調心滾子軸承的技術發展過程

2.1 帶固定中擋邊的調心滾子軸承

調心滾子軸承的設計概念始創于1902—1911年之間，當時涉及的是單列調心滾子軸承，1912年發明了第一種單列調心滾子軸承，它的內圈帶有兩個固定擋邊，SKF公司于1920年研制了第一種真正意義上的調心滾子軸承，其結構特點是采用非對稱球面滾子和內圈固定中擋邊（見圖1），這種結構型式成為調心滾子軸承后來發

展的起點，但是由于滾子的非對稱性使滾子大端緊靠固定中擋邊，而中擋邊起引導滾子的作用，因此該結構在應用中存在以下固有缺陷：

非對稱球面滾子軸承

①當承受軸向載荷時，軸承內部會不同程度地產生應力集中，極不利于軸承的長壽命；

②滾子大端面與固定中擋邊間的接觸區是滑動接觸，難于實現彈流潤滑而易出現該區域的滑動咬合故障；

③由于是非對稱滾子，內圈壓力角小于軸承接觸角，這就會產生一個滾子軸向分力，使滾子推向固定中擋邊，通過固定中擋邊引導滾子，中擋邊的反力與它構成翻轉力矩，從而增加滾道的載荷，使整個滾道載荷分布不均勻，而在該處產生應力集中，致使軸承早期疲勞失效；非對稱滾子的加工也較為困難，目前很多廠家都不再生產該結構軸承；

④由于內圈擋邊是固定的，常規磨加工需在擋邊與滾道交接處加工退刀槽，它實際上常常比滾子倒角大得多，擋邊和退刀槽限制了滾子的承載長度，從而降低了軸承的載荷容量，加上使用壽命短，因此多數軸承公司將其列為淘汰產品。但是該結構軸承也有它獨具的優點，即可以實現純滾動，適合在高速條件下運行。目前像俄羅斯、日本等國家仍保留生產該結構軸承。鑒于以上原因，SKF及FAG公司又對產品結構進行改進，設計了一種對稱球面滾子軸承（見圖2，只是滾子的一端為球基面），其內圈仍為固定中擋邊，從而避免了翻轉力矩的產生和應力集中的出現。但是，由于滾子是由固定擋邊引導的，滾子不能在軸向平面自行調整，也就不能自行引導，一旦出現軸向載荷導致滾子的載荷分布不均勻，就會出現應力集中，也就影響軸承的使用壽命。目前，大部分調心滾子軸承，尤其是內徑在600mm以上的特大型產品，用的都是該種結構。

對稱球面滾子軸承

以上兩種結構的軸承采用的是車制實體（黃銅、青銅或球墨鑄鐵材料）兩片單爪式保持架。

2.2 C型調心滾子軸承

C型調心滾子軸承（見圖3）是SKF公司在1948年設計的，其結構特點是采用對稱腰鼓型滾子，活動中擋圈，滾子由活動中擋圈引導，內圈不帶大、小擋邊。該結構軸承與上述兩種軸承相比，改進之處為：

C型調心滾子軸承

①活動中擋圈取代了固定中擋邊，結構緊湊，同時也取消了油溝，大大提高了軸承的承載能力；

②由于活動中擋圈可以自由做軸向移動，使對稱滾子始終處于均衡受力狀態，即載荷總是沿滾子全長對稱分布；

③該結構軸承能承受很大的徑向和軸向聯合載荷，而且，它對軸承座的形狀誤差不很敏感，甚至在沖擊載荷下，也能保持均衡的載荷分布，不易出現應力集中現象；

④由于對稱滾子的最大直徑是在內圈輪廓中心及外圈輪廓中心的連線上（即內、外圈的壓力角相等），因而保證滾子處于平衡位置上，消除翻轉力矩的出現。

2.3 CC型調心滾子軸承

CC型調心滾子軸承是在C型調心滾子軸承的基礎上加以改進的，通過對軸承內部運動動力學的分析，提出了滾子“自引導”（即球面滾子軸承中，滾子主要不是靠擋圈引導，而是靠滾道引導）和滾子歪斜理論，改變內外圈密合度和內外圈滾道、滾子表面的粗糙度等級，以利于滾子在工作狀態下產生合理歪斜，通過軸承軸線的平面能夠自動調整，直到載荷作用于滾子中部并與對應載荷方向一致為止。CC型結構不僅使軸承的滾子長度增加，額定載荷提高，而且還具有較高的極限轉速和較低的摩擦損耗，使用壽命比C型延長了約一倍。我國目前生產的球面滾子軸承中，相當一部分是該結構軸承。以上兩種結構的軸承一般采用沖壓鋼板保持架，主要用于內徑小于360mm的軸承。沖壓保持架的兜孔有點鎖和全鎖兩種形式。

2.4 CA（CAC）型調心滾子軸承

CA（CAC）型調心滾子軸承（見圖4）的特點是：內圈兩端有兩個小擋邊，兩邊小擋邊上分別有一個裝滾子缺口且相隔180°，中間為活動中擋圈，滾子為對稱腰鼓形，保持架為雙爪輪番兜孔結構，材料一般為黃銅或青銅。CA（GAG）型調心滾子軸承的使用十分廣泛，大型、特大型軸承（一般內徑在600mm以下）中用得較多，主要使用場合為：磨煤機、風力發電機、紡織機械、連鑄設備等。