四点接触球轴承在节省空间的同时起到三重作用
2024-03-04 11:14:45
四点接触球轴承可以同时处理径向、推力和力矩负载，因此可以简化机器设计，主要用于慢速至中速应用，或振荡运动占主导地位的应用中。
单个四点接触轴承通常不需要第二个轴承，这提供了一些非常重要的好处，包括节省空间、重量减轻、成本节约、刚性和准确性、更快的安装、更少的维护等。
由于独特的球道几何形状可以产生两倍多的接触点，四点接触球轴承可以单独或以任何组合方式抵抗径向、推力和力矩载荷。四点接触球轴承有一排带有内圈和外圈的球，球槽由两个中心生成，每个半径略大于球半径，接触角通常偏离径向中心线35°，但可以根据应用情况进行变化。
重要优势
四点接触球轴承在旋转元件具有高直径与轴向长度之比的应用中特别有效，大多数都有很大的孔径与截面尺寸之比，这个比例越大，单个座圈就越薄、越灵活，薄壁轴承的尺寸范围为1"至40"，回转支承的外径范围为4"至178"。
转盘设计有一个由两个轴承支撑的传统中心柱，去掉中心支柱可以降低整体的高度和重量，并腾出空间供其他部件使用。同样，只有一个轴承意味着没有跳动匹配，没有直径匹配，也没有两个跳动不相等的轴承摆动的机会，所有这些都提高了组件的精度。
消除第二个轴承也消除了为优化其配合而进行调整的需要，从而减少了垫片或夹紧环的费用（也许还有熟练进行这些调整的技术人员），相比之下，四点接触球轴承是通过适当的内部配合制造的，并简单地固定在其配合部件上。
四点接触球轴承如何工作？
当内座圈旋转时，向下的推力载荷在点B处传递到滚珠，然后通过滚珠（通常以35°接触角）传递到点D，从那里，推力载荷进入外座圈和支撑结构。
滚珠在滚道槽中沿着负载传输线的偏转减轻了滚珠在接触点A和C处的压力，并允许滚珠围绕垂直于线BD的轴线平稳旋转。力矩载荷大致相同，推力载荷从B点的内圈传递到D点的外圈，同时，推力载荷180°相反，从C点的内圈传到a点的外圈上。
径向阻力发生在距离应用点180°处（假设推力载荷比径向载荷大得多），径向载荷在接触线CA和BD上受到同等阻力，单个载荷的关系决定了反作用力是大还是小。
最后，消除第二个轴承可以节省资金，这些资金可以用于将功能（齿轮、安装孔、润滑接头）集成到四点接触轴承中，以进一步优化性能。
四点接触轴承可以根据ABEC精度等级和更大尺寸制造，在涉及有限旋转角度的振荡运动的应用中，当大部分旋转的跳动为零时，有时可以使用ABEC 1轴承来代替ABEC 3或5，在这种情况下，应规定临界要求（轴向跳动或径向跳动），以满足ABEC标准。
四点接触轴承使用一排滚珠而不是双排滚珠，可以通过多种方式提高准确性，例如，当双排滚珠系统中的径向跳动异相时，旋转将产生摆动，当应用需要两排滚珠之间有很大的空间时，摆动也可能由结构偏转引起，当必须抵抗高力矩载荷时，如果两排之间的轴向跳动存在预紧差异，轴承摩擦可能会发生变化。
材料的选择
四点接触球轴承通常由传统的抗摩擦轴承材料制成，但与其他轴承一样，材料决定最终取决于应用，高碳52100合金和440C不锈钢是通孔硬化的常见选择，当需要选择性硬化时，例如当轴承具有整体特征（如法兰和齿轮）时，可选择渗碳或感应硬化（诸如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，以获得100%的承载能力和最长的使用寿命（在Rc 50时，容量降至约50%，在Rc 45时降至小于30%）。
当耐腐蚀很重要时，座圈和滚珠可以由沉淀硬化不锈钢制成，也可以涂上薄而致密的铬，如Endurakote镀层。
限制速度
四点接触球轴承主要用于低速或减速应用，在组合负载下，一些滚珠被负载到两组触点上，由于它们不能同时绕两个轴滚动，因此它们倾向于绕一个轴旋转，这会导致另一组触点出现更多打滑，增加摩擦和磨损，尤其是在高转速运转时。
最大允许速度随孔径、截面尺寸、球体尺寸、护圈类型、润滑类型和负载类型而变化，通常，这种类型的轴承在变桨线速度低于1100英尺/分钟时表现最佳，然而，预紧、润滑和同时单独加载的可变效应可以克服这一限制，对于需要更高速度的应用，应咨询轴承制造商。
润滑和维护
在大多数应用中，四点接触球轴承通常需要更少的维护。油脂润滑是典型的润滑方式，因为许多应用都涉及低速或摆动，如果应用涉及完全旋转，两个相距180°安装的润滑脂加注口应允许足够的通道，如果设计要求重载和全旋转，或者如果轴承位于必须用油润滑的其他运动部件附近，则使用油润滑。
虽然许多轴承在工厂进行了预润滑，但仍然必须根据需要补充和更换润滑剂，在轴承座圈中加入孔或配件有助于实现这一点，当轴承具有整体密封时尤其如此，即使在大直径轴承（例如100英寸）中。
分离器应始终用于四点接触轴承，其类型因应用而异，材料选项包括钢、不锈钢、青铜、酚醛、尼龙、聚四氟乙烯和不锈钢丝（弹簧型），最常见的形式是Conrad深沟轴承中的护圈，可以从侧面通过座圈之间的间隙插入轴承中。
完整的一体式护圈通常是最坚固的选择，但将其插入四点接触轴承需要拆分其中一个座圈或提供加载塞，这在轻型轴承中并不实用，因为座圈太薄而无法拆分，并且无法用铆钉或螺钉重新组装。