圆锥滚子轴承球基面与大挡边接触和轴承寿命关系

在设计圆锥滚子轴承时，轴承滚子球基面与挡边的接触状态和存在的问题，都会影响到轴承的使用寿命，下面小编告诉大家可以从轴承滚子球基面与大挡边接触存在问题和接触的状态进行分析。

1、圆锥滚子球基面与大挡边接触中存在的问题在大锥角圆锥滚子轴承中，内圈滚道、外圈滚道和滚子外径 3 个表面主要承受径向负荷，理论上处于纯滚动状态。本文所研究轴承的外圈滚道母线与轴心线之间的夹角约为 α = 25° ～ 29°，故称其为大锥角圆锥滚子轴承。该种轴承承受轴向负荷的能力高于一般圆锥滚子轴承，主要用于承受以 1 个方向的轴向负荷为主的径向、轴向联合负荷。

常规圆锥滚子球基面的设计与加工方法，没有满足圆锥滚子轴承的使用寿命要求。主要问题和现状( 如图 1 所示) 有：

 (1) 内圈大挡边表面及滚子球基面磨损不均匀，滚子球基面 SR 值散差大；

(2) 轴承使用过程中常常出现异常温升现象；

(3) 大锥角圆锥滚子球基面与内圈大挡边接触位置异常，接触位置时而出现在内圈大挡边外侧与滚子球基面的穴径边缘之间，时而出现在内圈大挡边内侧与滚子球基面径向倒角边缘之间，即滚子球基面与内圈大挡边之间接触位置时常出现飘忽不定现象；

(4) 轴承内圈大挡边有时出现碎裂现象。因此，为了有效提高这种大锥角圆锥滚子轴承使用寿命，首先要解决滚子球基面形状对轴承性能影响的问题。依据这种大锥角圆锥滚子轴承结构特点以及滚子、内圈滚道、大挡边磨损后的应力状态和变形的基本规律，对轴承圆锥滚子球基面形状进行了优化改进设计。

图1 滚子球基面磨损现状

2、圆锥滚子球基面与内圈大挡边接触状态分析滚子球基面与内圈大挡边都是工作表面，它们在工作时产生的滑动摩擦，在润滑不良或接触位置不合理时，将产生严重的摩擦磨损、烧伤或应力集中，进而导致轴承滚道、滚子球基面以及外径的早期疲劳剥落而失效。圆锥滚子球基面形状、球基面的穴径大小及内圈大挡边形状是影响内圈大挡边异常温升和轴承承载能力的主要因素，圆锥滚子球基面与内圈大挡边的接触位置也是很重要的环节。内圈大挡边与滚子球基面之间的异常接触位置与磨损状况，同样影响着轴承的使用寿命。磨损不均匀现象，特别是因为圆锥滚子球基面穴径尺寸小而引起的穴径边缘凸起( 如图 1b 所示) ，可造成滚子球基面与内圈大挡边接触不良。如果同时伴随着内圈大挡边角度差超差、表面粗糙度超差等问题，磨损不均匀会造成内圈大挡边表面出现螺旋形态磨损。所以，根据轴承内圈大挡边状况适当加大圆锥滚子球基面穴径尺寸，一方面有利于圆锥滚子两端面等面积磨削，有效保证圆锥滚子两端倒角坐标尺寸；另一方面，也有利于改善轴承工作轴向载荷大以及滚子球基面 SR 值散差大等因素导致的内圈大挡边表面、滚子球基面磨损程度不均匀现象。

另外，在接触点处，滑动摩擦的大小与接触点的位置有关: 当接触点所在圆周的直径小时，滑动摩擦小;反之，滑动摩擦大。因此，滚子球基面与大挡边接触位置在中间，能有效避免或减少大挡边碎裂现象发生。