角接觸球軸承保持架引導方式的理解與設計誤區

宋如英

(洛陽軸承研究所有限公司)

1、 國內外對“引導”的理解

目前，國內軸承行業上常說的保持架設計有三種引導方式：外引導、內引導和滾動體引導。現行標準和軸承專業教材中對這三種引導方式并沒有明確的定義，依據多年行業經驗，傳統意義上的“引導”可以理解為由“誰”帶動保持架。

圖1  角接觸球軸承示意圖

其中：

D₂：軸承外圈小內徑；

d₂：軸承內圈外徑；

D_c1：保持架內徑；

D_c：保持架外徑；

D_w：滾動體直徑；

b：保持架兜孔直徑。

以直兜孔酚醛層壓布管保持架的角接觸球軸承為例（見圖1），對保持架三種引導方式可以理解為：

1） 滾動體引導：即，保持架在軸承運轉過程中僅兜孔和鋼球存在碰撞和摩擦，而保持架其他部位不會與軸承其他零件（內/外圈、密封圈）接觸。

2） 外引導：即,保持架在軸承運轉過程中，除了兜孔和滾動體碰撞外，軸承外圈小內徑與保持架外徑可能會接觸。

3） 內引導：即，，保持架在軸承運轉過程中，除了兜孔和滾動體碰撞外，軸承內圈的外徑與保持架內徑可能會接觸。

查找國外樣本，FAG、NSK等公司也出現過“滾動體引導”和“外引導”的敘述， GMN、NSK等公司確實也有“保持架外引導”之說。國外一些公司樣本上所謂的“保持架外引導”產品，實物測量的結果卻絕大多數還是符合我國對“滾動體引導”的理解，絕非是行業上常規理解上的外引導，實測結果見表1。

表1  國外各公司軸承引導間隙實測值

除了無保持架的滿裝球和滿裝滾子軸承外，為了運轉過程中滾動體不互相碰撞，軸承都需要保持架將滾動體隔離開來，也就是說保持架的主要作用是隔離滾動體。毫無疑問，任何軸承的保持架應都是由滾動體帶動保持架進行旋轉，可以說，所有軸承的保持架都應該是“滾動體引導”。

根據軸承使用工況的不同速度要求（超高速、中速、低速），可以在角接觸球軸承設計中調整保持架中徑（D_cp），實現滾動體引導下的偏外設計、居中設計和偏內設計——高速超高速軸承取偏外設計，中速軸承取居中設計，低速軸承取偏內設計。

2 、角接觸球軸承“引導”設計誤區

傳統的角接觸球軸承設計中，內圈引導的保持架，保持架與內圈引導擋邊引起的摩擦力矩的方向同保持架的旋轉方向相同，外圈引導的保持架，由引導擋邊接觸所引起的摩擦力矩方向與保持架旋轉方向相反。不管是“外引導”還是“內引導”，都會產生一個與軸承驅動力相反的摩擦力，對抗是必然的，這個摩擦力是干擾保持架正常旋轉的阻力，影響保持架的正常穩定運轉也就不可避免，最終導致軸承摩擦聲、渦動和軸心軌跡的不穩定。行業內很多設計人員錯誤的將角接觸球軸承所用酚醛層壓布管直兜孔保持架設計成所謂的“外引導”方式，其振動值遠遠大于國外同類產品。

總而言之，任何軸承保持架，除滾動體外，其他零件（內圈、外圈、密封圈、防塵蓋等）在軸承運轉過程中是不允許和保持架接觸的，這是角接觸球軸承設計中應遵循的一個基本準則。

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