角接触球轴承设计方法1 主题内容和适用范围本设计方法适用于外圈带琐口的特轻(1)、轻(2)窄、中(3)窄系列的36000、46000型及内、外圈均带琐口的轻(2)窄、中(3)窄系列的66000型角接触球轴承的产品设计。
轴承名称 新代号 旧代号分离型角接触球轴承 S71900S7000S720010069006loo6200角接触球轴承 71900c70007000AC7200C7200AC7200B73000C7300AC7300B103690036l0046100362004620066200363004630066300锁口在内圈上的角接触球轴承B7000CB7000ACB7200CB7200AC136100146100136200146200成对双联角接触球轴承71900C／DB71900C，DF71900C／DT7000C／DB7000C／DF(T)7000AC／DB(F，T)7200C／DB(F，T)7200AC／DB(F，n7200B／DB(F，T)7300C／DB(F，T)7300AC／DB(F，T)7300B／DB(F，T)1236900133690014369002361003(4)361002(3，4)461002(3，4)362002(3，4)462002(3，4)662002(3，4)363002(3，4)463002(3，4)663002 代号与含义KDW ：钢球直径系数F0 ：轴承径向额定静负荷系数 fc ：轴承径向额定动负荷系数 kd ．套圈挡边直径系数kt、δt ：装配锁口高度系数Kpi、kpe：内、外圈滚道直径系数εi、ε e：实体保持架内、外径引导间隙kc ：实体保持架内、外径系数3 设计要点整篇文章把dn≥0．6×10^6的称为高速，dn≥1．8×10^6的称为超高速。
结构形式 优 点 缺 点 采用公司外圈单挡边、内圈双挡边．保持架外引导单挡边外圈有利于外圈沟道多余润滑剂流出，不仅减小润滑剂搅动摩擦．而且有利于降低接触SKF-7000FAG-B7000NSK-7000GMN-S6000外圈单挡边、内圈双挡边，保持架内引导 与上面相比，由于采刚内圈烈挡边引导保持架，运动平稳。
保持架内径减小，相应钢球数减少，轴承刚度减小，同时润滑剂不易进入内圈沟该结构一般根少采用GMN—S6000TB内外圈均为单挡边结构，保持架外引导 集中了单挡边内、外圈结构的优点是超高速轴承首选结构保持架受力不平衡NSK．BNC系列SNFA_VE系列GMN—SH6000内圈单挡边、外圈双挡边，保持架外引导 保持架受力平衡，也适用于超高速运转与上述结构相比。
外圈沟道滞留过多润滑剂，增加了搅动阻力，不易带走摩擦热而降低轴承温升SKF．7000CCSNFA-V系列我国一B7000系列对要求高刚性的高速应用场合，不宜采用内圈引导保持架结构和内圈可分离结构。
3、1角接触球轴承的钢球公称直径、球数和中心圆直径在满足一定的约束条件下，使球轴承尽可能获得最大的额定动负荷容量，但对于高速球轴承亦可适当减小球径、增加球数量。
3、2角接触球轴承有双挡边的套圈和深沟球轴承相应规格的套圈应通用，但46100系列轴承的套圈挡边直径按深沟球轴承设计方法取。
3、3角接触球轴承内、外圈滚道曲率半径同深沟球轴承相应规格的套圈滚道曲率半径，但对于高速轴承，其套圈滚道曲率半径系数可适当增大。
3、4角接触球轴承通用深沟球轴承内圈时其保持架采用内引导，通用深沟球轴承外圈时其保持架采用外引导，高速轴承采用外引导。
表b 结构参数对高速性和刚性的影响接触角a高速精密角接触球轴承，自旋滑动产身的摩擦力矩占轴承摩擦力矩组人比例。
减 小a，有利于降低轴承发热，从而提高轴承的运转速度。
因此，所有的轴承制造商，超高速精密角接触球轴承只采用15o接触角，而25。
接触角的精密角接钢球直径Dw减小单个钢球直径，仅对接触刚度系数产生微弱的影响．但对一套轴承．而言，意味着增加钢球个数，将显著增加轴承的径向、轴向刚度和角刚度。
并有利于减小高速轴承的摩擦力矩，即减少摩擦温升，从而在同样的温升下可以提高曲率半径fi、fe从减少摩擦、提高旋转速度方面而言，内周应尽量采用较大的fi,而外圈采用较小的fe。
但fe 减小，不利于润滑剂带走摩擦热，fi 增大，将增大自由状态F 的轴向预紧力的影响 在不同的旋转速度F，都存在一个对应的最小预紧力，在大于最小预紧力前提下，轴向预紧力越小，轴承的运转速度越高。
在超高速应用场合，推荐采用样本上给出的预紧载荷。
FAG 公司给出了在轻、中、重预紧状态下的极限转速减小轴承精度SNFA 公司样本给出精度等级为ABEC9(P2，超高速)，ABEC7(P4，超精密级，高速)，ABEc5(P5，精密级，高速)时，轴承极限转速系数分别为1.1、1.O 和0 .9。
轴承精度对刚度没影响，但精度越高，轴承Hq 性略有改善。
润滑方式高速精密角接触球轴承通常采用油雾润滑、油气润滑或脂润滑。
脂润亍骨或油雾润滑适用于高速．油气润滑或油雾润滑适用于超高速。
脂润滑的极限转速为油雾润配对方式在高速应用场台，为提高主轴的承受载荷能力，可采用配对安装的方法，包括DF、DB 和DT。
成对安装将降低运转速度，大部分轴承样本给出的极限转速减小 结论l、超高速：宜内、外围单挡边或内圈单挡边，外圈双挡边，保持架外引导2、高速：宜外圈单挡边、内圈单挡边，保持架外引导3、超高速：小接触角，轻载荷预紧，采用油气润滑或油雾润滑，P2级4、高刚性应用场合：大接触角，中、重载荷5、减小钢球直径和加大内、外圈沟道半径，不仅有利于提高轴承的极限转速，而且也将提高轴承的刚性对微型轴承而言，其引导间隙和兜孔间隙之比必须小于1。
(1：1.28) 4 主参数的确定4、1轴承的外型尺寸d、D、B、rs、rls 以及接触角α应符合GB292的规定4、2钢球中心圆直径P，钢球公称直径Dw，球数z 的初算： 取值精度 允差P'=0. 5(d+D) O.0l Dw’=KDw'(D d) KDW'见表1 0.0001表1 KDW'值直径系列 1 2 3KDW' 0.3 0.31 0.317Z'=πP'／Kz X Dw'表2 KZ值钢球公称直径 ≤15 ＞15Kz金属保持架 1.01+1.5/Dw 1.11胶木保持架 1.01+1.9/Dw 1.1344.3约束检验计算所得Dw，z值必须与一般规定中表52中的英制球径相对应，特例除外。
同时Dw应符合以下约束条件：(1) Kemin≤Dw／(D-d)≤Kemax，(2)Kc X Dw≤0．96B表3 Kemin，Kemax值36000,46000 660000Kemin Kemax Kemin Kemax1 0.27 0.322 0.27 0.32 0.29 0.333 0.27 0.32 0.30 0.335“C”型冲压保持架：Kc=2.8/Dw+1.12实体保持架： Kc=1.14／Dw+l.20πP／(Dw X Z)≥Kz Kz见表2初算的P'若不满足约束条件，则可按步长O 002(d+D)逐步增大P'值，但最大不超过0.5l(d+D) 。
当约束条件同时成立时，则接着进行计算，否则继续进行约束检验，最后确定P、Z。
Dw、z值的最终确定根据具体情况请考虑最大的额定负荷的获得，及表b配套用钢球公差等级的确定(引自JB／T 10336)轴承公差等钢球公称直径 钢球公称直径级 超过 到 球轴承（外球面除外球面外）2- 18 G518 30 G104- 18 G1018 30 G165- 18 G618 30 G206、0- 18 G!6 G2018 30 G20 G2430 50 G24 G2850 80 G28 G40通用0000型内圈时：P=di+Kpi*Dw 0.001通用0000型外圈时：P=De—Kpe*Dw 0.001表4 Kpi，Kpe，Kt，Kc值a 15 25 40Kpi 1.00102 1.00281 1.00702Kpe 1.0017 1.00468 1.0117Kt 1 1 0.6针对不同的接触角a（例如a=12），Kpi、Kpe有一计算公式如下：Kpi=2fi-(2fi- 1)COSα 公式aKpe=2fe-(2fe—l)COSα 公式b4．4额定动负荷cr的计算(1)当Dw≤25．4mm 时Cr=fc(i*COSα)^0.7 X z^(2/3) X Dw^1.8 (N)(2)当Dw>25．4mm时Cr=3．647 fc(I X COSα)^0.7 X z^(2/3) X Dw^1.8 (N) 一般取整4．5额定静负荷Cor的计算C0r=12．3 iZDw^2 COSα (N)5 套圈的设计5．1套圈沟道曲率半径的计算长期的经验和实验证明，深沟和角接触球轴承若要处于良好的工作状态，沟曲率半径与球半径之比应大于2％。
内、外圈沟曲率半径之差应保证在0．02左右。
Q/LZA001 (1)对一般低转速角接触球轴承而言 表52 内圈沟道曲率半径Ri： Ri=0．515 Dw 0．01 对于P4、P5 外圈沟道曲率半径Re： Re=0．525 Dw 0．01 级轴承，应 (2)GMN高速电主轴轴承(特例)： 将Dw≤φ内圈沟道曲率半径Ri：Ri=O．515Dw 17 对应R公 外圈沟道曲率半径Re：Re=0．510Dw 差压缩至(3)高速及超高速角接触球轴承 +0．03，有利 众多文献分析表明，在外圈沟道控制前提下，钢球 于保证轴承 的旋滚比随内圈沟道fi的增大而增大，随外圈沟道fe 的接触角。
的减小而减小。
从减少摩擦热、提高旋转速度而言，内圈应尽量采用较大的fi，外圈应尽量采用较小的fe。
但外圈fc的减小，不利于润滑剂带走摩擦热，内圈fi增大，将增大自由状态下轴承的轴向游隙。
因此，fi=0．54～ 0．57，fe=0．52～0．55为沟道曲率半径系数的最佳变化范 围内圈沟道曲率半径Ri：Ri=(O．54～O．57)Dw外圈沟道曲率半径Re：Re=(0 52～0．55)Dw(4)为降低振动和躁声，公差采用对称分布的双向公差，同时适当压缩了公差值，减少了尺寸的离散度，有利于轴向游隙的控制。
5 2内圈滚道直径的计算内圈滚道直径di：di=P—Kpi×Dw 0.001 见表5通用0000外圈时：di=De一(Kpi+Kpe)Dw 0.001 见表5外圈滚道直径di． De=P+Kpe X Dw通用0000内圈时：De=di+(Kpi+Kpe)DwKpi、Kpe值见表4表5 di、De的允差50超过 一 30 80 120 180 250 315 d0 到 30 80 120 180 250 315 500 允差（±） 0.015 0.02 0.025 0.03 0.04 0.05 0.060.07在设计高精度角接触球轴承(P4级)时，内、外圈之一可能结构型式同0000型，但通常不会有通用的0000型套圈来替代，因此内、外圈滚道直径需根据几何关系来计算，而上述公式中将不可用。