双列圆锥滚子轮毂轴承内圈挡边的设计改进

邹德鹏，王玉环

（瓦房店通用轴承有限公司，辽宁瓦房店　116300）

　　摘　要：双列圆锥滚子汽车轮毂轴承为双内圈无隔圈结构，通过分析内圈宽度对轴承轴向游隙的影响，探讨了在无内隔圈调整的情况下，内圈挡边设计改进的方法。

　　关键词：双列圆锥滚子轴承；轮毂轴承；内圈；挡边；宽度；设计

　　1　问题的提出

　　单列圆锥滚子轴承内圈大挡边到大端面的宽度是一个重要尺寸，因为它直接涉及到轴承宽度尺寸，双列圆锥滚子轴承的设计是参照单列圆锥滚子轴承的设计方法来进行的。但这种设计方法没有考虑大挡边到小端面的宽度a₄对轴承轴向游隙的影响，在尺寸链中，a₄是封闭环，a₄尺寸由内圈宽度B和大挡边位置a₀决定，其误差也是由这几个部位尺寸的误差累计形成的。普通双列圆锥滚子轴承有内隔圈来调整轴向游隙，内外圈各部位尺寸对轴向游隙的影响可以通过内隔圈来弥补。双列圆锥滚子汽车轮毂轴承（如图1所示）是单外圈双内圈无隔圈结构，轴承宽度B₁等于两个内圈宽度B′与B″之和
，与大挡边宽度a₀没有关系，两个内圈靠在一起，没有内隔圈调整游隙。

图1 汽车轮毂轴承结构示意图

　　对于这种特殊结构，在实际设计中，若仍按单列圆锥滚子轴承的设计方法设计给出a₀值，会出现两内圈大挡边距离X的公差带过大的问题。现以DUF70193115为例来说明，该轴承轴向游隙要求为0.08～0.16mm，内圈宽度B′=（58.5±0.1）mm，挡边宽度a₀₁=（12.293±0.01）mm，第二内圈宽度B″=（56.5±0.1）mm，挡边宽度a₀₂=（10.293±0.01）mm，轴承宽度B₁=（115±0.25）mm。

　　从尺寸链中知，轴承宽度的误差是由两个内圈宽度的误差组成，轴承宽度的上偏差es_B1=ES_B′+ES_B″=（+0.10）+（+0.10）=+0.20mm，下偏差ei_B1=EI_B′+EI_B″=（-0.10）+（-0.10）=-0.20mm，轴承内圈形成的轴承宽度上下偏差是产品图要求的80%，设计合理。

　　但是由于两个内圈靠在一起，两内圈大挡边之间的距离X（a₄₁、a₄₂之和）的偏差直接影响轴承的轴向游隙。从图1尺寸链中可以看出，如果按单列圆锥设计方法设计，X是封闭环，X的偏差由4个尺寸链组成，2个增环，2个减环。

　　X的上偏差为：

　　ES_X=内圈宽度的上偏差（增环）-挡边宽度

　　下偏差（减环）

　　=（+0.10）+（+0.10）-（-0.01）-（-0.01）=+0.22mm

　　X的下偏差为：

　　EI_X=内圈宽度的下偏差（增环）-挡边宽度

　　上偏差（减环）

　　=（-0.10）+（-0.10）-（+0.01）-（+0.01）=-0.22mm

　　X的公差带为0.44mm，而轴承轴向游隙为0.08～0.16mm，公差带为0.08mm，X的公差带是轴向游隙的5.5倍，超出0.36mm，所以按单列圆锥轴承设计方法设计标注控制大挡边到宽端面的宽度a₀尺寸，已不能满足产品的技术要求。由于内圈宽度对轴向游隙的影响，在实际生产中内圈滚道直径的流水公差控制不准。出样品时是在平面磨床边合套（随时修磨内组件小端面），合套率低，并涉及退磁、清洗，不能适应批量生产。

　　2　问题的解决

　　经过上述分析，原设计方法中X公差带过大的主要原因是内圈宽度的公差过大，改进的方法有两种：一是压缩内圈宽度的公差，X的公差相应减小，情况得到改善，但没有完全解决问题，样品试制可以采用；二是改变大挡边位置的设计方法，标注大挡边到小端面的距离a₄，a₄=B-a₀（a₀按单列设计方法计算），公差取a₀的公差，或根据轴承游隙精度和加工精度确定公差，这样在影响轴承轴向游隙的诸因素中，彻底消除了轴承内圈宽度的影响。仍以DUF70193115为例，a₄取a₀公差，a₄=B-a₀=（46.207±0.01）mm，两内圈大挡边之间的距离X的上偏差为ES_X=（+0.01）+（+0.01）=+0.02mm，EI_X=（-0.01）+（-0.01）=-0.02mm，X的公差带为0104mm，比原来的设计方法小了11倍，是轴向游隙的1/2。通过滚道放流水公差和分组等措施，可以保证轴承轴向游隙，满足设计要求。

　　3　工艺更改

　　当产品设计将大挡边位置改为标注控制大挡边到小端面的距离a₄时，加工工艺也要相应改变，主要有：（1）将内滚道、大挡边位置改为小端面作工艺基准。（2）小端面、内滚道、大挡边一次磨削，或小端面、大挡边一次磨削。（3）测量基准也相应改为小端面。（4）内滚道、大挡边位置测量方法改变了，个别样圈、仪器需重做、整改。

来源：《轴承》