单排外齿式回转支承轴承结构设计

　　这类单排外齿结构的回转支承，是重载回转工况里最常用的核心承载部件，日常在工程机械、港口设备、风电装备、自动化回转工作台里都能见到它的身影，核心作用是同时承受轴向载荷、径向载荷以及倾覆力矩，实现两个部件之间的相对回转运动，相比普通轴承，它的承载能力更强，安装集成度更高，不需要额外设计复杂的支撑座体就能直接连接上下两个安装基面。

　　从结构设计逻辑来看，这款产品采用单排四点接触球的承载结构，滚动体为钢球，通过隔离块沿滚道圆周均匀排布，内圈或者外圈上集成了外啮合直齿轮，直接可以和驱动小齿轮啮合实现回转驱动，省去了额外加装传动齿轮的工序，整体结构非常紧凑。设计滚道的时候，接触角通常设置为45度，这样可以保证四个方向的载荷都能均匀传递到滚动体上，避免局部应力集中导致的早期点蚀失效，滚道的淬硬层深度和表面硬度是设计核心，需要根据额定静载荷、动载荷的计算值匹配对应的热处理工艺参数，保证重载工况下的使用寿命。

　　外齿圈的参数设计需要匹配驱动端的减速比要求，齿部的精度等级通常选8到9级就可以满足大部分工程场景的需求，齿面同样需要做表面淬火处理，避免啮合过程中出现齿面磨损、断齿的问题。安装连接面上均匀排布的通孔是用来穿装高强度螺栓的，设计的时候螺栓孔的位置度公差需要严格控制，保证安装的时候上下法兰的连接面完全贴合，不会出现偏载，螺栓的预紧力也要按照载荷计算值设定，避免工作过程中螺栓松动导致的支承晃动。

　　实际选型应用的时候，首先要核算安装边界的尺寸，这款支承的外径、内径、安装孔分布圆直径、齿顶圆直径都需要和设备的安装基座完全匹配，齿轮的模数、齿数要和驱动小齿轮正确啮合，保证侧隙在合理范围内，侧隙太小容易出现卡滞、发热，侧隙太大会导致回转精度不足、传动冲击大。安装基面的平面度有明确要求，不能有局部凸起，否则会导致支承安装后产生内应力，滚道变形，转动卡滞。

　　日常在挖掘机的上车回转部分、塔吊的回转机构、自动化生产线的回转变位机、风力发电机组的偏航系统里，这类单排外齿回转支承的应用占比非常高，它可以把整个上部结构的重量全部承载下来，同时通过小齿轮驱动实现360度的连续回转，不需要额外布置复杂的支撑管路或者线路，因为回转支承的中心是完全中空的，可以方便地穿过液压管路、电缆、气路等管线，这也是它在回转类设备里被广泛选用的重要原因。

　　设计建模的时候，需要重点关注滚道的曲率半径和钢球直径的匹配关系，通常滚道曲率半径取钢球直径的0.52到0.54倍，这样既可以保证足够的接触面积，降低接触应力，又不会因为曲率太接近导致滚动体滑动摩擦增大。密封结构的设计也不能忽略，在内外圈的结合面两侧都要加装耐油橡胶密封条，防止外界的灰尘、水汽、杂质进入滚道内部，同时避免内部的润滑脂泄漏，保证长期运行过程中滚道和滚动体的润滑状态良好，延长维护周期。

　　很多初次选型的设计人员容易忽略倾覆力矩的核算，实际上回转支承很多工况下承受的倾覆力矩比纯轴向载荷要大，比如挖掘机铲斗偏载的时候、塔吊起吊重物在臂端的时候，倾覆力矩会通过连接法兰传递到支承滚道上，如果选型的时候只看轴向载荷参数，很容易出现滚道压溃、滚动体碎裂的问题，所以建模的时候也要把载荷工况的受力分析做足，对应校核螺栓的强度、齿根的弯曲强度、滚道的接触疲劳强度，保证各个部件的安全系数都在合理范围内。

　　安装调试的时候，要先把安装面的毛刺、焊渣、油漆残留全部清理干净，吊装支承的时候要水平起吊，避免磕碰齿部和密封面，螺栓拧紧的时候要沿圆周方向对角分步拧紧，不能一次性把单个螺栓拧到额定扭矩，防止法兰面受力不均导致支承变形。加注润滑脂的时候要在缓慢转动支承的过程中加注，保证润滑脂能够均匀分布在整个滚道和齿面上，首次运行100小时之后要重新检查螺栓的预紧扭矩，之后定期按照维护周期检查，避免长期运行出现松动。