剖析四点接触球轴承的构造原理
SKF四点接触球轴承
S K F四点接触球轴承-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN四点接触球轴承四点接触球轴承（图 1）是径向单列角接触球轴承，其滚道用来支撑作用于两个方向上的轴向载荷。
对于指定轴向载荷，可支撑有限径向载荷（→?轴承配置设计、载荷比）。
这种轴承同双列轴承相比，占用轴向空间显着减少。
图 1 - 四点接触球轴承内圈为分离内圈。
这样就允许在轴承中装入较多数量的滚球，从而给予轴承较高的载荷承受能力。
轴承为分离式设计，即带滚球和保持架组件的外圈可同两个内圈半环分别安装。
SKF 探索者四点接触球轴承的双半内圈都有带凹槽的挡肩。
当和圆柱滚子轴承组配使用的时候改善了油的流动情况（图 2）。
此外，内凹的部分还可用于拆卸。
图 2 - 改善油流动情况SKF四点接触球轴承的标准供应范围包括QJ 2和QJ 3系列轴承。
保持架根据不同的设计、系列和尺寸，SKF 四点接触球轴承装有下表 1 中的一种保持架。
表 1四点接触球轴承保持架保持架类型窗式，外圈引导窗式，引导面上带润滑槽，外圈引导材料机削黄铜PEEK，玻璃纤维增强后缀MA PHAS有关保持架应用工况的更多信息，请参见保持架和保持架材料。
定位槽SKF 四点接触球轴承可在外圈配置定位槽（图?3），以防转动（型号后缀N2）。
定位槽位置互成 180°。
定位槽的尺寸和公差符合 ISO 20515:2012 标准，如表 2中所列。
图?3 - 带定位槽的四点轴承性能等级SKF 探索者轴承为应对现代机械设备越来越高的性能要求，SKF 开发了 SKF 探索者性能等级的滚动轴承。
通过优化内部几何结构和所有接触面的表面光洁度、重新设计保持架，结合极纯净和均质的钢材与独特的热处理技术，并提高钢球的质量和一致性，使SKF 探索者角接触球轴承在性能方面实现了显着改进。
这些性能提高具有如下益处：•更高的动载荷承载能力•降低对重轴向载荷的敏感度•提高耐磨性•降低噪音和振动水平•减少摩擦热量•显着延长轴承的使用寿命这种轴承通过缩小尺寸和减少润滑及能耗，降低对环境的影响。
四点接触球转盘轴承沟道形状与游隙关系特性分析_陈龙
。为
承载能力计算及选型计算中， 均存在一定裕量， 因 而对于一般工程机械用转盘轴承来说， 因沟道形 状造成的接触角变化对轴 承 应 用 的 影 响 并 不 突 出。但对于有回转精度和启动力矩要求的负游隙 四点接触球转盘轴承来说， 沟道形状对负游隙的 影响程度大， 进而会造成启动力矩变化。 1． 1 沟道一致性对游隙的影响 一般设计标准取外圈沟曲率系数 f e = 0． 54， 内 圈沟曲率系数 f i = 0． 525， 但各转盘轴承制造厂此参 内、 外沟曲 数选择不尽相同。为了便于以下分析， 率系数均取 0． 55。图 1 为零游隙时四点接触球转 盘轴承的钢球与 4 条沟道的接触状态。钢球与内、 外圈 4 条沟道的 4 点接触， 接触角为 α0 = 45°， 对角 Oi2 与 Oe2 ， Oil ） 位 相对的两条沟道的圆弧中心 （ Oe1 ， 于接触点连线上， 中心距 Oe1 Oi2 和 Oe2 Oi1 相等。
四点接触轴承游隙计算
四点接触轴承游隙计算
【实用版】
目录
1.轴承游隙的定义和重要性
2.四点接触轴承的原理和结构
3.游隙计算的方法和公式
4.实际应用中的注意事项
正文
一、轴承游隙的定义和重要性
轴承游隙是指轴承在正常运转时，内圈与外圈、滚动体与滚道之间的间隙。
合适的轴承游隙对于保证轴承的稳定运行、减少磨损、降低噪音等方面具有重要意义。
二、四点接触轴承的原理和结构
四点接触轴承是一种常见的轴承类型，其特点是在内圈和外圈之间有四个接触点，这四个接触点均匀分布在一个圆周上。
这种结构使得四点接触轴承在承受径向和轴向载荷时具有较高的刚性和稳定性。
三、游隙计算的方法和公式
四点接触轴承的游隙计算通常采用以下公式：
游隙 = （外径 - 内径） / 2
但在实际应用中，还需要考虑到轴承的装配间隙、热胀冷缩等因素，因此，实际游隙通常会略大于计算游隙。
四、实际应用中的注意事项
在实际应用中，选择合适的轴承游隙非常重要。
过大的游隙会导致轴承运行不稳定，产生噪音和振动；过小的游隙会使轴承的磨损增大，影响
使用寿命。
因此，选择轴承游隙时需要综合考虑轴承的工况、载荷、温度等因素。
此外，在安装轴承时，也要注意调整好轴承的装配间隙，以保证轴承能够正常运行。
四点接触球轴承钢球Ｇ沟道多点接触成因分析
第３４卷第２３期中国机械工程V o l ．３４㊀N o ．２３２０２３年１２月C H I N A M E C HA N I C A LE N G I N E E R I N Gp p．２７９４Ｇ２８０４四点接触球轴承钢球Ｇ沟道多点接触成因分析王亚涛１㊀邱㊀明１,２㊀张家铭１㊀王会杰１１．河南科技大学机电工程学院,洛阳,４７１００３２．河南科技大学机械装备先进制造河南省协同创新中心,洛阳,４７１００３摘要:针对四点接触球轴承钢球与沟道间发生多点接触引起轴承过早失效的问题,以Q J ２１４四点接触球轴承为研究对象,建立了钢球Ｇ沟道接触模型,分析了结构参数及工况参数变化时钢球Ｇ沟道发生多点接触的成因.研究结果表明,内外圈沟道曲率半径系数或内外垫片厚度的增大可使钢球Ｇ沟道接触状态由三点接触转变为两点接触,再转变为三点接触;恒定转速时,轴向载荷的减小可使钢球Ｇ沟道接触状态由两点接触转变为三点接触;转速及轴向载荷均恒定时,径向载荷的增大可使部分钢球Ｇ沟道接触状态由两点接触转变为三点接触,再转变为四点接触.研究成果为避免四点接触球轴承在运转过程中发生多点接触而引起的猫眼圈磨损失效提供了参考.关键词:四点接触球轴承;多点接触;结构参数;工况参数;磨损失效中图分类号:T H １３３．３D O I :１０．３９６９/j ．i s s n ．１００４ １３２X．２０２３．２３．００３开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):C a u s eA n a l y s i s o n M u l t i Ｇp o i n tC o n t a c t b e t w e e nS t e e l B a l l a n dR a c e w a y of F o u r Ｇp o i n tC o n t a c t B a l l B e a r i n gs WA N G Y a t a o １㊀Q I U M i n g １,２㊀Z H A N GJ i a m i n g １㊀WA N G H u i ji e １１．C o l l e g e o fM e c h a n i c a l a n dE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ,H e n a nU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,L u o y a n g,H e n a n ,４７１００３２．C o l l a b o r a t i v e I n n o v a t i o nC e n t e r o fM a c h i n e r y a n dE q u i p m e n tA d v a n c e d M a n u f a c t u r i n g ofH e n a n P r o v i n c e ,H e n a nU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,L u o y a n g,H e n a n ,４７１００３A b s t r a c t :A i m i n g a t t h e p r o b l e m s o f p r e m a t u r e b e a r i n g f a i l u r e c a u s e db y m u l t i Ｇpo i n t c o n t a c t s b e Ｇt w e e n t h e s t e e l b a l l a n d t h e r a c e w a y o f f o u r Ｇp o i n t c o n t a c t b a l l b e a r i n g s ,t a k i n g Q J ２１４f o u r Ｇpo i n t c o n Ｇt a c t b a l l b e a r i n g s a s t h e r e s e a r c ho b j e c t ,t h eb a l l a n dt h e r a c e w a y co n t a c tm o d e l sw e r ee s t a b l i s h e d ,a n d t h e c a u s e s o fm u l t i Ｇp o i n t c o n t a c t s b e t w e e n t h e b a l l a n d t h e r a c e w a y w e r e a n a l y z e dw h e n t h e s t r u c Ｇt u r a l p a r a m e t e r s a n dw o r k i n g c o n d i t i o n p a r a m e t e r sw e r e c h a n g e d ．T h e r e s u l t s s h o wt h a tw i t h t h e i n Ｇc r e a s e o f t h e c o e f f i c i e n t o f i n n e r a n do u t e r r a c e w a ygr o o v e c u r v a t u r e r a d i u so r t h e t h i c k n e s so f i n n e r a n do u t e r g a s k e t ,t h e c o n t a c t s t a t e b e t w e e n t h e b a l l a n d t h e r a c e w a y m a y b e c h a n g e d f r o mt h r e e Ｇpo i n t c o n t a c t t o t w o Ｇp o i n t c o n t a c t ,a n d t h e nt o t h r e e Ｇp o i n t c o n t a c t ．A t c o n s t a n t s p e e dc o n d i t i o n ,w i t ht h e r e d u c t i o no f a x i a l l o a d ,t h e c o n t a c t s t a t e b e t w e e n t h e b a l l a n d t h e r a c e w a y m a y b e c h a n ge df r o mt w o Ｇp o i n t c o n t a c t t o t h r e e Ｇp o i n t c o n t a c t ．W h e n t h e r o t a t i o n a l s pe e d a n d t h e a x i a l l o a d a r e c o n s t a n t ,t h e i n Ｇc r e a s e of r a d i a l l o a d sm a y m a k e t h e c o n t a c t s t a t e o f s o m e s t e e l b a l l s a n d t h e r a c e w a y c h a n ge f r o mt w o Ｇp o i n t c o n t a c t t o t h r e e Ｇp o i n t c o n t a c t ,a n d t h e n t o f o u r Ｇp o i n t c o n t a c t ．T h e r e s e a r c h f i n d i n g sm a y pr o v i d e r e f e r e n c e f o r a v o i d i n g t h e c a t ̓s e y e r i n g w e a r f a i l u r e c a u s e db y m u l t i Ｇp o i n t c o n t a c t d u r i n g t h e r u n n i n g o f f o u r Ｇp o i n t c o n t a c t b a l l b e a r i n gs ．K e y wo r d s :f o u r Ｇp o i n t c o n t a c tb a l lb e a r i n g ;m u l t i Ｇp o i n t c o n t a c t ;s t r u c t u r a l p a r a m e t e r ;w o r k i n g c o n d i t i o n p a r a m e t e r ;w e a r f a i l u r e收稿日期:２０２３０６２６基金项目:国家自然科学基金(５２２７５１８６)０㊀引言四点接触球轴承被广泛应用于航空航天㊁船舶㊁汽车等多种场合,在这些场合中轴承的服役工况复杂㊁服役环境恶劣㊁故障率较高且损伤模式多种多样[１Ｇ２].其中,多点接触致使四点接触球轴承产生猫眼圈磨损,是引发轴承早期失效的重要因素之一.近年来,针对滚动轴承接触特性,国内外学者以圆锥滚子轴承[３]㊁圆柱滚子轴承[４]和角接触球轴承[５]为对象开展了大量的研究,但上述轴承不存在多点接触问题.对于涉及多点接触问题的三点接触球轴承,H AM R O C K 等[６]分析了双半外圈三点接触球轴承的载荷分布及寿命特性;彭城等[７]分析了设计接触角及运行参数对三点接触球轴承打滑率的影响.对于涉及多点接触问题的四点接触球轴承,研究主要分布在轴承振动[８]㊁旋转４９７２精度[９]㊁刚度[１０]㊁套圈柔性化[１１]㊁摩擦磨损[１２Ｇ１６]㊁稳定性[１７Ｇ２０]方面.在轴承多点接触方面,俞加欣[２１]仅探讨了静态条件下避免三点接触的临界条件.文献检索可知,关于动态条件下四点接触球轴承多点接触问题的研究还鲜有报道.然而,多点接触产生的磨损失效又是此类轴承常见的故障模式,故有必要深入地研究多点接触产生的原因或条件,为避免四点接触球轴承多点接触引发的猫眼圈磨损失效提供参考.鉴于此,本文针对四点接触球轴承,建立了其钢球Ｇ沟道接触模型,并对比求解特定工况下的轴承接触载荷与已有文献的相应结果,验证了所建模型的正确性.以Q J２１４四点接触球轴承为研究对象,重点讨论了内圈沟道曲率半径系数㊁外圈沟道曲率半径系数㊁内圈垫片厚度㊁外圈垫片厚度结构参数变化和转速㊁轴向载荷㊁径向载荷等工况参数变化时钢球Ｇ沟道间发生多点接触的成因.１㊀四点接触球轴承钢球Ｇ沟道接触模型的建立㊀㊀为了探明诱导四点接触球轴承发生多点接触的原因,需先建立钢球Ｇ沟道接触模型.模型由两部分组成:一部分是钢球中心与内外沟道曲率中心几何关系分析;另一部分是钢球及内圈的受力分析.１．１㊀四点接触球轴承几何关系分析四点接触球轴承的内外套圈沟道均为 桃形 ,轴承需要在钢球Ｇ沟道两点接触的情况下才能正确发挥作用,如图１a所示.四点接触球轴承在实际工作过程中,钢球理应与其中一个半内圈沟道以及与此半内圈呈对角位置的外圈沟道分离,如果未分离,则钢球与沟道会出现多点接触现象,发生三点接触或四点接触,如图１b㊁图１c所示.轴承发生多点接触时,钢球会在低受载套圈的沟道上出现严重的滑动,导致轴承早期失效[２２].(a)两点接触㊀㊀(b)三点接触㊀㊀(c)四点接触图１㊀四点接触球轴承钢球Ｇ沟道接触状态F i g．１㊀B a l lＧr a c e w a y c o n t a c t s t a t e o f f o u rＧp o i n t c o n t a c tb a l l b e a r i n g s垫片角αs是四点接触球轴承的重要结构参数,如图２a所示,它与垫片厚度g有关,表达式为αs i(e)＝a r c s i n(g i(e)２r i(e)－D w)(１)式中,下标i(e)表示轴承内(外)圈;r为沟道曲率半径, r＝f D w;f为曲率半径系数;D w为钢球直径.垫片角的影响使得四点接触球轴承的原始接触角α０与一般角接触球轴承不同,如图２b所示,表达式为α０＝a r c c o s(A－[S d＋２(h i＋h e)]/２－ηi－ηeA)(２)式中,A为内外沟道曲率中心的初始距离;S d为径向装配游隙;h i(e)为内(外)沟道沟尖到钢球表面的距离,见图２c;η为去除垫片后沟道沟尖与未去除垫片的沟道沟底的距离.(a)垫片角(b)原始接触角(c)沟尖Ｇ球面距离图２㊀四点接触球轴承结构F i g．２㊀F o u rＧp o i n t c o n t a c t b a l l b e a r i n g s s t r u c t u r e四点接触球轴承在运转过程中,受外力向量F＝(F x,F y,F z,M y,M z)的作用,轴承内圈相对于外圈产生相对位移d＝(δx,δy,δz,θy,θz),钢球中心O b j和内沟道左沟曲率中心O i l㊁内沟道右沟曲率中心O i r分别变化到Oᶄb j㊁Oᶄi l㊁Oᶄi r,导致轴承内外沟道的曲率中心不在同一条直线上,受载前后钢球中心与内外沟道沟曲率中心相对位置如图３所示.变形后内圈沟道曲率中心相对外圈沟道曲率中心之间的轴向距离A１j㊁径向距离A２j为A１(２)j＝(r i＋r e－D w)s i nα０＋Δ１(２)j(３)式中,Δ１(２)j为内沟道曲率中心在变形前后沿轴向(径向)位移.钢球与内外圈接触角可表示为s i nαi l j＝A１j－X１jr i－D w/２＋δi l j(４)s i nαi r j＝X１j－A１j＋g i c o s(θz c o sφj＋θy s i nφj)r i－D w/２＋δi r j(５)s i nαe l j＝g e－X１jr e－D w/２＋δe l j(６)s i nαe r j＝X１jr e－D w/２＋δe r j(７)５９７２四点接触球轴承钢球Ｇ沟道多点接触成因分析 王亚涛㊀邱㊀明㊀张家铭等图３㊀钢球中心与内外沟道沟曲率中心位置关系F i g．３㊀R e l a t i o nb e t w e e n t h e c e n t e r o f s t e e l b a l l a n d t h ec u r v a t u r e c e n t e r o f i n n e r a n do u t e r t r e n c h e s式中,下标l㊁r表示左㊁右沟道;φj＝２π(j－１)/Z为第j 个钢球的角位置;Z为钢球数量.钢球与内外圈左右沟道的接触变形分别为δi l j＝[(A１j－X１j)２＋(A２j－X２j)２]１/２－(r i－D w２)(８)δi r j＝[(X１j－A１j＋g i c o s(θy s i nφj＋θz c o sφj))２＋(A２j－X２j－g i s i n(θy s i nφj＋θz c o sφj))２]１/２－(r i－D w２)(９)δe l j＝[X２２j＋(g e－X１j)２]１/２－(r e－D w２)(１０)δe r j＝(X２２j＋X２１j)１/２－(r e－D w２)(１１)式中,X１(２)j为变形后钢球中心与外圈沟道曲率中心的轴向(径向)距离.１．２㊀钢球和内圈受力分析轴承在运转过程中,钢球不仅受到内外沟道作用力,还受到离心力和陀螺力矩的作用,对钢球进行受力分析,如图４所示.图４㊀钢球受力分析F i g．４㊀F o r c e a n a l y s i s o f s t e e l b a l l钢球Ｇ沟道接触载荷Q为Q i(e)l(r)j＝K i(e)l(r)jδ１．５i(e)l(r)j(１２)式中,下标i(e)l(r)j表示第j个钢球与内(外)圈左(右)沟道的接触位置;K为套圈接触变形系数.根据钢球局部受力平衡条件,钢球受力平衡方程可表示为Q i l j s i nαi l j－Q i r j s i nαi r j＋Q e l j s i nαe l j－Q e r j s i nαe r j＋M g j D w(λi l j c o sαi l j＋λi r j c o sαi r j－λe l j c o sαe l j－λe r j c o sαe r j)＝０(１３) Q i l j c o sαi l j＋Q i r j c o sαi r j－Q e l j c o sαe l j－Q e r j c o sαe r j＋M g jD w(－λi l j s i nαi l j＋λi r j s i nαi r j－λe l j s i nαe l j＋λe r j s i nαe r j)＋F c j＝０(１４)式中,λi l j㊁λi r j㊁λe l j㊁λe r j分别为内圈和外圈滚道控制参数,研究采用外滚道控制,取λi l j＝λi r＝０,λe l j＝λe r＝２;F c j㊁M g j分别为钢球受到的离心力和陀螺力矩,具体计算方法见文献[１０].在对钢球分析的基础上,对轴承内圈进行受力分析,根据牛顿运动定律,内圈平衡方程可表示为F＋ðZ j＝１R j Q i j＝０(１５)式中,Q i j为作用在轴承内圈上的外力向量;R j为坐标变换矩阵.综上,轴承几何变形关系式(３)和式(８)~式(１１)㊁钢球受力式(１３)~式(１４)㊁内圈受力式(１５)共同构造出四点接触球轴承钢球Ｇ沟道接触模型.２㊀模型求解方法及验证２．１㊀模型求解方法采用分块法与牛顿Ｇ拉夫逊法对上述四点接触球轴承钢球Ｇ沟道接触模型进行求解,求解流程如图５所示.首先输入四点接触球轴承的基本结构参数及载荷等参数,并给出内圈位移迭代初值;其次给定局部变量X１j㊁X２j对钢球平衡方程进行循环迭代计算,直到所有钢球完成迭代计算;然后将钢球局部平衡方程的计算结果代入内圈平衡方程中进行迭代求解,并对内圈广义位移进行修正,当全局误差满足收敛判据时结束迭代运算;最后输出四点接触球轴承内圈位移㊁接触载荷等性能参数.２．２㊀模型验证为了验证所建立的四点接触球轴承钢球Ｇ沟道接触模型的正确性,选取已经公开发表并且被后续许多文献[１０,１４]引用对比的N A S A技术报告[６]中的结果作为参考数据进行比较.在与参考数据中所用轴承结构参数(表１)及工况参数保持６９７２ 中国机械工程第３４卷第２３期２０２３年１２月上半月图５㊀求解流程图F i g．５㊀S o l u t i o n f l o wc h a r t一致的条件下,对比模型计算与参考数据中的钢球Ｇ沟道接触载荷,如图６所示.表１㊀文献轴承结构参数T a b．１㊀S t r u c t u r a l p a r a m e t e r s o f b e a r i n g f r o mr e f e r e n c e s结构参数数值轴承内径d(mm)１５０轴承外径D(mm)２２５钢球直径D w(mm)２２．２３０内圈沟道曲率半径系数f i０．５４０外圈沟道曲率半径系数f e０．５２０外圈垫片厚度g e(mm)０．２５４㊀㊀由图６可知,通过模型计算得到的钢球Ｇ沟道接触载荷与文献结果吻合良好,且误差绝对值最大不超过６．４％,验证了四点接触球轴承钢球Ｇ沟道接触模型的正确性.为对四点接触球轴承钢球Ｇ沟道多点接触成因进行分析,选取型号为Q J２１４的四点接触球轴承为对象,其主要结构参数如表２所示.３㊀模型求解结果与讨论在四点接触球轴承运转过程中,钢球Ｇ沟道的受载情况分为主要承受载荷的呈对角位置的两个主接触区,如图１a所示,以及对面位置的两个副接触区,如图１c所示.根据第１节建立的钢球Ｇ沟道接触模型所得到的接触载荷来判断主副接触区钢球Ｇ沟道接触点数量Zᶄ及轴承是否发生多点接触,进而分析结构参数和工况参数变化时钢球Ｇ沟道发生多点接触的成因.(a)F x＝４４４８N(b)F x＝１３３４５N图６㊀钢球Ｇ沟道接触载荷对比验证F i g．６㊀C o m p a r i s o na n d v e r i f i c a t i o no f b a l lＧr a c e w a yc o n t a c t l o a d表２㊀Q J２１４轴承结构参数T a b．２㊀S t r u c t u r a l p a r a m e t e r s o f Q J２１４b e a r i n g结构参数数值轴承内径d(mm)７０轴承外径D(mm)１２５钢球数量Z１５内圈沟道曲率半径系数f i０．５１７外圈沟道曲率半径系数f e０．５２９内圈垫片厚度g i(mm)０．２９８外圈垫片厚度g e(mm)０．５０８３．１㊀结构参数变化时钢球Ｇ沟道多点接触成因分析为探究内圈沟道曲率半径系数㊁外圈沟道曲率半径系数㊁内圈垫片厚度㊁外圈垫片厚度结构参数变化时钢球Ｇ沟道发生多点接触的成因,根据Q J２１４型四点接触球轴承产品提供的转速㊁载荷等数据,选取转速n＝１００００r/m i n㊁轴向载荷F x＝１５k N㊁径向载荷F z＝５k N作为基础工况进行分析.３．１．１㊀内圈沟道曲率半径系数变化时钢球Ｇ沟道多点接触成因分析图７给出了基础工况下钢球Ｇ沟道接触载荷随内圈沟道曲率半径系数的变化曲线.从图７中可以看出,随着内圈沟道曲率半径系数的增大,内外沟道主接触区钢球Ｇ沟道接触载荷逐渐增大,但７９７２四点接触球轴承钢球Ｇ沟道多点接触成因分析 王亚涛㊀邱㊀明㊀张家铭等(a )f i ＝０．５１２(b )f i ＝０．５１７(c )f i ＝０．５２２(d )f i ＝０．５２７图７㊀钢球Ｇ沟道接触载荷随内圈沟道曲率半径系数变化曲线F i g ．７㊀V a r i a t i o n c u r v e o f b a l l Ｇr a c e w a y c o n t a c t l o a dw i t h c o e f f i c i e n t o f c u r v a t u r e r a d i u s o f t h e i n n e r r i n g gr o o v e 各角位置处钢球Ｇ沟道接触点数量(接触区内钢球Ｇ沟道间存在接触载荷的钢球数量)未发生变化,均为１５个.后续讨论中主接触区钢球Ｇ沟道接触点数量具有与此相同的规律,因此文中不再赘述.内沟道副接触区钢球Ｇ沟道接触载荷随着内圈沟道曲率半径系数的增大逐渐减小为０,外沟道副接触区反之,且同一内圈沟道曲率半径系数下副接触区最多只有一个沟道存在接触载荷,说明钢球与沟道至多发生三点接触,同时表明钢球与内沟道发生第三点接触逐渐转变为钢球与外沟道发生第三点接触.此过程中,副接触区钢球Ｇ沟道接触点数量依次为１２㊁０㊁１５㊁１５,在内圈沟道曲率半径系数为０．５１７附近,钢球Ｇ沟道接触状态发生转变.根据上述分析,细化内圈沟道曲率半径系数为０．５１２~０．５２２,直接分析钢球Ｇ沟道接触点数量Z ᶄ的变化规律,如图８所示.当内圈沟道曲率半径系数f i ＜０．５１６时,部分钢球与内沟道发生三点接触;当内圈沟道曲率半径系数f i 为０．５１６~０．５１７时,副接触区钢球Ｇ沟道接触点数量为０,钢球Ｇ沟道由三点接触转变为两点接触;当内圈沟道曲率系数f i ＞０．５１７时,部分钢球与沟道再转变为三点接触状态,此时三点接触的位置发生在外沟道.图８㊀不同内圈沟道曲率半径系数下副接触区钢球Ｇ沟道接触点数量F i g ．８㊀N u m b e r o f b a l l Ｇr a c e w a y c o n t a c t p o i n t s i n t h e s e c o n d a r y co n t a c t z o n e u n d e r d i f f e r e n t i n n e r g r o o v e c u r v a t u r e r a d i u s c o e f f i c i e n t s３．１．２㊀外圈沟道曲率半径系数变化时钢球Ｇ沟道多点接触成因分析图９给出了基础工况下钢球Ｇ沟道接触载荷随外圈沟道曲率半径系数的变化曲线.随着外圈沟道曲率半径系数的增大,外沟道副接触区钢球Ｇ沟道接触载荷逐渐减小,接触点数量从１５个逐渐减少至０个;内沟道副接触区反之,接触点数量从０个逐渐增加至１５个;在外圈沟道曲率半径系数为０．５２９附近,钢球Ｇ沟道接触状态发生转变.通过进一步细化外圈沟道曲率半径系数区间０．５２４~０．５３４来探究钢球Ｇ沟道多点接触演变规８９７２ 中国机械工程第３４卷第２３期２０２３年１２月上半月(a)f e＝０．５２４(b)f e＝０．５２９(c)f e＝０．５３４(d)f e＝０．５３９图９㊀钢球Ｇ沟道接触载荷随外圈沟道曲率半径系数变化曲线F i g．９㊀V a r i a t i o n c u r v e o f b a l lＧr a c e w a y c o n t a c t l o a dw i t h c o e f f i c i e n t o f c u r v a t u r e r a d i u s o f t h e o u t e r r i n g g r o o v e 律及成因,如图１０所示.当外圈沟道曲率半径系数f e＜０．５２９时,钢球与外沟道的密合度变大,导致部分钢球与外沟道发生三点接触;当外圈沟道曲率半径系数f e增大至０．５２９~０．５３２时,钢球Ｇ沟道转变为两点接触;当外圈沟道曲率半径系数f e＞０．５３２时,钢球与外沟道密合度变小,相对来说,增大了钢球与内沟道的密合度,此时部分钢球与内沟道发生三点接触.图１０㊀不同外圈沟道曲率半径系数下副接触区钢球Ｇ沟道接触点数量F i g．１０㊀N u m b e r o f b a l lＧr a c e w a y c o n t a c t p o i n t s i n t h es e c o n d a r y c o n t a c t z o n e u n d e r d i f f e r e n t c o e f f i c i e n t o fc u r v a t u r e r ad i u s o f t he o u t e r r i n g g r o o v e ３．１．３㊀内圈垫片厚度变化时钢球Ｇ沟道多点接触成因分析图１１给出了基础工况下钢球Ｇ沟道接触载荷随内圈垫片厚度的变化曲线.由图１１可知,副接触区钢球Ｇ沟道接触点数量随着内圈垫片厚度的增大先减少后增加,数量依次为１５㊁１５㊁０㊁５;在内圈垫片厚度为０．２９８mm附近,钢球Ｇ沟道接触状态发生转变.根据上述分析,过大或过小的内圈垫片厚度均会导致轴承发生三点接触,在内圈垫片厚度０．２４８~０．３４８mm区间内进一步分析发生转变的临界值,如图１２所示.当内圈垫片厚度g i＜０．２８８mm时,钢球与外沟道发生三点接触;当内圈垫片厚度g i为０．２８８~０．３２８mm时,钢球Ｇ沟道由三点接触转变为两点接触;当内圈垫片厚度g i 增大至０．３２８mm时,钢球与内沟道发生三点接触.３．１．４㊀外圈垫片厚度变化时钢球Ｇ沟道多点接触成因分析图１３给出了基础工况下钢球Ｇ沟道接触载荷随外圈垫片厚度的变化曲线.从图１３中可以看出,随着外圈垫片厚度的增大,副接触区钢球Ｇ沟道接触点数量先减少后增加,数量依次为６㊁０㊁０㊁１５,轴承在此过程中至多发生三点接触,位置分别在内沟道㊁外沟道上.细化外圈垫片厚度区间０．４２８~０．５２８mm,寻找使钢球Ｇ沟道接触状态发生转变的诱因,如图１４所示,当外圈垫片厚度g e＜０．４４８mm时,由两９９７２四点接触球轴承钢球Ｇ沟道多点接触成因分析 王亚涛㊀邱㊀明㊀张家铭等(a)g i＝０．１９８mm(b)g i＝０．２４８mm(c)g i＝０．２９８mm(d)g i＝０．３４８mm图１１㊀钢球Ｇ沟道接触载荷随内圈垫片厚度变化曲线F i g．１１㊀V a r i a t i o n c u r v e o f b a l lＧr a c e w a y c o n t a c t l o a dw i t h t h i c k n e s s o f t h e i n n e r r i n g g a s k e t段圆弧曲线组成的外桃形沟道的坡度变得平缓,内沟道的坡度相对变得陡峭,钢球与内沟道发生三点接触;当外圈垫片厚度g e增大为０．４４８~０．５１８mm时,钢球Ｇ沟道转变为两点接触;当外圈图１２㊀不同内圈垫片厚度下副接触区钢球Ｇ沟道接触点数量F i g．１２㊀N u m b e r o f b a l lＧr a c e w a y c o n t a c t p o i n t s i n t h es e c o n d a r y c o n t a c t z o n e u n d e r d i f f e r e n t t h i c k n e s so f t h e i n n e r r i n g g a s k e t垫片厚度g e＞０．５１８mm时,由两段圆弧曲线组成的外圈桃形沟道的坡度变得陡峭,导致钢球由两点接触再转变为与外沟道的三点接触状态.３．２㊀工况参数变化时钢球Ｇ沟道多点接触成因分析在３．１节选用工况的基础上,通过进一步改变转速和载荷条件来分析轴向载荷㊁联合载荷作用后四点接触球轴承钢球Ｇ沟道发生多点接触的诱因,轴承结构参数如表２所示.３．２．１㊀轴向载荷变化时钢球Ｇ沟道多点接触成因分析图１５计算了轴承在转速n为１００００r/m i n,轴向载荷F x为５~２０k N的工况下钢球Ｇ沟道接触载荷.由图１５可知,在相同的转速条件下,副接触区钢球Ｇ沟道接触载荷随着轴向载荷的增大而减小,接触点数量依次为１５㊁１５㊁０㊁０;钢球Ｇ沟道接触状态在轴向载荷为１０~１５k N间转变.由图１５可知,较小的轴向载荷更易导致多点接触情况的发生,通过二分法对区间进行细化寻找轴向载荷临界值.当轴向载荷F x＞１１．５６２５k N 时,内外圈在轴向方向上位移量增加,钢球与沟道仅在呈对角位置的主接触区接触,钢球Ｇ沟道由三点接触转变为两点接触.３．２．２㊀联合载荷作用下径向载荷变化时钢球Ｇ沟道多点接触成因分析在转速n为１００００r/m i n,轴向载荷F x为１５k N工况的基础上,分析径向载荷F z为２~１４k N时钢球Ｇ沟道间接触载荷的变化规律,如图１６所示.由图１６可知,在相同的转速及轴向载荷条件下,外内沟道副接触区钢球Ｇ沟道最大接触载荷随着径向载荷的增大而增大,接触点数量分别为０㊁０㊁５㊁１１和０㊁０㊁０㊁３.００８２ 中国机械工程第３４卷第２３期２０２３年１２月上半月(a )g e ＝０．４０８mm㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(b )g e ＝０．４５８mm (c )g e ＝０．５０８mm㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(d )g e ＝０．５５８mm 图１３㊀钢球Ｇ沟道接触载荷随外圈垫片厚度变化曲线F i g １３㊀V a r i a t i o n c u r v e o f b a l l Ｇr a c e w a y c o n t a c t l o a dw i t h t h i c k n e s s o f t h e o u t e r r i n g ga s k et 图１４㊀不同外圈垫片厚度下副接触区钢球Ｇ沟道接触点数量F i g ．１４㊀N u m b e r o f b a l l Ｇr a c e w a y c o n t a c t p o i n t s i n t h e s e c o n d a r y co n t a c t z o n e u n d e r d i f f e r e n t t h i c k n e s s o f t h e o u t e r r i n g ga s k e t ㊀㊀利用二分法逼近接触状态转变的临界点,当径向载荷F z ＞６．６２５k N 时,钢球Ｇ沟道由两点接触变为三点接触,当径向载荷F z ＞１２k N 时,径向载荷驱使钢球与内外沟道主接触区㊁副接触区同时接触,钢球Ｇ沟道由三点接触再转变为四点接触.３．２．３㊀工况参数耦合下钢球Ｇ沟道多点接触成因分析为了讨论转速㊁轴向载荷变化对轴承钢球Ｇ沟道多点接触成因的影响,计算了轴承在转速n 为２０００~１２０００r /m i n ㊁轴向载荷F x 为３~１８k N的工况条件下钢球Ｇ沟道接触点总数量Z ᵡ,如图１７所示.由图１７可知,钢球Ｇ沟道接触点总数量随着转速的降低或轴向载荷的增大而减少,且钢球Ｇ沟道接触点总数量最多为４５个,由上文可知此过程钢球Ｇ沟道仅由三点接触转变为两点接触.图１８考虑了转速㊁轴向载荷和径向载荷变化对四点接触球轴承钢球Ｇ沟道多点接触成因的综合影响,给出了在转速n 为２０００~１００００r /m i n㊁轴向载荷F x 为３~１５k N ㊁径向载荷F z 为３~１５k N 的工况下钢球Ｇ沟道接触点总数量.如图１８所示,钢球Ｇ沟道接触点总数量随着转速的降低,或轴向载荷的增大,或径向载荷的减小而减少,且总数量最多为４９个,大于两点接触状态下的３０个和三点接触状态下最多的接触点总数量４５个,表明钢球Ｇ沟道接触状态在两点接触㊁三点接触和四点接触之间转变.４㊀结论(１)在转速n 为１００００r /m i n㊁轴向载荷F x 为１５k N ㊁径向载荷F z 为５k N 的基础工况下,当内圈沟道曲率半径系数f i ＜０．５１６或f i ＞０．５１７时,钢球Ｇ沟道接触状态由两点接触转变为三点接触;当外圈沟道曲率半径系数f e ＜０．５２９或f e ＞０．５３２时,钢球Ｇ沟道接触状态由两点接触转变为１０８２ 四点接触球轴承钢球Ｇ沟道多点接触成因分析 王亚涛㊀邱㊀明㊀张家铭等(a)F x＝５k N(b)F x＝１０k N(c)F x＝１５k N(d)F x＝２０k N图１５㊀钢球Ｇ沟道接触载荷随轴向载荷变化曲线F i g．１５㊀V a r i a t i o n c u r v e o f b a l lＧr a c e w a y c o n t a c t l o a dw i t ha x i a l l o a d三点接触;当内圈垫片厚度g i＜０．２８８mm或g i＞０．３２８mm时,钢球Ｇ沟道接触状态由两点接触转变为三点接触;当外圈垫片厚度g e＜０．４４８m m 或g e＞０．５１８mm时,钢球Ｇ沟道接触状态由两点(a)F z＝２k N(b)F z＝６k N(c)F z＝１０k N(d)F z＝１４k N图１６㊀钢球Ｇ沟道接触载荷随径向载荷变化曲线F i g．１６㊀V a r i a t i o n c u r v e o f b a l lＧr a c e w a y c o n t a c t l o a dw i t h r a d i a l l o a d接触转变为三点接触,且钢球与沟道三点接触的位置会在内外沟道之间转变.２０８２ 中国机械工程第３４卷第２３期２０２３年１２月上半月图１７㊀转速㊁轴向载荷作用下钢球Ｇ沟道接触点总数量F i g ．１７㊀T o t a l n u m b e r o f b a l l Ｇr a c e w a y co n t a c t p o i n t s u n d e r r o t a t i o n a l s pe e da n da x i a l l o ad 图１８㊀转速㊁轴向载荷和径向载荷作用下钢球Ｇ沟道接触点总数量F i g ．１８㊀T o t a l n u m b e r o f b a l l Ｇr a c e w a y co n t a c t s u n d e r r o t a t i o n a l s pe e d ,a x i a l l o a da n d r a d i a l l o a d (２)轴承发生多点接触的钢球数量随着转速的降低或轴向载荷的增大或径向载荷的减小而减少.(３)在转速及轴向载荷作用下,钢球Ｇ沟道接触状态仅在两点接触和三点接触之间转变,转速n 为１００００r /m i n 的工况下,当轴向载荷F x ＞１１．５６２５k N 时,钢球Ｇ沟道接触状态由三点接触转变为两点接触;在转速㊁轴向载荷和径向载荷作用下,钢球Ｇ沟道接触状态会在两点接触㊁三点接触和四点接触之间转变.在转速n 为１００００r /m i n ,轴向载荷F x 为１５k N 工况条件下,当径向载荷F z ＞６．６２５k N 时,钢球Ｇ沟道接触状态由两点接触转变为三点接触,当径向载荷F z ＞１２k N 时,钢球Ｇ沟道接触状态由三点接触转变为四点接触.(４)研究揭示了结构参数及工况参数变化时钢球Ｇ沟道发生多点接触的成因,为避免四点接触球轴承在运转过程中发生多点接触而引起的猫眼圈磨损失效提供了参考.参考文献:[１]㊀何加群．中国战略性新兴产业研究与发展:高端轴承[M ]．北京:机械工业出版社,２０１９．H EJ i a q u n ．R&Do fC h i n a ̓sS t r a t e g i cN e wI n d u s Ｇt r i e s :H i g h Ｇe n d B e a r i n g s [M ]．B e i j i n g :C h i n a M a Ｇc h i n eP r e s s ,２０１９．[２]㊀HA R R I ST A ,K O T Z A L A S M N．R o l l i n g B e a r i n gA n a l y s i s Ｇ２V o l u m e S e t [M ]．B o c a R a t o n :C R C P r e s s ,２００６．[３]㊀王彦伟,罗继伟,陈立平．圆锥滚子轴承接触分析[J ]．华中科技大学学报(自然科学版),２００７,３５(９):１９Ｇ２１．WA N G Y a n w e i ,L U OJ i w e i ,C H E N L i p i n g．A n a l Ｇy s i s o f t h eC o n t a c t so fT a p e rR o l l e rB e a r i n gs [J ]．J o u r n a lo f H 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王亚涛㊀邱㊀明㊀张家铭等３９Ｇ４７．[９]㊀陈月,邱明,杜辉,等．机器人用四点接触球轴承旋转精度影响因素[J]．中国机械工程,２０２０,３１(１４):１６７８Ｇ１６８５．C H E N Y u e,Q I U M i n g,D U H u i,e t a l．F a c t o r s I nＧf l u e n c i ng R o t a t i o n A c c u r a c y o fF o u rＧp o i n tC o n t a c tB a l l B e a r i n g s f o rR o b o t s[J]．C h i n a M e c h a n i c a lE nＧg i n e e r i n g,２０２０,３１(１４):１６７８Ｇ１６８５．[１０]㊀R I V E R A G,T O N G V,HO N G S．C o n t a c tL o a da n dS t i f f n e s so fF o u rＧp o i n tC o n t a c tB a l lB e a r i n g su n d e rL o a d i n g[J]．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a lo fP r e c iＧs i o n E n g i n e e r i n g a n d M a n u f a c t u r i n g,２０２２,２３(６):６７７Ｇ６８７．[１１]㊀L A C R O I X S,NÉL I A S D,L E B L A N C A．F o u rＧp o i n tC o n t a c tB a l l B e a r i n g M o d e lw i t hD e f o r m a b l eR i n g s[J]．J o u r n a lo fT r i b o l o g y,２０１３,１３５(３):３１４０２．[１２]㊀C H E N L,X I A X,Z H E N G H,e ta l．F r i c t i o n T o r q u eB e h a v i o ra saF u n c t i o no fA c t u a lC o n t a c tA n g l e i nF o u rＧp o i n tＧc o n t a c tB a l lB e a r i n g[J]．A pＧp l i e d M a t h e m a t i c sa n d N o n l i n e a rS c i e n c e s,２０１６,１(１):５３Ｇ６４．[１３]㊀HA L P I NJD,T R A N A N．A nA n a l y t i c a lM o d e l o fF o u rＧp o i n tC o n t a c tR o l l i n g E l e m e n tB a l lB e a rＧi n g s[J]．J o u r n a lo f T r i b o l o g y,２０１６,１３８(３):３１４０４．[１４]㊀L E B L A N C A,N E L I A SD．B a l lM o t i o na n dS l i dＧi n g F r i c t i o ni na F o u rＧc o n t a c tＧp o i n tB a l lB e a r i n g[J]．J o u r n a l o fT r i b o l o g y,２００７,１２９(４):８０１Ｇ８０８．[１５]㊀L I N B,D U A N M,O KWU D I R E C E,e ta l．A S i m p l i f i e dA n a l y t i c a lM o d e l o fR o l l i n g/S l i d i n g B eＧh a v i o r a n dF r i c t i o n i nF o u rＧp o i n tＧc o n t a c t B a l l B e a rＧi n g sa n dS c r e w s[C]ʊP r o c e e d i n g so ft h e A S M E２０１７I n t e r n a t i o n a l M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g C o nＧg r e s s a n dE x p o s i t i o n．T a m p a:A m e r i c a nS o c i e t y o fM e c h a n i c a l E n g i n e e r s,２０１７:５８３７０．[１６]㊀MAS,L IW,Y A N K,e t a l．AS t u d y o n t h eD yＧn a m i cC o n t a c tF e a t u r eo fF o u rＧc o n t a c tＧp o i n tB a l lB e a r i n g[J]．M e c h a n i c a lS y s t e m sa n dS i g n a lP r oＧc e s s i n g,２０２２,１７４:１０９１１１．[１７]㊀刘少军,路春雨．直升机高速四点接触球轴承接触疲劳可靠性评估方法[J]．航空动力学报,２０１７,３２(１):１３０Ｇ１３７．L I US h a o j u n,L U C h u n y u．C o n t a c tF a t i g u eR e l i aＧb i l i t y A s s e s s m e n t M e t h o d o f H i g h S p e e d F o u rP o i n tＧc o n t a c tB a l l B e a r i n g o fH e l i c o p t e r[J]．J o u rＧn a l o fA e r o s p a c eP o w e r,２０１７,３２(１):１３０Ｇ１３７．[１８]㊀L IK,T A N G W．L o a dＧd i s p l a c e m e n tR e l a t i o n s h i p M o d e l a n dM e a s u r e m e n t o f D e e p G r o o v e B a l l B e a rＧi n g a n d４Ｇp o i n t C o n t a c t B a l l B e a r i n g[J]．J o u r n a l o fM e c h a n i c a lS c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,２０２１,３５:３０４５Ｇ３０５８．[１９]㊀Y A O T,WA N GL,L I U X,e t a l．M u l t i b o d y D yＧn a m i c sS i m u l a t i o no fT h i nＧw a l l e dF o u rＧp o i n tC o nＧt a c tB a l lB e a r i n g w i t hI n t e r a c t i o n so fB a l l s,R i n gR a c e w a y sa n d C r o w nＧt y p e C a g e[J]．M u l t i b o d yS y s t e m D y n a m i c s,２０２０,４８:３３７Ｇ３７２．[２０]㊀L IY,L IW,Z HU Y,e t a l．D y n a m i cP e r f o r m a n c eA n a l y s i s o fC a g e i nF o u rＧp o i n tC o n t a c tB a l lB e a rＧi n g[J]．L u b r i c a n t s,２０２２,１０(７):１４９．[２１]㊀俞加欣．避免三点接触临界条件的探讨[J]．轴承,１９９３(１２):６Ｇ９．Y U J i a x i n．D i s c u s s i o n o f C r i t i c a lC o n d i t i o n sf o rA v o i d i n g T h r e eＧp o i n tC o n t a c t[J]．B e a r i n g,１９９３(１２):６Ｇ９．[２２]㊀焦育洁．航空发动机主轴轴承可靠性技术研究[D]．合肥:合肥工业大学,２００４．J I A O Y u j i e．R e s e a r c h o n R e l i a b i l i t y T e c h n o l o g yf o r M a i n S h a f tB e a r i ng so f A i r c r a f tE n g i n e[D]．H e f e i:H e f e iU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y,２００４．(编辑㊀袁兴玲)作者简介:王亚涛,男,１９９９年生,硕士研究生.研究方向为滚动轴承设计与性能分析.EＧm a i l:w a n g y a t a o h k d＠１６３．c o m.邱㊀明(通信作者),女,１９６９年生,教授㊁博士研究生导师.研究方向为轴承设计与性能分析.EＧm a i l:q i u m i n g６９＠１２６．c o m.４０８２中国机械工程第３４卷第２３期２０２３年１２月上半月。
四点接触球转盘轴承载荷分布的影响因素分析
四点接触球转盘轴承载荷分布的影响因素分析邱明;史朋飞;陈龙;李迎春【摘要】@@%四点接触球转盘轴承的载荷分布是其性能分析的重要内容.基于ABAQUS软件,首先建立单个钢球一滚道接触模型,分析了初始接触角及沟曲率半径因数对轴承轴向承载能力的影响；然后建立联合载荷作用下轴承的整体模型,分析了套圈壁厚、游隙及钢球数量对轴承载荷分布的影响.研究结果表明:在保证套圈壁厚的情况下,适当的负游隙及增大钢球数量可使轴承的载荷分布合理,并提高其承载能力.【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(033)005【总页数】5页(P49-53)【关键词】转盘轴承;承载能力;载荷分布;接触状态【作者】邱明;史朋飞;陈龙;李迎春【作者单位】河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003【正文语种】中文【中图分类】TH133.330 前言转盘轴承是广泛应用于风力发电机、农业拖车、起重机、建筑机械等回转部位的大型滚动轴承，可同时承受轴向载荷、径向载荷和倾覆力矩作用［1］。
四点接触球转盘轴承滚道结构特殊［2］，内、外滚道各由两条中心不重合的圆弧构成。
当有载荷作用时，钢球与内外滚道接触承载，假设钢球与内圈上滚道及外圈下滚道的接触为接触对1，钢球与内圈下滚道及外圈上滚道的接触为接触对2。
单纯轴向载荷作用于内圈时，钢球与滚道仅有接触对1承受载荷作用;而联合载荷作用下，钢球与滚道间的接触对接触状态复杂。
四点接触球转盘轴承的理论模型［3－4］基于Hertz点接触假设建立，一般认为轴承的变形仅发生于钢球与滚道的接触部位，忽略了套圈变形对接触状况的影响［5］。
而实际的应用中，尤其是对大型转盘轴承，内外套圈的有效壁厚相对于直径尺寸较薄，承受重载时易发生变形。
由于有限元分析可将套圈及钢球定义为弹性体，并计入Hertz理论未考虑的摩擦，因此，本文基于ABAQUS有限元软件，依据JB/T 2300—1999中某四点接触球转盘轴承建立模型，忽略安装孔及密封圈等特征，重点探讨了影响轴承轴向承载能力，特别是载荷分布的因素及其影响程度。
转台轴承的型号和工作原理
转台轴承的型号和工作原理一、引言转台轴承是一种广泛应用于机械设备中的轴承，它能够支撑和转动大型的设备，如起重机、铣床等。
本文将详细介绍转台轴承的型号和工作原理。
二、转台轴承的型号1. 四点接触球轴承四点接触球轴承是一种常见的转台轴承型号，它能够支撑高径向和轴向负载，同时还能够容纳一定角度的偏差。
该型号适用于需要高精度和高速旋转的设备。
2. 交叉滚子轴承交叉滚子轴承是一种结构紧凑、刚性好、负载能力强的转台轴承。
它采用交叉排列的滚子，在支撑径向负载和轴向负载方面表现出色。
该型号适用于需要高精度和高速旋转，并且负载较大的设备。
3. 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承是一种常见的传统型号，它具有良好的径向和轴向负载能力，并且适用于低速旋转的设备。
该型号的主要缺点是需要进行调整，以确保轴承预载。
4. 滑动轴承滑动轴承是一种结构简单、成本低廉的转台轴承型号。
它能够支撑较小的负载，并且适用于需要低速旋转和较长寿命的设备。
三、转台轴承的工作原理1. 四点接触球轴承的工作原理四点接触球轴承采用四个接触点来支撑负载，其中两个接触点在内圈上，另外两个接触点在外圈上。
这种设计使得该型号能够支撑高径向和轴向负载，并且容纳一定角度的偏差。
当负载施加在轴承上时，滚珠将沿着四个接触点滚动，从而实现转动。
2. 交叉滚子轴承的工作原理交叉滚子轴承采用交叉排列的滚子来支撑负载，这种设计使得该型号具有高刚性和高负载能力。
当负载施加在轴承上时，滚子将沿着内圈和外圈之间的交叉点滚动，从而实现转动。
3. 圆锥滚子轴承的工作原理圆锥滚子轴承采用圆锥形滚子来支撑负载，这种设计使得该型号具有良好的径向和轴向负载能力。
当负载施加在轴承上时，滚子将沿着内圈和外圈之间的接触线滚动，从而实现转动。
由于该型号需要进行调整，以确保轴承预载，因此安装和维护较为复杂。
4. 滑动轴承的工作原理滑动轴承采用涂有润滑油或润滑脂的表面来支撑负载。
当负载施加在轴承上时，表面会产生摩擦力，并且润滑油或润滑脂会减少摩擦力和磨损。
四点接触球轴承的设计
四点接触球轴承的设计四点接触球轴承的设计、主要加工工艺分析及其对装配误差的影响摘要四点接触球轴承为分离型轴承，是一套可以承受双向轴向字和的角接触球轴承。
其内圈和外圈呈桃型截面，在无载荷和纯径向载荷作用时，钢球与套圈呈四点接触，在纯轴向载荷作用下，钢球与套圈为两点接触，可承受双向轴向载荷。
该种轴承还可以承受力矩载荷，兼有单列和双列交界处球轴承的功能。
此种轴承只有形成两点接触时才能保证正常工作。
但一般适用于纯轴向载荷或轴向载荷大的合成载荷下呈两点接触的场合，这种轴承极限转速高，适合高速运转场合。
四点接触球轴承的内圈(或外圈)由两个半圈精确拼配而成，而其整体外围(或内圈)的沟曲率半径较小，使钢球与内、外圈在四个“点”上接触，既加大了径向负荷能力，又能以紧凑的尺寸承受很大的两个方向的轴向负荷，并且有很好的两个方向的轴向限位能力，因为它的轴向游隙相对较小，而其接触角(一般取为35°)又较大．这种轴承的允许转速也很高，并且运转平稳，其双半圈又可从整套轴承中取下分别进行安装，这种轴承多用在发动机中，在较高的转速下承受很大的径向负荷和轴向负荷。
轴承的装配与检验对轴承的性能影响很大，所以，本文对轴承装配的一般工艺过程、轴承零件的检验方法和接触角的测量设备做了分析，并重点分析了接触角的变化对轴承性能的影响。
关键词:设计，加工, 工艺，装配, 检验Four contacts the ball bearing the design、the main processing craft analysis and to the installation error influence ABSTRACTFour contact ball bearings for the separation-bearing, is a two-way can withstand axial words and the angular contact ball bearings. Its much, this the axle bearing permission rotation ratehigh, and works it's n.Keywords Design , treating , handicraft , assembling , checkout目录前言 (4)第1章四点接触球轴承的设计 ...................... 错误！未定义书签。
四点接触球轴承接触特性研究
97中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2020.04 （下）1 四点接触球轴承构造和优点四点接触球轴承是一种分离型轴承，这种轴承的内圈沟道和外圈沟道是一种桃形的界面，在受到荷载作用时，接触角会发生变化，其接触面呈现为四点接触。
以负游隙四点接触球轴承为例，四点接触球轴承由于具备同时承受轴向载荷、径向载荷和倾覆力矩的特性，能有效消除轴承内部游隙，进而在承受荷载时能大大减少变形，提升刚度，并减轻自身体积和质量，在一些对运转速度要求较高、部件体积小的机械设备中应用较为广泛。
2 影响四点接触球轴承的接触特性因素在实践中，四点接触球轴承的内部构造对其接触特性影响较大，具体从以下几点展开分析：2.1 游隙值对四点接触球轴承的接触特性影响四点接触球轴承游隙值的大小对接触角有重要影响。
在设计时，应严格控制影响游隙值的因素。
沟道的接触点直径、沟道曲率半径误差和处于同一套圈的内外沟道之间曲率的一致性都对游隙值产生重要影响。
因此，只有严格控制内外沟道的加工误差，减少对钢球与沟道接触位置的影响，保证接触点直径稳定，才能保证合套率、游隙值和最终的接触角正确。
控制好游隙值还有助于减少沟曲率误差造成的接触点位置变化，使轴承的实际接触角大小更稳定，进而使得内部的载荷分布更合理。
以负游隙四球轴承为例，由于负游隙无法由仪器直接测出，受空间限制，只能通过装配小尺寸球，建立一个将轴承处在正游隙值状态的理论模型中进行仿真计算，具体模型如图1所示。
图1 球径变化对四点接触球轴承游隙的影响在这一模型中，设定轴承内外沟道的垫片角都为β，将小尺寸适配球置于其中时测得的径向游隙值为G t ，而实际装配用球与适配用球之间的直径之差是W D ∆，则这两种装配用球导致的轴承径向游隙值变化如图1所示，具体的变化量如公式（1）所示：四点接触球轴承接触特性研究高丽（新疆铁道职业技术学院，新疆 哈密 839000）摘要：四点接触球轴承被广泛应用于高速旋转机械设备，本文主要分析了游隙值和摩擦力矩对设备的接触损耗影响，进而排查轴承设备受损原因，进一步优化四点接触球轴承接触特性。
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剖析四点接触球轴承的构造原理
轴承最主要的就是承受的能力，而四点接触球轴承就完全可以令这个受力就得轻松多了。
为什么会这样说？就算我们不了解四点接触球轴承的构造原理，但我们也可以从字面的意思来理解，首先我们可以看下四点这两个字，四点可是比普通的轴承多的。
接着我们再看下接触，是有四个点接触，那么比普通轴承的接触点又多了，这些都是可以从字面上理解到的信息。
现在我们从四点接触球轴承的构造原理去剖析下为什么能令轴承的受力变得轻松？是这样的，因为四点接触球轴承是一套可承受双向轴向载荷的轴承，并且当无载荷或是纯径向载荷作用时，钢球和套圈呈现为四点接触。
当轴承有载荷的时候，四点接触球轴承可以双向地去承受，这个比普通的单向承受有明显的优势。
而当无载荷或者是单向载荷的话，它可以发挥它的最基础功能，做到四点接触去化解这个载荷，绝对不让载荷过重令到轴承出现磨损或者磨擦过大的结果。