四點(diǎn)接觸球軸承在節省空間的同時(shí)起到三重作用
2024-03-04 11:14:45
四點(diǎn)接觸球軸承可以同時(shí)處理徑向、推力和力矩負載，因此可以簡(jiǎn)化機器設計，主要用于慢速至中速應用，或振蕩運動(dòng)占主導地位的應用中。
單個(gè)四點(diǎn)接觸軸承通常不需要第二個(gè)軸承，這提供了一些非常重要的好處，包括節省空間、重量減輕、成本節約、剛性和準確性、更快的安裝、更少的維護等。
由于獨特的球道幾何形狀可以產(chǎn)生兩倍多的接觸點(diǎn)，四點(diǎn)接觸球軸承可以單獨或以任何組合方式抵抗徑向、推力和力矩載荷。四點(diǎn)接觸球軸承有一排帶有內圈和外圈的球，球槽由兩個(gè)中心生成，每個(gè)半徑略大于球半徑，接觸角通常偏離徑向中心線(xiàn)35°，但可以根據應用情況進(jìn)行變化。
重要優(yōu)勢
四點(diǎn)接觸球軸承在旋轉元件具有高直徑與軸向長(cháng)度之比的應用中特別有效，大多數都有很大的孔徑與截面尺寸之比，這個(gè)比例越大，單個(gè)座圈就越薄、越靈活，薄壁軸承的尺寸范圍為1"至40"，回轉支承的外徑范圍為4"至178"。
轉盤(pán)設計有一個(gè)由兩個(gè)軸承支撐的傳統中心柱，去掉中心支柱可以降低整體的高度和重量，并騰出空間供其他部件使用。同樣，只有一個(gè)軸承意味著(zhù)沒(méi)有跳動(dòng)匹配，沒(méi)有直徑匹配，也沒(méi)有兩個(gè)跳動(dòng)不相等的軸承擺動(dòng)的機會(huì )，所有這些都提高了組件的精度。
消除第二個(gè)軸承也消除了為優(yōu)化其配合而進(jìn)行調整的需要，從而減少了墊片或夾緊環(huán)的費用（也許還有熟練進(jìn)行這些調整的技術(shù)人員），相比之下，四點(diǎn)接觸球軸承是通過(guò)適當的內部配合制造的，并簡(jiǎn)單地固定在其配合部件上。
四點(diǎn)接觸球軸承如何工作？
當內座圈旋轉時(shí)，向下的推力載荷在點(diǎn)B處傳遞到滾珠，然后通過(guò)滾珠（通常以35°接觸角）傳遞到點(diǎn)D，從那里，推力載荷進(jìn)入外座圈和支撐結構。
滾珠在滾道槽中沿著(zhù)負載傳輸線(xiàn)的偏轉減輕了滾珠在接觸點(diǎn)A和C處的壓力，并允許滾珠圍繞垂直于線(xiàn)BD的軸線(xiàn)平穩旋轉。力矩載荷大致相同，推力載荷從B點(diǎn)的內圈傳遞到D點(diǎn)的外圈，同時(shí)，推力載荷180°相反，從C點(diǎn)的內圈傳到a點(diǎn)的外圈上。
徑向阻力發(fā)生在距離應用點(diǎn)180°處（假設推力載荷比徑向載荷大得多），徑向載荷在接觸線(xiàn)CA和BD上受到同等阻力，單個(gè)載荷的關(guān)系決定了反作用力是大還是小。
最后，消除第二個(gè)軸承可以節省資金，這些資金可以用于將功能（齒輪、安裝孔、潤滑接頭）集成到四點(diǎn)接觸軸承中，以進(jìn)一步優(yōu)化性能。
四點(diǎn)接觸軸承可以根據ABEC精度等級和更大尺寸制造，在涉及有限旋轉角度的振蕩運動(dòng)的應用中，當大部分旋轉的跳動(dòng)為零時(shí)，有時(shí)可以使用ABEC 1軸承來(lái)代替ABEC 3或5，在這種情況下，應規定臨界要求（軸向跳動(dòng)或徑向跳動(dòng)），以滿(mǎn)足ABEC標準。
四點(diǎn)接觸軸承使用一排滾珠而不是雙排滾珠，可以通過(guò)多種方式提高準確性，例如，當雙排滾珠系統中的徑向跳動(dòng)異相時(shí)，旋轉將產(chǎn)生擺動(dòng)，當應用需要兩排滾珠之間有很大的空間時(shí)，擺動(dòng)也可能由結構偏轉引起，當必須抵抗高力矩載荷時(shí)，如果兩排之間的軸向跳動(dòng)存在預緊差異，軸承摩擦可能會(huì )發(fā)生變化。
材料的選擇
四點(diǎn)接觸球軸承通常由傳統的抗摩擦軸承材料制成，但與其他軸承一樣，材料決定最終取決于應用，高碳52100合金和440C不銹鋼是通孔硬化的常見(jiàn)選擇，當需要選擇性硬化時(shí)，例如當軸承具有整體特征（如法蘭和齒輪）時(shí)，可選擇滲碳或感應硬化（諸如8620、4340、150和1552的合金被用于此目的）。所有材料都可以硬化至Rc 58，以獲得100%的承載能力和最長(cháng)的使用壽命（在Rc 50時(shí)，容量降至約50%，在Rc 45時(shí)降至小于30%）。
當耐腐蝕很重要時(shí)，座圈和滾珠可以由沉淀硬化不銹鋼制成，也可以涂上薄而致密的鉻，如Endurakote鍍層。
限制速度
四點(diǎn)接觸球軸承主要用于低速或減速應用，在組合負載下，一些滾珠被負載到兩組觸點(diǎn)上，由于它們不能同時(shí)繞兩個(gè)軸滾動(dòng)，因此它們傾向于繞一個(gè)軸旋轉，這會(huì )導致另一組觸點(diǎn)出現更多打滑，增加摩擦和磨損，尤其是在高轉速運轉時(shí)。
最大允許速度隨孔徑、截面尺寸、球體尺寸、護圈類(lèi)型、潤滑類(lèi)型和負載類(lèi)型而變化，通常，這種類(lèi)型的軸承在變槳線(xiàn)速度低于1100英尺/分鐘時(shí)表現最佳，然而，預緊、潤滑和同時(shí)單獨加載的可變效應可以克服這一限制，對于需要更高速度的應用，應咨詢(xún)軸承制造商。
潤滑和維護
在大多數應用中，四點(diǎn)接觸球軸承通常需要更少的維護。油脂潤滑是典型的潤滑方式，因為許多應用都涉及低速或擺動(dòng)，如果應用涉及完全旋轉，兩個(gè)相距180°安裝的潤滑脂加注口應允許足夠的通道，如果設計要求重載和全旋轉，或者如果軸承位于必須用油潤滑的其他運動(dòng)部件附近，則使用油潤滑。
雖然許多軸承在工廠(chǎng)進(jìn)行了預潤滑，但仍然必須根據需要補充和更換潤滑劑，在軸承座圈中加入孔或配件有助于實(shí)現這一點(diǎn)，當軸承具有整體密封時(shí)尤其如此，即使在大直徑軸承（例如100英寸）中。
分離器應始終用于四點(diǎn)接觸軸承，其類(lèi)型因應用而異，材料選項包括鋼、不銹鋼、青銅、酚醛、尼龍、聚四氟乙烯和不銹鋼絲（彈簧型），最常見(jiàn)的形式是Conrad深溝軸承中的護圈，可以從側面通過(guò)座圈之間的間隙插入軸承中。
完整的一體式護圈通常是最堅固的選擇，但將其插入四點(diǎn)接觸軸承需要拆分其中一個(gè)座圈或提供加載塞，這在輕型軸承中并不實(shí)用，因為座圈太薄而無(wú)法拆分，并且無(wú)法用鉚釘或螺釘重新組裝。