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单排四点角接触球轴承(四点接触球轴承)是一种特殊设计的单列角接触球轴承,其核心特点体现在结构、载荷能力、空间占用、转速性能及安装维护等方面,具体如下:
一、结构特点:双半内圈与四点接触设计
分离式结构
内圈由两个独立的半圈(肩环)组成,外圈为整体结构。这种设计允许轴承在安装时先装入外圈和保持架组件,再分别安装两个内圈半环,极大提升了安装灵活性。
四点接触原理
内、外圈滚道采用特殊沟形(如哥特式弧形或带角度的椭圆弧形),使每个钢球与内外圈滚道理论上形成四个接触点。当承受轴向载荷时,钢球与内、外圈滚道各接触于两点,实现双向轴向承载;纯径向载荷下则呈现四点接触状态(但实际应用中以轴向载荷为主)。
二、载荷能力:双向轴向承载与径向补充
双向轴向载荷
可同时承受两个方向的轴向载荷,无需像单列角接触球轴承那样通过背对背或面对面组合安装,简化了结构并节省空间。
径向载荷补充
能承受一定程度的径向载荷,但设计优先级为轴向承载。通常建议轴向与径向载荷比(Fa/Fr)大于1.27,以确保稳定运行。
高承载效率
双半内圈设计允许装入更多钢球,显著提升轴承的承载能力。例如,SKF QJ系列四点接触球轴承通过增加钢球数量,实现了与双列角接触球轴承相近的额定载荷。
三、空间占用:紧凑设计替代双列轴承
轴向空间优化
相比双列角接触球轴承,四点接触球轴承的轴向尺寸减少约50%,适用于轴向空间受限的场合(如工业齿轮箱、压缩机、风电偏航系统等)。
轻量化设计
单列结构减少了材料使用,降低了整体重量,同时保持了高刚性,适合对重量敏感的应用(如航空发动机、机器人关节)。
四、转速性能:高极限转速与平稳运行
高速适应性
接触角较小(通常为35°),减少了高速运转时的离心力影响,配合高质量保持架(如黄铜或PEEK材质)和外圈引导设计,极限转速比同规格双列角接触球轴承高约70%。
低摩擦与平稳性
四点接触设计分散了载荷,避免了局部应力集中,同时钢球与滚道的接触点分布均匀,减少了振动和噪音,运行平稳性优于传统深沟球轴承。
五、安装与维护:灵活性与专业性并重
安装灵活性
分离式结构支持分步安装,便于在狭小空间内操作。
外圈可配备定位槽(如FAG轴承的后缀N2),通过定位销固定于轴承座,防止旋转。
安装时需确保轴肩高度适配,避免径向力作用于外圈,同时预留外圈径向间隙(1-2mm)以补偿热膨胀。
维护要点
定期检查润滑状态,推荐使用稀油润滑(因保持架与内外圈间隙小,润滑脂不易进入滚道)。
拆卸时可用深凹底内圈固定拉拔器,避免损伤轴承。
监测运行温度,热处理后的轴承工作温度可达150℃(部分型号甚至200℃),但需注意保持架材料对温度的限制(如聚酰胺保持架)。
六、典型应用场景
高轴向载荷场合
工业齿轮箱、螺杆压缩机、涡轮缓速器等需承受双向轴向力的设备。
风电齿轮箱中与圆柱滚子轴承组合,分别承担轴向和径向载荷。
高速旋转场景
航空发动机、机床主轴、机器人关节等对转速和刚性要求高的领域。
牵引电机、泵类设备中替代双列轴承,实现紧凑布局。
空间受限环境
汽车变速箱、铁路牵引电机等轴向空间有限的应用,通过单轴承替代双轴承组合。