调心滚子轴承的技术发展过程

2.1 带固定中挡边的调心滚子轴承

调心滚子轴承的设计概念始创于1902—1911年之间，当时涉及的是单列调心滚子轴承，1912年发明了第一种单列调心滚子轴承，它的内圈带有两个固定挡边，SKF公司于1920年研制了第一种真正意义上的调心滚子轴承，其结构特点是采用非对称球面滚子和内圈固定中挡边（见图1），这种结构型式成为调心滚子轴承后来发

展的起点，但是由于滚子的非对称性使滚子大端紧靠固定中挡边，而中挡边起引导滚子的作用，因此该结构在应用中存在以下固有缺陷：

非对称球面滚子轴承

①当承受轴向载荷时，轴承内部会不同程度地产生应力集中，极不利于轴承的长寿命；

②滚子大端面与固定中挡边间的接触区是滑动接触，难于实现弹流润滑而易出现该区域的滑动咬合故障；

③由于是非对称滚子，内圈压力角小于轴承接触角，这就会产生一个滚子轴向分力，使滚子推向固定中挡边，通过固定中挡边引导滚子，中挡边的反力与它构成翻转力矩，从而增加滚道的载荷，使整个滚道载荷分布不均匀，而在该处产生应力集中，致使轴承早期疲劳失效；非对称滚子的加工也较为困难，目前很多厂家都不再生产该结构轴承；

④由于内圈挡边是固定的，常规磨加工需在挡边与滚道交接处加工退刀槽，它实际上常常比滚子倒角大得多，挡边和退刀槽限制了滚子的承载长度，从而降低了轴承的载荷容量，加上使用寿命短，因此多数轴承公司将其列为淘汰产品。但是该结构轴承也有它独具的优点，即可以实现纯滚动，适合在高速条件下运行。目前像俄罗斯、日本等国家仍保留生产该结构轴承。鉴于以上原因，SKF及FAG公司又对产品结构进行改进，设计了一种对称球面滚子轴承（见图2，只是滚子的一端为球基面），其内圈仍为固定中挡边，从而避免了翻转力矩的产生和应力集中的出现。但是，由于滚子是由固定挡边引导的，滚子不能在轴向平面自行调整，也就不能自行引导，一旦出现轴向载荷导致滚子的载荷分布不均匀，就会出现应力集中，也就影响轴承的使用寿命。目前，大部分调心滚子轴承，尤其是内径在600mm以上的特大型产品，用的都是该种结构。

对称球面滚子轴承

以上两种结构的轴承采用的是车制实体（黄铜、青铜或球墨铸铁材料）两片单爪式保持架。

2.2 C型调心滚子轴承

C型调心滚子轴承（见图3）是SKF公司在1948年设计的，其结构特点是采用对称腰鼓型滚子，活动中挡圈，滚子由活动中挡圈引导，内圈不带大、小挡边。该结构轴承与上述两种轴承相比，改进之处为：

C型调心滚子轴承

①活动中挡圈取代了固定中挡边，结构紧凑，同时也取消了油沟，大大提高了轴承的承载能力；

②由于活动中挡圈可以自由做轴向移动，使对称滚子始终处于均衡受力状态，即载荷总是沿滚子全长对称分布；

③该结构轴承能承受很大的径向和轴向联合载荷，而且，它对轴承座的形状误差不很敏感，甚至在冲击载荷下，也能保持均衡的载荷分布，不易出现应力集中现象；

④由于对称滚子的最大直径是在内圈轮廓中心及外圈轮廓中心的连线上（即内、外圈的压力角相等），因而保证滚子处于平衡位置上，消除翻转力矩的出现。

2.3 CC型调心滚子轴承

CC型调心滚子轴承是在C型调心滚子轴承的基础上加以改进的，通过对轴承内部运动动力学的分析，提出了滚子“自引导”（即球面滚子轴承中，滚子主要不是靠挡圈引导，而是靠滚道引导）和滚子歪斜理论，改变内外圈密合度和内外圈滚道、滚子表面的粗糙度等级，以利于滚子在工作状态下产生合理歪斜，通过轴承轴线的平面能够自动调整，直到载荷作用于滚子中部并与对应载荷方向一致为止。CC型结构不仅使轴承的滚子长度增加，额定载荷提高，而且还具有较高的极限转速和较低的摩擦损耗，使用寿命比C型延长了约一倍。我国目前生产的球面滚子轴承中，相当一部分是该结构轴承。以上两种结构的轴承一般采用冲压钢板保持架，主要用于内径小于360mm的轴承。冲压保持架的兜孔有点锁和全锁两种形式。

2.4 CA（CAC）型调心滚子轴承

CA（CAC）型调心滚子轴承（见图4）的特点是：内圈两端有两个小挡边，两边小挡边上分别有一个装滚子缺口且相隔180°，中间为活动中挡圈，滚子为对称腰鼓形，保持架为双爪轮番兜孔结构，材料一般为黄铜或青铜。CA（GAG）型调心滚子轴承的使用十分广泛，大型、特大型轴承（一般内径在600mm以下）中用得较多，主要使用场合为：磨煤机、风力发电机、纺织机械、连铸设备等。