自锁满装圆柱滚子轴承计算_贾秋生

1 前言
满装圆柱滚子轴承由于其承载的优异性而 在很多低速重载场合得到应用，其径向承载能力 可较同尺寸圆柱滚子轴承提高数倍。对于外圈双 挡边的满装圆柱滚子轴承，为了方便其装配，往 往需要将滚子与外滚道进行自锁。自锁的锁量既 要使滚子能顺利装入滚道，又必须保证各滚子之 间有足够的间隙以保证轴承灵活的旋转。因此， 满装圆柱滚子轴承的锁量与圆周总间隙的计算便 显得尤为重要。在自锁的满装圆柱滚子轴承装配 时，往往并非规定内的滚道与滚子公差都可匹 配，这就需要进行分配筛选，以便在得到合适锁 量和圆周总间隙的同时，又可以满足内幅圆公差 的要求。
通过滚道公差与滚子公差的迭代，计算出配套轴承的滚道、滚子对应的公差范围，既方便了满装圆柱滚子轴
承的合理设计，又给轴承的装配提供珍贵的参考数据。同时，通过计算机语言的帮助，极大地提高了计算、
分选的效率。
关键词：满装圆柱滚子轴承；锁量；圆周总间隙；滚道公差；滚子公差
中图分类号：TH133.33+2
文献标识码：A
文章编码：1672-4852（2013）04-0003-03
Calculation of self-locked full complement cylindrical roller bearing
Jia Qiusheng, Weng Shixi, Li Jianhui
(Technical Center, Harbin Bearing Group Corporation, Harbin 150036, China)
图 5 滚道与滚子配套分选操作界面及输出结果
简要程序编写如下：
Dim F As Double, D As Double, Dw As Double,
z As Double, D1 As Double, dd1 As Double, F1 As
Double, F2 As Double, ddw As Double, e As Double, j
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
F1 = CDbl(Text4.Text)
F2 = CDbl(Text5.Text)
（下转第11页）
第4期
王多亮，等：重载深沟球轴承设计
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有的高速性能。
4 结束语
从理论计算分析和用户的反馈来看，重载 型深沟球轴承BL212的设计既满足了用户对轴承 高速性能的要求，同时又满足了用户对轴承径向 承载能力的要求。普通的深沟球轴承可以承受以
If F1 < R And R < F2 Then Dw = D + ddw e = D1 + dd1 - Dw i = e * Sin((z - 2) * Atn((Dw / e) / Sqr(-(Dw / e) * (Dw / e) + 1))) - 2 * Dw j = e * Sin((z - 1) * Atn((Dw / e) / Sqr(-(Dw / e) * (Dw / e) + 1))) - Dw If i <= -0.05 And j >= 0.00053 * Dw * z Then
当滚子装入滚子列后，第Z个滚子与第1个 滚子之间的间隙就是滚子圆周总间隙，见图 1 所 示。
计算如下：
由
得 则 由 得 锁量：
在装最后一个滚子时，对该滚子施加一个力 F，根据人体工程学，该力以20N～30N为宜（当 使用工具装配时，此值可适当增大），在力F的 分力作用下，两边的滚子分别向各自的方向产生 由于弹性变形的微移动。力F在相邻两个滚子上 的分力为F1、F2；如图 2 所示。相邻滚子在受到 F分力的情况下，又对与之相邻的滚子产生相对 作用力，同时也会对外圈滚道产生作用力。由力 的平行四边形原则可见，每个滚子对外圈滚道的 压力分量较圆周方向力的分量要小得多，况且由 于滚子与外圈滚道为内相切，因此二者之间的弹 性变形量非常小，对于锁量方向的弹性变形影响 甚微，可以忽略不计。
・5・
由此步可以看出，由于ε相对于DW是个极为 微小的量，因此δ角度也即是个极小的角度，则 力F在滚道法向方向的分力必然是个极小的值， 该值相对于F在周向的分力已经可以忽略不计， 所以前面的理论是合理的。
小范围内进行逐一迭代计算，从而筛选出可以达 到自锁效果的滚子个数和直径（操作界面及输出 结果如图 4）。
径向载荷为主的联合载荷，在转速较高、载荷不 大、不宜采用推力球轴承时，也可用来承受纯轴 向载荷。重载型深沟球轴承由于装球缺口的存在 不宜承受轴向载荷。在工况要求高速及径向载荷 较大时可考虑使用重载型深沟球轴承。
（编辑：钟 媛）
（上接第5页）
Picture2.Cls D1 = F + 2 * D Picture2.Print Spc(17); “自锁满装圆柱滚子轴 承滚道与滚子公差配套"; Spc(100) Picture2.Print "" Picture2.Print Spc(6); "内幅圆Fw="; F; Spc(9); "滚子径Dw="; D Picture2.Print Spc(6); "滚子数Z ="; z; Spc(9); " 外滚道D1="; D1 Picture2.Print Spc(6); "-----------------" Picture2.Print Spc(6); "D1公差"; Spc(9); "Dw公 差"; Spc(8); "总间隙"; Spc(10); "锁量"; Spc(100) Picture2.Print Spc(6); "↓↓↓"; Spc(9); "↓↓↓"; Spc(8); "↓↓↓"; Spc(9); "↓↓↓" dd1 = 0.05 Do While (dd1 >= -0.025) ddw = 0.01 Do While (ddw >= -0.011) R = dd1 - 2 * ddw
6 计算机分选的实现
综上内容，通过迭代方法即可得出不同滚 道公差所对应不同滚子公差的锁量和圆周总间隙 量，再通过2、3节内容进行合适锁量、圆周总间 隙的筛选，即可得出实际生产中合适的配套滚道 公差及其对应的滚子公差，该过程计算量较大， 可使用计算机语言予以实现。
首先，考虑到轴承内圈的通用性。应尽量 使用标准轴承滚子组内幅圆，即确定内幅圆；当 然，如果标准内幅圆不可用，则必须确定滚子中 心径。在此情况下，在滚子的设计尺寸最大、最
2 符号定义
收稿日期：2013-05-24. 作者简介：贾秋生（1978 -），男，工程师.
Z——滚子个数， F——装配力， B——滚子半锥角， DW——滚子直径， DPW——滚子中心圆直径， α——锁量累计角， ε——锁量， 0i——第 i 个滚子中心， γ——间隙累计角， a——圆周总间隙， F1、F2——力F分力， θ——自锁装配角， δ——自锁装配角的余角， L——滚子有效长度。
MsgBox "输入数据错误，请重新输入！"
Text1.Text = “”
Text2.Text = “”
Text3.Text = “”
Text4.Text = “”
Text5.Text = “”
Else
F = CDbl(Text1.Text)
D = CDbl(Text2.Text)
z = CDbl(Text3.Text)
3 锁量与圆周总间隙的计算
对于满装圆柱滚子需要自锁的轴承，滚子个
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哈 尔 滨 轴 承
第 34 卷
D F1
W
ε a
D PW
OZ-3 OZ-2
OZ-1
F α
β
O1 D
W
O2 O3
OZ-3 OZ-2 OZ-1
γ
OZ
β
O1
O2 O3
图 1 锁量与圆周总间隙
数为Z，则在最后装第Z个滚子时，在F力的作用 下，第Z个滚子通过过盈区域进入到滚子列中， 其变形量也即过盈量，就是所谓的锁量。
Picture2.Print Format(dd1, "0.000"); Format(ddw, "0.000"); Format(j, "0.000"); Format(i, "0.000")
End If End If ddw = ddw - 0.001 Loop dd1 = dd1 - 0.005 Picture2.Print Spc(6); "----------------" Loop End If End Sub
第 34 卷 第 4 期 2013年 12 月
哈 尔 滨 轴 承 JOURNAL OF HARBIN BEARING
Vol.34 No.4 Dec. 2 0 1 3
自锁满装圆柱滚子轴承计算
贾秋生，翁世席，李建辉
（哈尔滨轴承集团公司 技术中心，黑龙江 哈尔滨 150036）
摘 要：通过对满装圆柱滚子轴承的锁量及圆周总间隙的计算，确定出合适的锁量、圆周总间隙的范围，并
As Double, i As Double, w As Double, q As Double, a
As Double, x As Double, R As Double
If Val(Text1.Text) = 0 Or Val(Text2.Text) = 0 Or
Val(Text3.Text) = 0 Then
Abstract:Through calculating self-locking amount and total circumferential clearance of full complement cylindrical roller bearing,the range of proper self-locking amount and total circumferential clearance are determined, and through the iteration of raceway tolerances and roller tolerances, the tolerance range corresponding to raceway and roller of the matching bearing is calculated to both be convenient for the reasonable desige of full complement cylindrical roller bearing and provide valuable reference data for the bearing assembly.At the same time,by the help of the computer language,the efficiency of calculating and sorting is improved greatly. Key words:full complement cylindrical roller bearing; lock amount; total circumferential clearance; raceway tolerance; roller tolerance