姚颖才，曲琼，郭帅，耿涛

（1.洛阳LYC轴承有限公司，河南 洛阳 471039；2.航空精密轴承国家重点实验室，河南 洛阳 471039）

三、四点接触球轴承因其装球多、承载能力大、可承受双向轴向载荷、占用轴向空间小、极限转速高等优点，在航空传动系统、汽车传动系统、精密机械等方面使用得越来越多。随着国内各方面技术进步，用户对轴承的精度、性能、寿命和可靠性等提出了更高的要求。其中保持架的结构设计直接影响轴承的使用性能。

三、四点接触球轴承用实体保持架一般为无锁设计，或者通过台阶孔、凸台压锁印等方式将保持架、钢球及套圈组成内、外组件。针对某设计任务中，要求三、四点接触球轴承钢球数量较多、保持架最小梁宽极小、保持架和钢球形成组件且可与套圈分离，设计了一种结构复杂的实体保持架。

1 保持架结构

设计的保持架结构如图1所示，保持架梁宽较小，为保证具有足够的强度，选用了结构强度较高的40CrNiMoA材料。

图1 保持架结构图Fig.1 Structure of cage

保持架为内圈挡边引导，内径中部车凹槽避开梁宽薄弱处，设计两处梯形凸台加工台阶孔，形成兜孔内径四处锁点，锁住钢球，如图2所示。外径采用U形弯爪，在放入钢球后压弯爪，可锁住钢球（图3）。钢球锁入保持架兜孔后，锁印效果如图4所示。通过控制内径凸台台阶孔锁点的径向位置控制钢球在兜孔中的下沉量，达到可与外圈分离的目的。

图2 保持架兜孔处剖面Fig.2 Section of cage pocket

图3 保持架梁处剖面Fig.3 Section of cage beam

图4 保持架兜孔锁印效果图Fig.4 Effect of locking print for cage pocket

2 注意事项

1）如图5所示，保持架内径处宽度a应小于两半内圈沟道宽度并留有一定间距，以防凸台与沟道边沿处干涉。

图5 保持架、钢球、内圈装配简图Fig.5 Assembly diagram of cage，steel ball and inner ring

2）保持架凸台B点与沟道的距离，在径向上应大于保持架内径与内圈挡边的间隙，轴向上应大于轴承轴向游隙与兜孔间隙之和。设计时钢球组外径要适当选取，以防止B点与沟道干涉，损伤沟道，影响保持架的旋转。

3）保持架外径处U形弯爪的凸台外径应小于外圈挡边直径，以压弯爪后不影响钢球在保持架内旋转灵活性为前提，可根据比例图选取。

3 保持架特点

设计的保持架主要适用于三、四点接触球轴承有特殊要求且结构限制的工况条件，其优点为：

1）可以容许轴承在考虑保持架最小梁宽时计算的钢球数量上再增加一粒，从而增加承载能力。

2）内径凸台结构增加了保持架结构强度。

3）保持架与钢球形成组件，轴承拆装时可各零件分别拆装，灵活方便，不易出现钢球丢失、混装、安装时掉入机体等现象。

但该特殊结构的保持架也存在加工难点：

1）内径处2个梯形凸台、中间一处凹槽的结构，加工需分多个步骤完成加工，工艺难度较大。

2）所有兜孔通过加工台阶孔的方式依次进行钻、镗孔，加工步骤多、速度慢、难度大、效率低。

3）内径梯形凸台尺寸选取不合适而使B点距沟道较近时，运输时存在可能碰伤沟道的风险；工作中存在由于加工误差、轴向游隙等因素，接触到沟道，从而影响轴承旋转灵活性，甚至使轴承提前失效的风险。因此在设计时，应在满足钢球和保持架组件可与外圈分离的基础上，尽量增大B点到沟道的距离。

4 结束语

通过对保持架结构的特殊设计，满足了用户对相关轴承的特殊要求，既保证了轴承承载能力、保持架强度和可靠性，又满足了轴承可分别拆装、保持架和钢球形成不分离组件的要求。目前，该结构保持架已批量生产，加工效率得到明显提高。装套后轴承通过了主机单位试验验证，并经用户使用证明，轴承能够满足其使用要求。该结构保持架的设计同样可用于有相同要求的其他双半内圈三、四点接触球轴承。