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重卡用新型圆锥桶形滚子轴承

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  导读

  滚子轴承的滚动体类型包括:圆柱滚子、圆锥滚子、滚针、球面滚子。滚子轴承的高承载能力,使其应用非常广泛,滚子的设计、加工也在不断的发展。今年5月舍弗勒对修形滚子设立新标准,要求舍弗勒旗下所有具有X-life品质的500 mm及以上孔径241系列调心滚子轴承将陆续采用新的滚动体(端部修形的新型桶形滚子)。下面将介绍一种新型圆锥桶形滚子轴承。

  汽车变速箱用圆锥滚子轴承,解决了轴承的布局问题,但套圈引导挡边容易发生摩擦导致高磨损。滚子的几何形状也会产生作用于内圈挡边的法向力,导致接触区域产生滑动引起磨损。滚子与挡边、滚子与滚道之间的接触力以及滚子挡边之间的接触区域如下图所示。

  在相同的外形尺寸和储脂尺寸下选用双列深沟球轴承作为替代方案,其磨损会小很多,但承载能力较圆锥滚子轴承低,可以满足一般车辆车轴齿轮箱使用。对于重型卡车,其额定载荷不足,必须加以改进。

  德国凯泽斯劳滕工业大学的研究表明:直径为70 mm且无特殊表面精度(表面粗糙度Ra的值为0.15 μm)的圆锥桶形滚子轴承的基础原型即便不是最优,但其抗磨损能力已可与相同主要尺寸、最优挡边几何形状和高质量表面精度(表面粗糙度Ra的值为0.03 μm)的圆锥滚子轴承相媲美。

  设计开发的圆锥桶形滚子轴承的基本结构如下图所示。接触点 P1~P4 分别指内、外滚道上的2个点。内、外滚道上中间接触点的2条切线相交于对称轴线上的M点,从而产生锥角α。滚子表面的外轮廓可用一段恒定半径为R的圆弧表示。此时,保持架起至关重要的作用,不仅可保持滚子的间距,还通过保持滚子对中来纠正滚子歪斜。

  圆锥桶形滚子轴承相对于圆锥滚子轴承的优点为:

  由于没有挡边,避免了该区域在轴向产生接触力,这是产生磨损的主要原因(圆锥滚子轴承的工作原理);

  不会出现自旋运动(与双列球轴承相比);

  由于使用无自锁保持架,仅有很小的引导力;

  对倾斜不敏感;

  联合载荷下的高承载能力(双列球轴承不能满足这一特性)。

  新型轴承的几何结构结合了圆锥滚子轴承(轴向和径向联合载荷下的高承载能力)和桶形滚子轴承(无挡边接触,对滚子倾斜和歪斜的高容忍性)的优点,因此可成为重载应用场合的替代轴承。

  备注

  该结构轴承的设计开发理念以32208为对象已经进行了动力学的仿真和分析,还有待进一步的优化模型,以及样品的制造和试验。

  作者:[德]M.Marmol等 《Commercial Vehicle Technology》
(来源:轴承杂志社)