齿轮箱中圆锥滚子轴承游隙的应用问题研究

摘要 圆锥滚子轴承在齿轮箱中的应用非常广泛，如何确定轴承的游隙以及如何调整轴承的游隙，成为设计者和装配工人应该解决的关键问题，本文对此进行了研究。

关键词 圆锥滚子轴承；游隙 ；

中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）111-0000-00

1 概述

圆锥滚子轴承（以下简称圆锥轴承）可以承受较大的径向载荷，同时也可以承受一个方向的轴向载荷，并且能够限制齿轮轴相对齿轮箱在一个方向的轴向位移，所以，圆锥轴承在齿轮箱中的应用非常广泛。1988年以后，我国颁布的ZBJ19004-88《圆柱齿轮减速器》 和ZBJ19026-90《圆锥圆柱减速器》中，大部分减速器应用圆锥轴承。国外一些知名公司如FLENDER、SEW等生产的标准系列减速器也大多应用圆锥轴承。

圆锥轴承在承受径向载荷作用时，由于自身的结构特点，轴承内部会产生附加轴向力，所以，就需要有一个等量的反向作用力来与之平衡，所以，这类轴承必须与另外一个轴承或者是成组轴承的方式使用。如图1所示，

a 面对面配置

b 背对背配置

c 成组配置

图1 圆锥轴承使用方式示意图

2 装配特点

轴承是齿轮箱重要的部件之一。大多数轴承是整体式轴承，轴承在出厂时内部游隙就已经由供货厂家调整完毕，设计者在选用轴承只要将要求的内部游隙提供给供货厂家即可。现在，大多数轴承厂生产的轴承，游隙的范围值已经形成标准系列化，用户只要选择相应的游隙系列即可。这样，轴承的选用变得非常方便快捷。安装时，装配工人只要将轴承直接热装到工作轴上固定好即可。

圆锥轴承不同于其他种类的轴承，是分离式轴承，即轴承的内组件（有滚动体、保持架和内圈）和外圈可以分离。所以，这类轴承在装配时也有别于其他类型的轴承，轴承的内组件和外圈分别安装。而且，轴承的游隙是由设计者根据实际工作情况，精确计算出一个游隙的范围值。安装过程中，装配工人按照所规定的游隙范围值，调整轴承的内部游隙以达到预期满意的工作状态。

3 游隙的计算

对于圆锥轴承来说，所谓游隙，就是内组件与外圈之间的相对可移动量。径向可移动量为径向游隙，如图2所示r；轴向可移动量为轴向游隙，如图2所示a。轴向游隙和径向游隙满足的关系。

图2圆锥轴承内部游隙示意图

轴承在运转过程中的游隙（运转游隙），由于轴承配合以及内外圈温差的原因，一般都图2 圆锥轴承内部游隙示意图

比安装时的游隙（初期游隙）小。理论上讲，轴承在正常稳定运转时，稍带负的运转游隙是最佳的，这时轴承的寿命为最大。但是，要是想保持这种最好的工作状态，是非常困难的。因为，随着使用条件的变化，轴承的负游隙会相应的增大，这样，轴承就很容易被挤死，即滚动体转动不灵活同时伴有轴承发热，轴承的寿命也显著下降。因此，一般情况下，设计者预期设计的运转游隙为零游隙或者稍稍大于零的游隙。

根据长期以来积累的生产实际经验，轴承同齿轮箱体以及轴的配合已经基本按照一定规律执行。所以，在轴承的安装过程中，设计者提供给装配工人的游隙范围值，主要考虑的是轴承工作时的变化，也就是温度和变形对轴承游隙的影响。安装在齿轮箱中的圆锥轴承通常情况下，内组件的温度要比外圈的温度高5℃~10℃，有时根据转动轴的运动状况，温差还会更高。图1所示的圆锥轴承的轴向游隙，我们可以根据以下公式计算得出：

a面对面配置：

b背对背配置：

a温度引起的轴向游隙的减少量，毫米

dm轴承的平均直径0.5（d＋D) ，毫米

L轴承跨距，毫米

α轴承的接触角

TA， TB轴承内组件同外圈的温差

Tm轴到箱体的温差

下表为我厂给出圆锥轴承轴向游隙表

轴承内径（mm) 轴向游（μm） 允许轴承跨距（mm）

最小 最大

~80 100 200 360~600

＞80~180 160 250 550~880

＞180~225 200 300 800~1200

＞225~315 300 400 1080~1620

＞315~580 400 500 1170~2080

表1圆锥滚子轴承的轴向间隙

4 游隙的安装调整

运转游隙同轴承的寿命、温升、振动以及噪声有着密切的关系，一般情况下，如果想要获得轴承预期满意的运行状态，并且将负荷正常分配在滚动体上，轴承内部游隙的调整至关重要。对于圆锥轴承来说，轴向工作间隙过小，温升高，轴承发热；轴向工作间隙过大，摩擦和噪声增大，轴承容易损坏。

实际装配过程中，一些装配工人直接根据自己的工作经验，徒手来调整满足要求的轴承游隙。不排除有些工人确实操作能力很强，但是，总体来讲，这种方法是不科学的。下面以轴承面对面配置并且转动轴水平放置为例，介绍一种调整轴承游隙的科学方法。

图3 齿轮轴装配图

如图3所示，首先，我们要尽可能准确的创造轴承零游隙的条件。对于安装在水平轴上的轴承来说，要保证零游隙的状态非常困难，不容易实现。这是因为圆锥角、轴以及齿轮的重量使轴承外圈轴向移动，很难使滚动体的端面和挡边接触处没有间隙。为了调整，我们进行如下步骤：

1）将内组件安装到轴上，注意一定将轴承圈正确的靠在轴肩上；

2）推动外圈盖上滚动体和保持架；

3）将应该水平放置的带有轴承的轴放置在齿轮箱里；

4）安装箱盖；

5）拧紧箱盖，旋转提到垂直位置，使轴通过轴承由箱盖支撑；

6）用手转动轴并将上端面的轴承外圈向下压入它的轴承座直到轴承内所有的滚子绕它们自己的轴线转动。

现在，轴承的配置是零游隙的。轴承端盖的止口的长度A=X-S来确定，S为要求的轴向游隙。安装精加工的轴承端盖，可以用垫片，或者是调整环等。

5 结论

正常的生产运行过程中，影响轴承使用效果的因素还有很多，如油油膜以及污染物等等，合理的计算并且正确调整轴承的游隙只是影响轴承寿命的一个因素。在不影响齿轮箱的承载能力的前提下，设计者以及操作者应该想方设法来提高轴承的使用寿命，降低产品的维修成本。

参考文献

[1]FAG Kugelfischer AG著.李景贤，译.滚动轴承安装设计，北京:机械工业出版社，2003.

[2]成大先主编.机械设计手册，北京：化学工业出版社，2002.

[3]SKF 轴承综合型录.

[4]LYC 轴承产品样本.

[5]SKF 轴承保养手册.