减小最终使轴承失效特别是润滑介质不洁净或润滑条件不理想时磨损将成为主要的失效形式一‘。空
3、心圆柱滚子轴承的结构与特性结构特点空心圆柱滚子轴承的结构见图所示。它是由带挡边的外圈、空心圆柱滚子和不带挡边一一收,一一。。到初稿收到修改稿本文通讯联系人罗虹©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第期罗虹等空心圆柱滚子轴承及其磨损问题的内圈所组成也可以是内圈有挡边而外圈无挡边,无保持架。内圈滚道的直径比装在外圈滚。,道滚动体的内接圆的直径稍大因此轴承装配之后空心滚动体因受预负荷的作用而略呈椭圆形。在装配应力和外载的作用下,空心度即滚动体内孔直径与外
4、径之比的百分数对滚动体变形和内孔最大弯曲应力的影响见图所示。,,。这里所说的变形既包括滚动体的弯曲变形也包括接触处的接触变形因为空心度,,之滚动体的变形主要是接触变形所以这更接近于实心滚子而空心度的滚动体由于柔,,。性太大承载能力低故此实际使用的空心度一般为一幻拍血招‘沂幸户,、门,匕乙乙乙口卜闷一甚巷厦置、、卜叫‘匕了二二一旧传长尺碱卜口,。。图带预应力的空心圆柱滚子轴承尸为预负荷。留匀目口目闯吕记名口巴目闷曰︶︵﹄创臼比眼、、、竺「,〔〕〔’“〕图空心度对滚动体甲变形及内孔最大弯曲应力的影响,。多列空心圆柱滚子轴承增加了滚动体的列数因而采用较大的空心度不会降低其刚性提,。,高滚动体的柔性不
5、仅能够增大轴承的阻尼特性而且更有利于吸收加工误差根据理论推导,,,以利空心滚动体的长径比簇时其滚动力矩大于扭转力矩因而可以取消中挡边于提高多列滚道的同轴度及其直径的一致性。采用多列空心圆柱滚子轴承的最大优点是可以进一步降低轴承原始滚道的中心偏移量。©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net摩擦学学报第卷高刚度所谓刚度是指轴承内圈相对于轴承外圈移动单位距离所需要的载荷。图所示是对相同。,,尺寸的空心与实心滚子轴承的刚度进行的比较由图可以看出在额定的负荷条
6、件下空心圆柱滚子轴承的刚度比实心滚子轴承的大。这是因为除了空心圆柱滚子轴承满装滚子,具有更多,,的滚动体承受载荷以外而更主要的则是其存在预应力使所有的滚动体均承受载荷见图,,,所示相反由于实心滚子轴承存在间隙在比较低的载荷下只有少数的滚动体承受载荷故。,,其接触变形比较大随着载荷的不断增加进入接触状态的滚动体逐渐增多刚性的增加速度一,。,,变快导致其比空心滚子轴承的更大但是对于机床主轴负荷来说空心圆柱滚子轴承的刚度是足够的。高回转精度由,,于实心滚子轴承存在着径向间隙各种制造误差都直接反映到轴的径摆上故其回转精,度低而空心圆柱滚子轴承无游隙零件的各种制造误差大部分可以凭借滚动体的柔性被吸收卜洛
7、一冬「碌瓜‘如云妥刁’“⋯’。毒记卜泊‘‘一一一,一一一一尸一一‘一‘甲叫目陀月二弓入一了一、、飞认之一红」比图内径的实心和空心滚子轴承刚度」比较,掉如果采用相同尺寸精度的零件进行装配则空心圆柱滚子轴承的回转精度可比实心滚子轴’月」。’,,仁〕承的高两级等曾经指出只要控制好零件的加工精度和适当的设计参数就很容。易使主轴径摆小于、,,据文献幻报道反映空心圆柱滚子轴承回转精度的指标为轴承原始滚道的中心
