双向推力角接触球轴承设计初探.pdf

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双向推力角接触球轴承设计初探

叶瑞召!，李旗号!，李广文"
（!#合肥工业大学机械工程学院，安徽合肥"$%%%&；"#皖北铅业有限责任公司，安徽淮北"$’!%%）

摘要：从设计角度初步研究了双向推力角接触球轴承的装球数及其约束条件，并利用赫兹理论和弹性力学原
理，从双向推力角接触球轴承的受力状态出发，研究了双向推力角接触球轴承的接触角变化，提出了确定双向
推力角接触球轴承实际工作接触角的方法，最终找出确定套圈挡边直径的方法。
关键词：双向推力角接触球轴承；装球数；挡边直径；接触角
中图分类号：()!$$#$$!；()!"$#*文献标识码：+文章编号：!%%%,$-.（""%%$）%’,%/,%*

双向推力角接触球轴承（如图!）是为机床主比较深入的研究。
轴而特别设计的高精度轴承，由一个座圈、两个轴双向推力角接触球轴承在设计时，应确保轴
承轴向承载能力最大，除考虑球组节圆直径、球
径、球数、轴圈沟径、座圈沟径曲率半径等主参数
外，还应针对双向推力角接触球轴承的特点考虑
其他因素。

!钢球数
双向推力角接触球轴承有两列钢球，下面分
析计算的是单列球数。钢球分布在以!"#为直

图!

圈以及两列钢球和保持架组成，它与相应系列的
双向圆柱滚子轴承配套使用，能够承受双向轴向
载荷，具有.%0接触角，与配对角接触球轴承相比
轴向刚度高，在实际应用中，只需改变轴向隔圈宽图"
度，而不用改变轴径和轴承座尺寸，双向推力角接径的圆上，如图"，有
!"!"!!
触球轴承就可以与配对角接触球轴承互换使用；(!)1(!),"2!2!345
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与推力球轴承相比较，装配在双向推力角接触球
!"
轴承中的钢球直径小，球数多，离心力影响相对要6(!)
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小，更利于高速旋转。针对双向推力角接触球轴式中钢球组节圆直径
!"#
承的一系列优点，有必要从设计上对该轴承进行钢球在球组节圆平面内对应的半
!
圆心角
收稿日期："%%",!!,!!钢球直径
!"
作者简介：叶瑞召（!&.$,），男，合肥工业大学机械工程学对上式进行整理后得
院硕士研究生，长期从事大型轴承特别是轧机轴承的研
!
究和开发工作，发表论文多篇。现为洛阳研究所高级工578!!6"
""!"#
程师。万方数据
叶瑞召等：双向推力角接触球轴承设计初探·:·

因为很小，所以有将式（）代入上式后有
!!"#!

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式中保持架相邻两兜孔间最小壁厚
如果在!"#为直径的圆上布满钢球，则钢球()
数为)保持架厚度（如图3）
保持架兜孔直径
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!!#轴承名义接触角，#%4/5
!!"#
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实际情况是，双向推力角接触球轴承由于结
构限制采用实体悬臂兜孔保持架，保持架占有一
定空间，实际装球数为

!!"#
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式中$实际装钢球数
与装球数有关的系数
&’
由于采用实体悬臂兜孔保持架，所以应对保
持架相邻两兜孔间最小壁厚进行限制，两兜孔
()
间最小壁厚不能太小，因此，在保持架设计过图3
()
程中，应对保持架两兜孔间最小壁厚(进行验
)#轴承挡边直径设计
双向推力角接触球轴承是主要应用在机床主
轴上的高精度轴承，它的应用场合决定它一方面
要具有高精度，另一方面它应该有比较长的寿命，
因此，除正常设计、加工好沟形、沟道外，设计好档
边、使挡边不至于过早疲劳失效至关重要。
双向推力角接触球轴承轴圈和轴的配合以既
没有间隙，又没有过盈的状态为目标（6-.78+
6-.7），座圈与外壳孔的配合为间隙配合，因此，不
必考虑由于安装而形成的接触角变化，仅考虑在
外力作用下引起的接触角变化。
图&
双向推力角接触球轴承在预载荷!作用下
算，如图&，在"*+,中.
##两轴圈相对于座圈产生同样的轴向位移，在纯
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*+#%(!)’(!)(
#"##"#轴向载荷作用下，轴承两轴圈相对于座圈沿
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!!轴承轴向移动距离，一轴圈相对于座圈轴向位
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移为
整理上式得$!
（）
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*+%!,-.!#（!）
"##在另一轴圈相对于座圈的轴向位移为
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式中*+相邻两球中心距
%(（&）
球组节圆平面内，相邻两球间对应$#$#$.
!#这里仅考虑的状态（如果，
的圆心角!.9!#!.$!#
则），将（）式和（）式相加得到
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由"*+,$#"*$+$,$得
（）
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()’"-/01!"#2*+,#(/01)
万方数据!轴承的总载荷应等于外推力载荷
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