一种四点接触球轴承滚动体球径的选配方法与流程

本发明涉及一种四点接触球轴承滚动体球径的选配方法。

背景技术：

四点接触球轴承是具有桃形沟道截面的分离型轴承，其内圈、外圈和钢球之间形成四个接触点，能在较高的转速下承受很大的径向负荷和轴向负荷，并且运转平稳。但是四点接触球轴承的加工及选配难度大，在实际的生产过程中，由于加工误差、测量及装配等技术的限制，实际的装配过程中会通过调整滚动体的尺寸偏差来控制轴承的游隙范围。对于深沟球轴承、角接触球轴承等普通轴承而言，其游隙G_r可以用公式来表示，式中，D_e表示外圈沟底直径，d_i表示内沟底直径，D_w代表球径，代表球径偏差，从式中可以看到，游隙与球径偏差之间为负相关的直线关系，球径增加游隙减小部分企业在四点接触球轴承的游隙调整中也采用上述公式进行粗略推算，结果表明粗略的推算值与实际情况相差较大，游隙的变化量与球径偏差并不呈直线型的对应关系，究其原因在于测量游隙时，钢球与沟道的接触点并不是沟底最大直径处，当沟道参数及形状固定不变时，球与沟道之间的接触点会随球径的不同而变化，从而导致实际游隙产生变化，严重影响产品质量及生产进程。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种四点接触球轴承滚动体球径的选配方法，以选取不同设定游隙值所对应的滚动体。

为实现上述目的，本发明四点接触球轴承滚动体球径的选配方法的技术方案是：一种四点接触球轴承滚动体球径的选配方法，包括以下步骤：1)设定外圈沟道圆弧工作段的曲率半径R_e，设定外圈沟道圆弧工作段的曲率半径R_i，四点接触球轴承标准滚动体的公称接触角α，获取总游隙为0的标准滚动体的球径D_w；2)获取非标准滚动体与外圈的游隙2a与非标准滚动体的球径D的关系式一，获取非标准滚动体与内圈的游隙2b与非标准滚动体的球径D的关系式二；关系式一通过以下公式得出；X₀²+(Y₀-a)²＝(D/2)²(2)，(D/2)/R_e＝X₀/(X₀+e₁)(3)，e₁＝(R_e-D_w/2)·sinα(4)，e₂＝(R_e-D_w/2)·cosα(5)；关系式二通过以下公式得出；X₀²+(Y₀-a)²＝(D/2)²(7)，(D/2)/R_i＝X₀/(X₀+e₁)(8)，e₁＝(R_i-D_w/2)·sinα(9)，e₂＝(R_i-D_w/2)·cosα(10)；3)设定总游隙G_r，根据关系式一、二以及总游隙G_r与2a、2b的关系式G_r＝2a+2b得出非标准滚动体的球径D。

本发明的有益效果是：找出了滚动体球径与游隙之间的特定关系，游隙和滚动体球径一一对应，能够准确找出不同游隙所对应的滚动体球径，提高轴承的装配效率和装配质量，提高四点接触轴承的装配成品率。

附图说明

图1为本发明四点接触球轴承滚动体球径的选配方法实施例中接触变化示意图；

图2为本发明四点接触球轴承滚动体球径的选配方法实施例中游隙变化示意图；

图3为本发明四点接触球轴承滚动体球径的选配方法实施例中辅助三角形的示意图；

图4为本发明四点接触球轴承滚动体球径的选配方法实施例中游隙与球径的关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的四点接触球轴承滚动体球径的选配方法的具体实施例，一种四点接触球轴承滚动体球径的选配方法，包括以下步骤：1)设定外圈沟道圆弧工作段的曲率半径R_e，设定外圈沟道圆弧工作段的曲率半径R_i，四点接触球轴承标准滚动体的公称接触角α，获取总游隙为0的标准滚动体的球径D_w；2)获取非标准滚动体与外圈的游隙2a与非标准滚动体的球径D的关系式一，获取非标准滚动体与内圈的游隙2b与非标准滚动体的球径D的关系式二；关系式一通过以下公式得出；X₀²+(Y₀-a)²＝(D/2)²(2)，(D/2)/R_e＝X₀/(X₀+e₁)(3)，e₁＝(R_e-D_w/2)·sinα(4)，e₂＝(R_e-D_w/2)·cosα(5)；关系式二通过以下公式得出；X₀²+(Y₀-a)²＝(D/2)²(7)，(D/2)/R_i＝X₀/(X₀+e₁)(8)，e₁＝(R_i-D_w/2)·sinα(9)，e₂＝(R_i-D_w/2)·cosα(10)；3)设定总游隙G_r，根据关系式一、二以及总游隙G_r与2a、2b的关系式G_r＝2a+2b得出非标准滚动体的球径D。

该方法的推导过程如下所示，如图1至图4，1为外圈，2为标准滚动体，3为第二滚动体。本实施例中的标准滚动体球径D_w为10.319，轴承内圈沟道的曲率半径R_i为5.37，轴承外圈沟道的曲率半径为R_e为5.37，标准滚动体与轴承外圈沟道的游隙为0。

如图1所示，标准滚动体2与外圈1的接触点为点A和点B，如果更换球径较小的滚动体，即更换为第二滚动体3，则与外圈1的接触点为点C和点D，同时第二滚动体3的球心更加接近外圈1。反之，若更换球径大于标准滚动体的滚动体，则接触点向图示1的下方移动，同时滚动体的球心远离外圈。

如图2所示，建立坐标系，以轴承的轴向为X轴，径向为Y轴，图中弧AB是轴承外圈桃形沟道的一部分，同时也是圆O′的一部分，圆O为标准滚动体在坐标系中的投影，圆O′和圆O相切与点E，即滚动体与外圈沟道在点E处相接触。本实施例中，标准滚动体2的公称接触角为45°，以滚动体球心为坐标系原点，则圆O′的圆心为(-e，-e)，此时圆O′可以用公式(1)：来表示，其中e为45°公称接触角时外圈弧形工作段所在的圆心与原点在X轴上的距离，同时也是在Y轴上的距离，由于公称接触角为45°，在X轴上的距离和在Y轴上的距离一样，

当滚动体更换为球径较小的第二滚动体3时，滚动体的圆心沿Y轴方向向上移动a，此时第二滚动体3与外圈的切点变为点E′，第二滚动体3在坐标系中的投影为圆O″。则此时的滚动体中心O″为(0，a)，圆O″可以用公式(2)：x²+(y-a)²＝(D/2)²，其中D为第二滚动体3的球径。

为求解圆心的变动量a，建立如图3所示的辅助三角形，在直角三角形O′E′F中，设E′的坐标为(X₀，Y₀)，则根据相似三角形的原理，O″E′/O′E′＝O″G/O′F,则得出(D/2)/R_e＝X₀/(X₀+e)。由于点E′位于外圈沟道上，点E′的坐标同时符合公式(1)和公式(2)，将E′点的坐标(X₀，Y₀)代入公式(1)和公式(2)中，即可得出E′点的坐标(X₀，Y₀)和移动量a。第二滚动体的游隙变动量为MN，计算能够得出MN＝2a，因此，第二滚动体的游隙变动量为2a。由于游隙变动量是以标准滚动体作为参考的，而标准滚动体的游隙为0，则第二滚动体与外圈沟道的游隙为2a，而根据上述的公式，能够得出a与D之间的关系，即可以得出不同球径时滚动体与外圈沟道的游隙数值。若滚动体的公称接触角不为45°时，此时定义e₁为标准滚动体的圆心与外圈沟道圆弧工作段的圆心在X轴方向上的偏距，e₂为标准滚动体的圆心与外圈沟道圆弧工作段的圆心在Y轴方向上的偏距，e₁和e₂同时满足e₁＝(R_e-D_w/2)·sinα，e₂＝(R_e-D_w/2)·cosα，其中α为四点接触球轴承标准滚动体的公称接触角。

同理能够得出不同球径的滚动体与内圈沟道之间的游隙2b，在求解滚动体与内圈沟道之间的游隙2b时，将上述各公式中的R_e更换为R_i即可。则四点接触球轴承的游隙为2(a+b)。

根据上述的推导过程能够推导出四点接触球轴承球径选配方法中的各公式，而在实际使用过程中，通常是已知滚球内圈、外圈沟道的曲率半径和公称接触角，根据已知滚球内圈、外圈沟道的曲率半径及公称接触角能够得出标准滚球的球径，根据上述的公式能够得出游隙设定值不同时，非标准滚球的球径大小，能够快速的选取出符合生产要求的非标准滚球。

按照上述的选配方法，在D_w、R_i、R_e取值不变的情况下，改变接触角α和总游隙G_r的取值，可以得出图示4中的多种组合情况下的滚动体球径D的具体数值结果，在该表中2a和2b值未显示，是因为通过上述选配方式中的公式虽然可以获得2a和2b值，但该数值为中间值，对于轴承的设计与生产没有实际用途。经过试验检测，该选配方法切实可行，能够顺利的进行轴承的制造和装配。

在本发明的其他实施例中，各参数的可以根据需要进行设定。