调心球轴承的装配

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1、调心球轴承的装配调心球轴承外滚道面呈与轴承中心点一致的球面，轴承具有调心性能，名称由此而来。轴承旋转时，内圈、维持架、钢球相对于外圈轴心线可作必然程度的自由倾斜，在普通载荷 下，轴承允许的调心角为2s4，但此调心角收轴承安装位置和结构的限值。该轴承内 圈具有双列滚道，两列钢球，主要经受径向载荷，同时也能经受很少的轴向载荷，属向心轴 承结构，若经受纯轴向载荷，会使一列钢球受力，急剧降低寿命。调心球轴承主要用在由于径向载荷的作用，两头支撑而轴产生较大弯曲，或轴两头支撑 同心度不能严格保证的场合，运用当中可自动调整轴心倾斜，多用在农业机械、纺织机械、 木工机械、棍棒传送带等。11调心球轴承的结构及性

2、 能调心球轴承就其结构型式而言，应用不普遍，没有深沟球轴承那么多，但由于结构的独 特优越性，则应用于特定的场合，其常见的结构如下：(1) 圆柱孔调心球轴承10000型，见图11a)。(2) 圆锥孔调心球轴承10000K型，内径锥度1:12,见图11b)a)b)c)图11调心球轴承的主要结构形式a) 10000型b) 10000K 型(内锥孔 1：12) c) 10000K+H0000 型圆锥孔轴承可以调整内孔与轴的过盈量，若利用紧定套，则装卸更为容易，多用于传动 装置。紧定套已标准化、系列化，结构代号为H0000型与标准的圆锥孔调心球轴承尺寸相 对应，见图11c)。当内径尺寸和直径、宽度系列相

3、同时，调心球轴承与其它向心轴承相较，它们外形尺寸 相同，其结构性能的不同见表11。表11调心球轴承与深沟球轴承、圆柱滚子轴承的性能比较轴承型号性能备注额定动载荷Cr(Kn)额定静载荷Cor(Kn)油润滑极限转数(r/min)12088400具有调心性62089800不能调心N208439500不能调心从表11中数据的比较看出，调心球轴承有调心性能，可是轴承的额定动、静载荷和极 限转数都较低。12调心球轴承的主要尺寸一、外形尺寸轴承外径D、内径d、宽度B各尺寸符合国际标准化向心轴承的外形尺寸。二、轴承内部尺寸轴承内部尺寸见图12。图12调心球轴承主要尺寸1、外滚道球面直径D eD = D - K

4、 (D - d) + Q(11)式中 K、Q一为结构经验系数，取值见表12。 e表12调心球轴承K、Q系数e系列1200130022002300D-d全部全部110110KeQ00902、钢球直径DWD广 KwB -1(12)式中 Kw一钢球直径经验系数。K 按轴承直径与宽度系列组合取值，1200、1300系列时，K =； 2200、2300系列WW时，K =。W3、两列钢球中心的轴向距离GG = K X D(13)G W式中 kg 经验系数。Kg按轴承直径与宽度系列组合取值，1200、1300系列时，K =； 2200、2300系列时K =sG=arcsin4、钢球与外圈接触角a(14)a为

5、转动体与外滚道接触角，在产品图纸中给出。查轴承样本中的参数e,通过e=a反算出a近似值，a = arctanf。一般中小型调心球轴承取a=9-19，轴承宽度越大，a越大；轴承直径越大，a越小。5、钢球运动中心圆直径DcpD = （D- Dw）COSa6、单列钢球数量Z兀DZ=n5DrW成套轴承的钢球数量为2Z。钢球数量的经验公式：Z = 5xD 一 d7、内滚道曲率半径RiR = 0.54D1W8、单列内滚道沟底直径did=七D9、量内接触对角线距离d1d = D 一 2D1 eW(15)(16)(17)(18)(19)(110)例题1 1 计算1208轴承所装钢球的直径D w和数量Z剂接触角

6、a。已知其内 径 d=40mm，外径 D=80mm，宽度 B=18mm。解由式（11），查表 1 2， K =，Q=0，D = D 一 K (D 一 d) + Q = 80 一 0.25 x (80 - 40) + 0 = 70mm由式（12），K =D = K B -1 = 0.54 x 18-1 = 8.72mm按照钢球尺寸表，采用钢球直径尺寸为Dw = （11/32英寸）。由式(13)，K g =，G = K X D = 0.96 x 8.731 = 8.38mm取 G=8.4mmG W由式(14)，. G.8.4a = arcsin= arcsin= arcsin 0.1371 = 7

7、.88D - D70 - 8.731由式（15），D = (D - D )cosa = (70-8.731)cos7.88 = 60.69mm由式（16），3.14 X 60.691.15 x 8.731=18.98 r 19粒双列38粒球。w13调心球轴承的装配调心球轴承装配重点是套圈滚道尺寸分选，外圈、内圈与钢球按照径向油隙值要求而配 套，大体进程类似深沟球轴承的装配进程。一、装配进程调心球轴承装配进程如下：（1）套圈退磁、清洗。（2）分选外滚道尺寸误差。（3）分选内滚道尺寸误差。（4）维持架装于内圈上并装两列钢球，对称少装两粒球。（5）将内圈组件放在外圈中合套。（6）检查油隙。（7）补装

8、两个钢球。（8）检查回转灵活性、外观，成品查验。（9）退磁、清洗、脱水、烘干。（10）涂油、包装。二、滚道尺寸误差的分选按径向油隙配套，必需精准地分选好内、外滚道的直径尺寸误差，调心球轴承分选时比 深沟球轴承和圆柱滚子轴承要复杂，影响测量的因素较多，配套的效率较低。1、外滚道尺寸的分选外滚道分选时，测量尺寸的部位要正确，才能顺利合套。外滚道的几何形状是球形，图 13为外滚道直径测量的示用意。当测量AA截面时，应是外滚道的最大尺寸，若是以“o”为转动中心时，被测量外滚道的母线上各点距中心的距离相等，在测量指示表上反映 没有转变，由转变值则滚道表面产生现状误差，现状误差很小时，可通过换算为对I、I

9、I截面上的直径尺寸D 进行测量控制。图13外滚道球面直径测量2、内滚道尺寸的测量测量量滚道的沟底直径di两滚道沟底的对角线直径d i沟底部，见图14a)。时，仪器的固定点和活动测量支点在同一个沟底部。而测量时，仪器的固定点支在一个沟底部，活动测量点支在另一个图14b)内滚道直径测量利用仪器常见的有D914外径检查仪，大型轴承可用改装的装用仪器，测量用的尺寸标 准件由产品当选出。d 1为测量两滚道在接触对角线上的距离，位于对角两列钢球与内滚道形成的接触线上， 而d为一个滚道单一平面直径。d、d、d，三者之间的关系如下： 1 i i由式(110)知 D = d + 2D e 1W代入式(15)有D

10、= (D1 + DW )cosa由式(19)有d = D -D广(d+ Dw)csa DW即d = d cosa (1 cosa) D(111)i1W由式(14)知，G = (D - D, )sin a = (d + D )sin a由图14a，可以看出：d = d+G2d2+(d 1+Dw)2sin2即 d，= d2 + (d+Dw)2sima( 112)i i同一个轴承内圈，两种对角线直径 d 、d，二者的尺寸误差. 、Ad 有关 i1i1联，相差很小，但仍是有区别的，d 的转变必然引发d 1的转变，但. /。当以为.转变很小，接触角a无转变时，从图14b的AOO中可知：i1OO = O，

11、A cos a1O O = 1 d12 iO，A = 1 d21cos a1即d =d cosa(113)i1dd =-(114)1 cosa表12列举了几个轴承d.、 1的不同。表中显示d增减量为时， 1转变量的多少。.与刁1的相差数值，装配工人凭经验可以得出修正量。表1 2d对d的彼此影响值(d =)i1i轴承型号1209221513012303接触角a8 2 459 33 4813 3 2018 40 31cos ad 5 （mm）1 cos a5= d -d （mm）三、径向油隙与轴向油隙调心球轴承按径向油隙配套，由于结构特点，影响油隙的因素比深沟球轴承要复杂得多。 一、径向油隙配套公

12、式图15为径向油隙G和轴向油隙G的示用意。Gr/4difr*图15径向油隙与轴向油隙示意图G = D -（2D + d）（115）r eW 1D = 2D + d +G（116）eW 1 rd = D - 2D - G（117）1 eW r按尺寸误差计算D = 2AD +Ad +G（118）d -D - 2D - G（119）D = !（-d -G ）（120）式中 D 一外滚道球面直径误差；d 一内滚道接触对角线距离误差;1 D W 一钢球直径误差。公称内径 d(mm)2组0组3组4组5组超过到minmaxminmaxminmaxminmaxminmax6102961712251933274

13、21014210619132621353048141831282115282337325018244141023173025393452243051611241935294640583040618132923403453466640506191431254437575071506572116363050456962886580824184035605483761088010092722484270649689124100120103125565083751141051451201401038306860100901351251751401601544358070120110161150210单

14、位：Pm表13、表14别离列出了圆柱孔和圆锥孔调心球轴承的径向油隙值。表13圆柱孔调心球轴承径向油隙表14圆锥孔调心球轴承径向油隙公称内径 d(mm)2组0组3组4组5组超过到minmaxminmax超过到minmaxminmax18247171326203328423755243092015282339335044623040122419352946405952724050142722393352456558795065183227474161568073996580233935575075699891123801002947426862908411610914410012035565081

15、7510810013913017012014040686098901301201651552051401604574651101001501401911802402、轴向油隙从图16的几何关系中可以找出轴向油隙G 与径向油隙G的关系式。单位：Pm图16轴承油隙关系图内圈固定，处在中心位置为时，0钢球同外滚道接触点为A，接触角为a, 0为钢 1球中心，0、0、A三点共一直线。而外圈中心在点0 处，位于一个极端位置。 1由于装配后由径向油隙G，测量时让外圈向另一极端位置移动。当外圈中心抵达点0时，外滚道球面位置如虚线所示，恰好走过一半的轴向位移量（即轴向油隙），其虚线与实线的轴向位移量是0.5G，

16、图中0 C垂直于中心连线0 0，。 a10A = d + D2 i w0 A =1Di 2 w0,0 = 2 G0 0 = 0A - 0A =1 d + D - dw = l（d + D）ii 2 i w 22 i w0，0 = 2D-2D广2(D -DW)在0C0 中：0C = 00 sin a = di+ DW sin aii20Ci二00cos a =d + Diw cos a2在0i C0，中 0，C =O)2_ (0C )2d 1+DW COS a )22Rd+DW)cosa G = OO = OfC - OC2=2J(D厂DW)2一虹+DW)cos a _ (d 1 + DW) s

17、in a L(d + D )sina1 W G-l（De-DW）2 -将式（117 ）代入（121）有td：=式中G 一径向油隙；G 一轴向油隙；ad 1+DW )cos(121)DeDW-Gr)C0Sa -(D -Dw-E f)D - D 2=，(e W)-(=2( De - DW )2 -D 实际或实测外滚道直径，已包括径向油隙的数值在内; eD 一钢球直径； Wa一接触角。例题 12 计算2206轴承的轴向油隙。已知：接触角a =14 45 53，实测D =，钢球Dw=,径向油隙值G =54.9-7938-001)cos14O4553解按照公式(122)：G(54.9-7.938)2-(

18、54.9 7.938 0.01) sin144553”(46.962)2-(46.952x0.967)2 -46.952x 0.2549=0.033mm例题1 一3已知某轴承：接触角a=8 2 45，。广，合套径向油隙G =。当Q实测D广，实测D =，试计算两种情况下的轴向油隙值。解按照公式（122）：Q D =74.50mm 时G =(74509525)2_1(74.509.5250.02)cos8545-(74.50 9.525 0.02) sin8545”= ：(64.97)2(64.955xcos8245)2-64.955 x s。*，=0.123mm可以看出径向油隙与轴向油隙比值G

19、/G约为1： 6。 r a。D =74.53mm 时G = (74.53-9.525)2l(74.539.5250.02)cos8o5f45，-2 a %-(74.53 - 9.525 - 0.02) sin8545”=(64.005)2 (64.985xcos8245)2 - 64.985x sin82,45=0.141mm可以看出径向油隙与轴向油隙比值G /G约为1： 7。ra由于调心球轴承外形尺寸系列及接触角的不同，不同型号轴承的径向油隙和轴向油隙的 对应关系各不相同。同时，同一种轴承型号由于外滚道D e尺寸的转变，即便相同的径向油 隙，轴向也转变和相差也较多。四、轴承合套目前许多厂家以

20、轴向油隙测量来控制径向油隙进行合套，不同厂家情况不同，对应的轴 向油隙仪器不同，不同较大。因为轴向油隙仪器不是国际或国家标准，由此引发许多质量异 议，建议轴承厂家还应以径向油隙测量为准进行合套，也符合标准和实际应用。轴承合套时其维持架在两列钢球相对应处少装两个球，有利于把内圈组件放入外圈中。 装入后要检查内圈组件的转动灵活性，必需保证内圈组件的轴心线可与外圈轴心线在任意倾 斜角度下也转动自如。如不合格时，则应改换外圈或内圈组件，并保证径向油隙合格。检查 合格后，将同套轴承的钢球装足。例J题14装配某调心球轴承，已知：G =s， Dw=，=+，求应选 配的外圈滚道直径误差是多少？解计算径向油隙平

21、均值G = Gmin + Gmax = 6 + 况6 = 0.026mmrn22按照公式(118)：D - 2D +d + G =2 ( - 0.005) + 0.015 + 0.026 - +0.031mmrn合套时外圈滚道直径尺寸误差 D的范围应在+S+之间。例题15 装配2314K轴承，库中存有外衣滚道尺寸误差 D广+，内套滚道 接触对角线尺寸误差刁=+，要求组装成大体组径向油隙，求应装的钢球直径尺寸误差是 1多少？解查圆锥孔调心球轴承径向油隙表，内径70mm大体组径向油隙G=s，G =，油隙散差，由式(120) d ?-G + 0。3 + 0.05)-0.046 -0.066 _0 0

22、33mm w e*22 . mm应装钢球的直径误差 D 在s0.028mm之间。 14调心球轴承的装配技术质量分析调心球轴承按径向油隙配套，影响因素很多，不仅有内、外滚道的直径误差，还有滚道 形状、滚道位置等等因素，各因素彼此影响，较为复杂。主要因素有：(1) 外滚道的球面曲率，特别是对角线方向直径的误差及形状误差。(2) 内滚道的两滚道的直径误差，对角线方向直径误差。(3) 径向平面两内滚道中心位置误差。(4) 内滚道曲率半径的误差剂形状误差。一、形状公差的测量分析图17为球面外滚道的几种形状误差，其中h 0.5B，R - 0.5D，h，为 eee e实际球面中心高度，R 为实际滚道曲率半径

23、。球面中心位置误差九的测量有两种方式：eha)b)c)图17球面外滚道形状误差Rea)heNhe (中心位置偏移)b)Re,IIdia)b)Ga/2图19外滚道Re与油隙图18内滚道形位公差(3) 两滚道直径之差，指一个滚道的直径尺寸对另一滚道直径尺寸的相差值。即在I I 断面直径与II II断面直径测得直径之差，见图18b)。两滚道直径之差对分选尺寸的精 度性影响较大，更影响配套后的质量。(4) 内滚道曲率误差。二、影响装配后轴承径向油隙的因素一、外圈滚道球面直径误差按照滚道直径误差，按径向油隙计算以后合套。可是，若是尺寸误差分选时不精准，外 滚道直径误差将直接影响油隙的转变，通过例题13的

24、计算可以看出这一点。2、外滚道球面曲率误差从图19中，实际球面曲率半径若是R R，不等于外滚道直径之半时，按径向 油隙合套，当径向油隙值恒定，实际外滚道球面曲率半径人过大时，则G 也小。这使 按照外滚道直径计算配套径向油隙值与实际不相符合，而对轴向油隙检查转变值更大，更不 准确。3、两内滚道中心距从图1-10中，在外更大尺寸和钢球一按时，两滚道中心距G 值偏大时，d 增大使 径向油隙减小，而当G 值误差偏小时，d 减小则可增大径向油隙，这表明两内滚道中 心距G 影响到径向油隙，而对于轴向油隙影响更大，是&误差的2倍以上。同时两滚道中心距G也关系到转动体与外滚道的接触角，若是&较大，实际接触 角

25、与理论接触角相差较大。读者可以先设定一个仔，通过公式（14）计算出接触角a 的转变范围，再按照公式（122）进行在必然径向油隙条件下轴向油隙的转变范围的验算。针对这种情况，若是在装配进程中发现油隙值与分选测量计算出入很大时，可以先分析 内圈的两滚道中心距的尺寸状态，若是实尺寸散差较大，为了提高装配效率，可以把两滚道 中心距分成较大、正常、较小三组以后，再合套。4、两滚道直径尺寸之差图111表明，当内圈的两滚道直径d尺寸不相等时，径向油隙一列大一列小。在测 量两滚道的接触对角线直径d 1相等时，不必然能控制住两个滚道直径d .也相等，由式（1 11）也可以看出。因此按对角线直径d 1误差配套，但

26、如果是两个滚道直径d.不相等， 则双侧径向油隙也不相等，实际上轴向油隙也会出现不正常。图111内滚道两直径之差三、常见的装配质量问题分析调心球轴承常见的装配质量问题剂分析见表15。序号质量问题原因分析1噪音较大1、保持架兜孔轴向外移，弯爪位置和形状不当。2、保持架定心性不好，转动中摩擦较大，并接触轴承内、外圈。2回转不灵活1、轴承的滚道表面有伤。2、轴承内部有污物和油脂。3、保持架兜孔中心内移、弯爪卡球较紧。4、兜孔与钢球的间隙过小。5、保持架的兜孔边缘有毛刺。6、配套时油隙过小。7、钢球中混有大球。3调心性能不好1、外滚道球面曲率影响。球面曲率过大，内调心离开正位时过 松，窜动量过大，当球面

27、曲率过小时，内圈在正位良好，当 离开正位稍有倾斜时就不灵活，甚至由夹球的可能。2、冲压型保持架兜孔的弯爪过长，接触外滚道。保持架兜孔轴 向外移量过大。3、如果按轴向油隙控制配套，当外滚道球面曲率过大，内圈两 滚道中心距过大，使径向油隙过小，结果调心性不好。4、轴承内部较脏，有污物。5保持架有毛刺。4回转中钢球脱落保持架弯爪没有到位或由于把钢球装入兜孔中冲压保持架变 形，兜球爪没复位，没有挡住钢球。5装配时径向油隙合格率低1、在检查油隙时，出现轴向油隙过大、过小，径向油隙与轴向 油隙不成正常比例关系，甚至轴承的基面与非基面油隙都不 相等。2、保持架变形。3、保持架兜孔轴向位置不正。4、保持架兜球

28、爪过长，有毛刺。5、装有混乱尺寸偏差钢球。6、外滚道、内滚道曲率不好，对角线直径相差较大，内滚道中 心距超差，两滚道直径相差较大。7两滚道的超差偏差分选不精确。结调心球轴承的装配，由于其零件形状位置的特点，若是在工序间加工时不能有效控制， 将会给装配带来很大的被动。调心球轴承的装配先进行套圈的滚道尺寸分选，依据径向油隙 合套，而影响径向油隙的因素较多。用两内滚道沟底对角直径的测量代替钢球接触对角直径 的测量，存在必然的误差。调心球轴承的轴向油隙与径向油隙之间有必然的关系，这种关系 受滚道和钢球尺寸的影响很大，就是同一种规格的轴承，其轴向油隙与径向油隙的比例也不 肯定。调心球轴承的维持架在提交装配前已经成型，装配时再也不加工，维持架兜孔对钢球有 必然的锁量，可以直接装入钢球而轴承不散套。调心球轴承应用的场合不多，利用精度一般 要求不高，经受能力也不大，这取决于轴承的结构特点。