带菱形座外球面球轴承三维结构

　　做传动结构设计的工程师大多有体会，带座外球面轴承的选型和安装边界确认，往往是中小型输送、轻工设备传动布局里最容易出细节问题的环节，这次拆解的菱形座外球面球轴承结构，刚好覆盖了这类部件最常用的安装场景。这类部件最常见的应用场景，是中小型皮带输送机的辊筒两端支撑、小型风机的叶轮轴支承、农业小型机具的旋转轴定位，还有食品包装线的导辊安装位——这些场景的共性是安装基面多为薄型钢板或者型材面，没有预留镗孔的轴承安装位，需要靠轴承座自身的安装面直接锁附，同时要承受一定的径向载荷，还要允许轴在安装时有小范围的对中误差。从功能特性上看，这个结构把外球面球轴承的内圈顶丝锁紧结构、外圈的球面配合面、菱形铸造座的安装基准整合到了一起：

　　内圈的顶丝孔可以直接锁紧在光轴上，不需要额外加工轴肩或者键槽，现场安装的时候只需要把轴穿入内圈，拧紧两个紧定螺钉就能完成轴向定位，对现场装配的技能要求很低；轴承外圈的球面和轴承座的凹球面是间隙配合，当安装基面存在平面度误差、或者轴加工存在轻微的同轴度偏差时，外圈可以在座孔内自动偏转调心，避免轴承因为别劲出现早期磨损，这点在长距离输送线的多辊筒同步安装时优势特别明显，不用反复调整每个辊筒的安装同轴度。从设计思路上拆解这个结构，首先是安装座的菱形布局，两个安装孔分布在轴承孔的两侧，中心连线和轴承孔中心重合，相比方形座，菱形座的横向占用尺寸更小，在型材框架上安装的时候，不需要额外加宽安装面，两个安装孔的跨距经过匹配，

　　既能保证锁附后的支撑刚性，又不会因为跨距过大导致座体在受冲击时出现根部断裂；轴承座的材质采用铸铁铸造，表面做了喷塑处理，相比冲压钢板座，铸铁的减震性更好，在有轻微振动的传动场景下，能吸收一部分轴旋转带来的振动，降低噪音传递；轴承本体的密封结构采用了双唇接触式密封，外侧的密封唇可以阻挡外界的粉尘、水渍进入轴承滚道，内侧的密封唇可以锁住轴承内部的润滑脂，在多尘、潮湿的车间环境下，不用频繁补充润滑脂就能保证较长的使用寿命。再说到外形尺寸和安装边界，这类菱形座轴承的安装核心尺寸是三个：首先是轴承内孔的直径，对应适配的轴径尺寸，选型时要和传递扭矩匹配的轴径一致；其次是两个安装孔的中心距，这个尺寸决定了安装板上开孔的位置，

　　要注意安装孔是长圆孔还是圆孔，长圆孔的话可以允许安装时小范围调整中心距，降低安装孔的加工精度要求；第三是轴承座的总高度，也就是从安装基面到轴承内孔中心的高度，这个尺寸决定了轴的安装中心高，布局设备框架的时候要提前预留这个高度尺寸，避免轴和安装基面出现干涉。另外要注意的细节是，轴承座上的注油嘴位置，这个结构的注油嘴布置在座体的侧下方，安装的时候要保证注油嘴朝向方便操作的一侧，后期维护的时候可以不用拆卸设备就能直接加注润滑脂；内圈的紧定螺钉锁紧方向，要和轴的旋转方向匹配，避免轴正转的时候螺钉出现松脱，通常设计时会让螺钉的锁紧方向和轴旋转方向形成自锁趋势。很多新手工程师选型时容易忽略的点是，这类带座轴承的允许调心角度通常在2度以内，不是说可以无限偏转，如果安装时轴的偏斜角度超过这个范围，密封件会出现异常磨损，轴承的载荷分布也会出现偏移，反而会缩短使用寿命；另外安装时不要用锤子直接敲击轴承内圈或者外圈，要通过套筒传递压力压装到位，避免滚道出现压痕导致运转异响。从三维建模的角度看，这个结构的建模难点在于球面配合面的公差匹配，还有密封件的唇口结构还原，建模时要注意球面的配合间隙，不能把外圈和座孔做成完全贴合的实体，要预留出调心需要的活动间隙，同时安装孔的位置要和轴承中心严格对称，不然生成工程图的时候会出现安装尺寸标注错误，直接影响后续的零件加工。