带双挡边深沟球轴承内圈结构设计

　　做传动结构设计的工程师都清楚，轴承内圈是整套滚动轴承直接和轴颈配合的核心承载部件，这个内圈的结构适配的是带双密封槽的深沟球轴承应用场景，日常在中小型电机输出端、输送机托辊支承位、普通机床进给轴、家用电机转轴这类中等转速、中等径向载荷的工况里随处可见。很多刚入行的设计师选轴承的时候只看整体型号，忽略内圈的结构细节，最后装配的时候要么出现内圈跑圈、要么滚道压痕过早出现，其实问题往往出在内圈的设计匹配度上。

　　这个内圈的滚道采用的是圆弧沟道设计，沟曲率半径比配套钢球的半径大3%左右，这个数值不是随便定的——曲率差太小会导致钢球和滚道的接触面积过大，高速运转时摩擦温升飙升，润滑脂容易过早碳化失效；曲率差太大则会让接触应力集中在滚道的窄带上，承受冲击载荷的时候容易出现点蚀剥落。滚道两侧的挡边高度做了差异化设计，靠内的挡边高度略低于外侧挡边，这个细节是为了装配时钢球能够顺利通过填球角进入滚道，同时装配完成后外侧高挡边能够限制钢球在承受轴向窜动时的脱出量，毕竟普通深沟球轴承能承受的轴向载荷本身就有限，挡边的高度直接决定了允许的轴向窜动边界。

　　从安装边界来看，这个内圈的内孔是标准的圆柱配合面，公差带选的是k5级过渡配合，适合和磨削加工后的轴颈直接压装，不需要额外的键连接——因为轴承内圈和轴的周向固定完全靠过盈配合的抱紧力实现，内孔的表面粗糙度控制在Ra0.8以下，避免压装时表面微观凸峰被剪切掉导致配合间隙变大。内圈的两个端面都做了0.2mm的倒角，一方面是压装时能够顺利对准轴端的导入倒角，不会刮伤轴颈表面，另一方面是避免端面锐边在运转时割伤配套的密封圈唇口。内圈的外径也就是滚道所在的外圆面，除了中间的滚道区域，两侧靠近挡边的位置做了窄边的退刀槽，这个退刀槽是磨削滚道时的砂轮越程位，没有这个结构的话，磨削滚道时砂轮侧面会和挡边发生干涉，导致滚道的圆弧轮廓无法加工到设计尺寸，同时这个退刀槽还能储存少量润滑脂，在刚启动的干摩擦阶段给钢球和滚道提供初始润滑。

　　实际选型的时候要注意，这种结构的内圈适配的是冲压钢保持架的深沟球轴承，不适合适配铜实体保持架，因为铜保持架的引导方式是靠内圈挡边引导，这个内圈的挡边高度没有做引导面的磨削余量，强行配铜保持架会出现保持架和挡边的摩擦异响。另外在有轴向载荷的工况下，要核对内圈挡边和钢球的接触角，这个内圈的接触角是0度，也就是纯径向承载的设计，如果需要承受较大轴向力，应该选角接触轴承的内圈结构，不能用这种普通深沟球的内圈替代。

　　建模的时候这个内圈的特征其实不复杂，但很多新手容易犯的错误是滚道的圆弧中心和内孔的同轴度没约束好，导致加工出来的内圈滚道跳动超差，装到轴上之后旋转的时候钢球的受力周期性波动，很快就会出现噪音。另外挡边和滚道的衔接位置要做微小的圆角过渡，不能做成直角尖角，尖角位置在热处理的时候容易出现应力集中，淬火过程中出现微裂纹，轴承运转一段时间后裂纹扩展就会导致挡边崩裂。

　　从应用场景的适配性来说，这种内圈组成的轴承适合在-20到120摄氏度的工作环境下使用，如果是更高温度的工况，内圈的热处理硬度会下降，承载能力会打折扣，这时候就需要选特殊热处理的高温轴承内圈。日常维护的时候，内圈滚道的磨损状态是判断轴承剩余寿命的核心指标，如果滚道出现均匀的光亮磨损带，属于正常的疲劳磨损，如果出现局部的压痕或者剥落，说明装配的时候有异物进入滚道，或者轴的同轴度超差导致局部受载过大。