軸承保持架的引導方式通常有三種:滾動體引導、內圈引導、外圈引導。
保持架作為軸承的重要組成部分,起著引導和分隔滾動體的作用,從而達到減小軸承摩擦熱量,優化滾動體載荷分布,改善潤滑的目的。
保持架的引導作用其實指的是對滾動體運行軌跡的修正,這種修正是通過保持架與周圍零部件的碰撞實現的。三種保持架引導方式在不同類型的軸承結構設計中都可能出現,其中有軸承使用工況性能需要原因,也有軸承本身設計、制造以及經濟性原因。
一.滾動體引導
軸承***常見的引導結構是滾動體引導。滾動體引導的軸承保持架位于滾動體中間部位,保持架和軸承內外圈都不接觸和碰撞,保持架和滾子在旋轉運行中的碰撞自動修正滾動體運動,同時將滾動體分隔在一定的等間距位置。
采用滾動體引導,保持架與內外圈的擋邊表面都不接觸,引導接觸面較小,保持架可承受的沖擊能力較小。當軸承轉速很高或滾動體轉速增高時,旋轉將不穩定。
與保持架引導的滾動體接觸面間隙大,容易受到沖擊和振動載荷影響,為此,滾動體引導雖然是***常見的保持架引導方式,僅適用于中速和中等負荷結構設計,也適用于中低振動以及中低加速等通用的工況環境。
二.外圈引導
外圈引導的軸承保持架位于滾動體靠近外圈一側,在軸承運行的時候,軸承保持架有可能與外圈發生碰撞,從而修正保持架位置。外圈引導相對滾動體引導具有更高的引導精度,外圈引導一般適用于高速、振動及加速度較大的工況。
因為是擋肩引導,為保證引導精度和減小保持架與擋肩間的摩擦系數,擋肩需要磨削加工,油潤滑為***佳潤滑方式。
保持架外圈引導與滾動體引導比較,引導接觸面較大,在同等載荷下,接觸應力減少。可設計引導接觸面較小的間隙,沖擊和振動載荷工況下,保持架壽命將優于滾動體引導和內圈引導。
為此,外圈保持架引導設計常用在軸承高速工況或有沖擊載荷和振動載荷等工況環境。
三.內圈引導
內圈引導的軸承保持架位于滾動體靠近內圈的位置,在軸承運轉的時候,保持架有可能與內圈擋肩部位發生碰撞,從而修正保持架位置,以達到隔離滾動體和引導滾動體正常旋轉目的。
為保證引導精度和減小保持架與擋肩間的摩擦系數,內圈擋肩也需要磨削加工,較高的加工精度是非常必要的,內圈引導潤滑方式即可選擇油潤滑,也可選取脂潤滑。
常見的軸承工況是軸承外圈靜止,內圈一般是旋轉套圈,在軸和內圈旋轉時有拖動力矩帶動滾動體旋轉,如果軸承負荷不穩定或負荷較輕時,會出現打滑現象。采用保持架內圈引導,則在保持架的引導面形成了油膜,由于油膜的摩擦在非負荷區內圈給保持架以拖動力,從而增加了保持架對滾動體的附加驅動力矩,而可防止打滑及減小磨損。
內圈引導常見于中重系列軸承、大型軸承或實體機制保持架設計及工況。
四.保持架引導間隙和兜孔間隙控制
滾動軸承的使用非常廣泛,而保持架間隙會直接影響到軸承的潤滑、油膜、發熱、噪音情況以及保持架的穩定性,保持架間隙如果控制不好,不僅會引起軸承保持架和滾動體不穩,還會導致軸承套圈的碰撞力和摩擦力迅速增加,***終導致保持架的損壞,降低軸承的使用壽命。
保持架間隙影響滾動軸承正常使用因素主要體現在保持架兜孔間隙和保持架引導間隙的設計是否合理。如果在給定保持架引導間隙條件下,增加兜孔間隙會使保持架的穩定性變差,同時內圈引導比外圈引導更易使保持架不穩定。
引導間隙、兜孔間隙均影響著保持架及鋼球的磨損,但引導間隙對保持架磨損的影響較兜孔間隙更為顯著。引導間隙較小時,保持架引導面的磨損嚴重,隨著引導間隙增加,保持架引導面磨損逐漸減小。同時引導間隙影響著保持架兜孔磨損,當引導間隙設計不合理時,將會加劇保持架兜孔的磨損;反之,保持架引導面及兜孔的磨損程度隨著兜孔間隙增加逐漸減小。
對保持架穩定運行的影響因素有載荷、轉速、保持架間隙、溝道曲率等。通常,軸向載荷增加對保持架的穩定性影響不大;徑向載荷的增加會降低保持架的穩定性;轉速提高后保持架運動將趨于穩定;保持架與引導面和滾動體間間隙增大將破壞保持架穩定性。