[发明专利]机床主轴圆柱滚子轴承设计方法

说明书

本发明公开了一种机床主轴圆柱滚子轴承设计方法，包括以下步骤：①轴承的基本外形尺寸主参数确定：按照GB283－87和GB274－82选取的圆柱滚子轴承的基本外形尺寸d、D、B、r和r1；②主参数的优化设计：以轴承额定动负荷为目标函数进行优化；③额定负荷设计，建立径向额定动负荷和径向额定静负荷计算公式；④滚子中心圆直径及滚子的设计，建立了4个计算公式；⑤内圈和外圈的设计，建立了2个计算公式；⑥保持架设计，建立了3个计算公式。本发明机床主轴圆柱滚子轴承使用寿命比现有技术轴承的使用寿命提高25％，精度和刚度高，产品适用于机床主轴，使用性能好。

技术领域

本发明涉及一种圆柱滚子轴承领域，尤其是涉及一种机床主轴圆柱滚子轴承设计方法。

背景技术

圆柱滚子轴承，是圆柱滚子与滚道为线接触轴承，负荷能力大，主要承受径向负荷，滚动体与套圈挡边摩擦小，既适用于承受重载荷与冲击载荷，也适用于高速旋转，同时改善了滚子端面与挡边接触区域的润滑条件，提高了轴承的使用性能，一般适用于大中型电动机、机车车辆、机床主轴、内燃机、发电机、燃气涡轮机、减速箱、轧钢机、振动筛以及起重运输机械等。圆柱滚子轴承作为现代生产设备中的重要零部件之一，由于其能够承受较高的径向载荷，被广泛应用于冶金机械等超高负载和中等转速的设备中。

主轴作为机床的关键部件,其性能会直接影响到机床的旋转精度、转速、刚性、温升及噪声等参数,进而影响工件的加工质量，例如零件的尺寸精度，表面粗糙度等指标，目前市面上选用的主轴轴承包括角接触球轴承、圆锥滚子轴承，以及圆柱滚子轴承等类型，为了保持优秀的机床加工能力,必须配用高性能的轴承，同时轴承的使用寿命是轴承的重要质量指标，关系到轴承的可靠性，成为人们追求的目标。

发明内容

为了克服上述现有机床主轴选用的主轴圆柱滚子轴承不足，本发明提供一种机床主轴圆柱滚子轴承设计方法，通过对轴承的基本外形尺寸主参数、主参数的优化设计、额定负荷设计、滚子中心圆直径及滚子的设计、内圈和外圈的设计及保持架设计，产品使用寿命比现有技术轴承的使用寿命提高25％，精度和刚度高，产品适用于机床主轴，使用性能好。

为达到上述目的，本发明提供了一种技术方案：

一种机床主轴圆柱滚子轴承设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

①轴承的基本外形尺寸主参数确定：按照GB283-87和GB274-82选取的圆柱滚子轴承的基本外形尺寸d、D、B、r和r1；

②主参数的优化设计：主参数以轴承额定动负荷为目标函数进行优化；

③额定负荷设计，建立了2个计算公式：

径向额定动负荷的计算公式：Cr＝fc·Lwe^7/9·Z^3/4·Dwe^29/27；

径向额定静负荷的计算公式：Cor＝21.6·Z·Lwe·Dwe；

其中，fc是与轴承零件的几何形状、制造精度和材料有关的系数；

④滚子中心圆直径及滚子的设计，建立了4个计算公式：

Dpw＝di+Dwe；

Dwe＝KD(D-d)，系数KD取0.24～0.29；

Lw＝KL·Dwe，系数KL取1～1.67；

⑤内圈和外圈的设计：

(a)内圈滚道直径di的计算公式：di＝Dpw-Dwe；

(b)外圈滚道直径De的计算公式：De＝di+2Dwe；

⑥保持架的设计，建立3个计算公式：