四點接觸球軸承在節省空間的同時起到三重作用
2024-03-04 11:14:45
四點接觸球軸承可以同時處理徑向、推力和力矩負載，因此可以簡化機器設計，主要用于慢速至中速應用，或振蕩運動占主導地位的應用中。
單個四點接觸軸承通常不需要第二個軸承，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生兩倍多的接觸點，四點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。四點接觸球軸承有一排帶有內圈和外圈的球，球槽由兩個中心生成，每個半徑略大于球半徑，接觸角通常偏離徑向中心線35°，但可以根據應用情況進行變化。
重要優勢
四點接觸球軸承在旋轉元件具有高直徑與軸向長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，這個比例越大，單個座圈就越薄、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"。
轉盤設計有一個由兩個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，只有一個軸承意味著沒有跳動匹配，沒有直徑匹配，也沒有兩個跳動不相等的軸承擺動的機會，所有這些都提高了組件的精度。
消除第二個軸承也消除了為優化其配合而進行調整的需要，從而減少了墊片或夾緊環的費用（也許還有熟練進行這些調整的技術人員），相比之下，四點接觸球軸承是通過適當的內部配合制造的，并簡單地固定在其配合部件上。
四點接觸球軸承如何工作？
當內座圈旋轉時，向下的推力載荷在點B處傳遞到滾珠，然后通過滾珠（通常以35°接觸角）傳遞到點D，從那里，推力載荷進入外座圈和支撐結構。
滾珠在滾道槽中沿著負載傳輸線的偏轉減輕了滾珠在接觸點A和C處的壓力，并允許滾珠圍繞垂直于線BD的軸線平穩旋轉。力矩載荷大致相同，推力載荷從B點的內圈傳遞到D點的外圈，同時，推力載荷180°相反，從C點的內圈傳到a點的外圈上。
徑向阻力發生在距離應用點180°處（假設推力載荷比徑向載荷大得多），徑向載荷在接觸線CA和BD上受到同等阻力，單個載荷的關系決定了反作用力是大還是小。
最后，消除第二個軸承可以節省資金，這些資金可以用于將功能（齒輪、安裝孔、潤滑接頭）集成到四點接觸軸承中，以進一步優化性能。
四點接觸軸承可以根據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的應用中，當大部分旋轉的跳動為零時，有時可以使用ABEC 1軸承來代替ABEC 3或5，在這種情況下，應規定臨界要求（軸向跳動或徑向跳動），以滿足ABEC標準。
四點接觸軸承使用一排滾珠而不是雙排滾珠，可以通過多種方式提高準確性，例如，當雙排滾珠系統中的徑向跳動異相時，旋轉將產生擺動，當應用需要兩排滾珠之間有很大的空間時，擺動也可能由結構偏轉引起，當必須抵抗高力矩載荷時，如果兩排之間的軸向跳動存在預緊差異，軸承摩擦可能會發生變化。
材料的選擇
四點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選擇，當需要選擇性硬化時，例如當軸承具有整體特征（如法蘭和齒輪）時，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%的承載能力和最長的使用壽命（在Rc 50時，容量降至約50%，在Rc 45時降至小于30%）。
當耐腐蝕很重要時，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上，由于它們不能同時繞兩個軸滾動，因此它們傾向于繞一個軸旋轉，這會導致另一組觸點出現更多打滑，增加摩擦和磨損，尤其是在高轉速運轉時。
最大允許速度隨孔徑、截面尺寸、球體尺寸、護圈類型、潤滑類型和負載類型而變化，通常，這種類型的軸承在變槳線速度低于1100英尺/分鐘時表現最佳，然而，預緊、潤滑和同時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，應咨詢軸承制造商。
潤滑和維護
在大多數應用中，四點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，如果應用涉及完全旋轉，兩個相距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部件附近，則使用油潤滑。
雖然許多軸承在工廠進行了預潤滑，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現這一點，當軸承具有整體密封時尤其如此，即使在大直徑軸承（例如100英寸）中。
分離器應始終用于四點接觸軸承，其類型因應用而異，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），最常見的形式是Conrad深溝軸承中的護圈，可以從側面通過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，但將其插入四點接觸軸承需要拆分其中一個座圈或提供加載塞，這在輕型軸承中并不實用，因為座圈太薄而無法拆分，并且無法用鉚釘或螺釘重新組裝。