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單排四點角接觸球軸承(四點接觸球軸承)是一種特殊設計的單列角接觸球軸承,其核心特點體現在結構、載荷能力、空間占用、轉速性能及安裝維護等方面,具體如下:
一、結構特點:雙半內圈與四點接觸設計
分離式結構
內圈由兩個獨立的半圈(肩環)組成,外圈為整體結構。這種設計允許軸承在安裝時先裝入外圈和保持架組件,再分別安裝兩個內圈半環,極大提升了安裝靈活性。
四點接觸原理
內、外圈滾道采用特殊溝形(如哥特式弧形或帶角度的橢圓弧形),使每個鋼球與內外圈滾道理論上形成四個接觸點。當承受軸向載荷時,鋼球與內、外圈滾道各接觸于兩點,實現雙向軸向承載;純徑向載荷下則呈現四點接觸狀態(但實際應用中以軸向載荷為主)。
二、載荷能力:雙向軸向承載與徑向補充
雙向軸向載荷
可同時承受兩個方向的軸向載荷,無需像單列角接觸球軸承那樣通過背對背或面對面組合安裝,簡化了結構并節省空間。
徑向載荷補充
能承受一定程度的徑向載荷,但設計優先級為軸向承載。通常建議軸向與徑向載荷比(Fa/Fr)大于1.27,以確保穩定運行。
高承載效率
雙半內圈設計允許裝入更多鋼球,顯著提升軸承的承載能力。例如,SKF QJ系列四點接觸球軸承通過增加鋼球數量,實現了與雙列角接觸球軸承相近的額定載荷。
三、空間占用:緊湊設計替代雙列軸承
軸向空間優化
相比雙列角接觸球軸承,四點接觸球軸承的軸向尺寸減少約50%,適用于軸向空間受限的場合(如工業齒輪箱、壓縮機、風電偏航系統等)。
輕量化設計
單列結構減少了材料使用,降低了整體重量,同時保持了高剛性,適合對重量敏感的應用(如航空發動機、機器人關節)。
四、轉速性能:高極限轉速與平穩運行
高速適應性
接觸角較小(通常為35°),減少了高速運轉時的離心力影響,配合高質量保持架(如黃銅或PEEK材質)和外圈引導設計,極限轉速比同規格雙列角接觸球軸承高約70%。
低摩擦與平穩性
四點接觸設計分散了載荷,避免了局部應力集中,同時鋼球與滾道的接觸點分布均勻,減少了振動和噪音,運行平穩性優于傳統深溝球軸承。
五、安裝與維護:靈活性與專業性并重
安裝靈活性
分離式結構支持分步安裝,便于在狹小空間內操作。
外圈可配備定位槽(如FAG軸承的后綴N2),通過定位銷固定于軸承座,防止旋轉。
安裝時需確保軸肩高度適配,避免徑向力作用于外圈,同時預留外圈徑向間隙(1-2mm)以補償熱膨脹。
維護要點
定期檢查潤滑狀態,推薦使用稀油潤滑(因保持架與內外圈間隙小,潤滑脂不易進入滾道)。
拆卸時可用深凹底內圈固定拉拔器,避免損傷軸承。
監測運行溫度,熱處理后的軸承工作溫度可達150℃(部分型號甚至200℃),但需注意保持架材料對溫度的限制(如聚酰胺保持架)。
六、典型應用場景
高軸向載荷場合
工業齒輪箱、螺桿壓縮機、渦輪緩速器等需承受雙向軸向力的設備。
風電齒輪箱中與圓柱滾子軸承組合,分別承擔軸向和徑向載荷。
高速旋轉場景
航空發動機、機床主軸、機器人關節等對轉速和剛性要求高的領域。
牽引電機、泵類設備中替代雙列軸承,實現緊湊布局。
空間受限環境
汽車變速箱、鐵路牽引電機等軸向空間有限的應用,通過單軸承替代雙軸承組合。