探討工業(yè)機(jī)器人專用四點(diǎn)接觸球軸承

  近些年，我國生產(chǎn)制造智能化改造升級的需求日益凸顯。工業(yè)機(jī)器人因其高精度、高承載能力、高可靠性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)制造中。現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人的方向發(fā)展趨于輕型化，機(jī)器人軸承就要求與其配套的軸承具有更加輕便的結(jié)構(gòu)。由于軸承要在有限的安裝空間內(nèi)滿足工業(yè)機(jī)器人主機(jī)對軸承承載能力、精度、剛度和摩擦力矩的怍能要求，選用標(biāo)準(zhǔn)的通用軸承很難滿足這種要求，而四點(diǎn)接觸球軸承追求外形極限尺寸，具有重量輕、體枳小、精度高、壽命長等優(yōu)良性能，能夠很好地解決這一問題。
  
  工業(yè)機(jī)器人專用四點(diǎn)接觸球等截面薄壁軸承通常有帶密封圈和不帶密封圈的結(jié)構(gòu)形式。 其主要由內(nèi)圈、外圈、保持架、鋼球或非接觸式密封圈組成。內(nèi)、外圈均為整體結(jié)構(gòu)，鋼球與內(nèi)、外圈溝道呈四點(diǎn)接觸，保持架為冠形插入式結(jié)構(gòu)。適合安裝在工業(yè)機(jī)器人的腕部、肘部等關(guān)節(jié)部位。

  一、薄壁密封四點(diǎn)接觸球軸承特點(diǎn)

  
  1、外徑與內(nèi)徑之比較小，滾動(dòng)體直徑小，數(shù)量多，與相同內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)軸承相比，其重量約為標(biāo)準(zhǔn)軸承的5% ，橫截面積約為標(biāo)準(zhǔn)軸承的20%。
  
  2、定截面軸承：薄壁四點(diǎn)接觸球軸承系列，軸承橫截面尺寸相同，不隨內(nèi)外徑的變化而改變。
  
  3、能承受徑向載荷、雙向推力載荷和傾覆力矩，相當(dāng)于兩套背對背安裝的角接觸球軸承，但其寬度只相當(dāng)于一套角接觸球軸承的寬度。

  三、薄壁四點(diǎn)接觸球軸承主參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

  
  軸承主參數(shù)的確定是設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)，薄壁四點(diǎn)接觸球軸承主參數(shù)（鋼球直徑、鋼球數(shù)量、球組節(jié)圓直徑）的選取，應(yīng)在保證軸承使用性能如剛性、小摩擦力矩等要求的前提下，使軸承的壽命長。工業(yè)機(jī)器人軸承主要失效形式是接觸疲勞失效或精度喪失，因此，四點(diǎn)接觸球薄壁軸承仍以長接觸疲勞壽命，也就是額定動(dòng)載荷為設(shè)計(jì)日標(biāo)函數(shù)。根據(jù)軸承設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)和約束條件，采用網(wǎng)格法，通過計(jì)算機(jī)優(yōu)化程序，完成軸承主參數(shù):鋼球直徑、球數(shù)和球組節(jié)圓直徑的確定。
  

  根據(jù)薄壁軸承在機(jī)器人中的使用狀況和長壽命、高剛性、低摩擦的使用要求，在設(shè)計(jì)中不僅要考慮盡可能大的額定動(dòng)載荷，同時(shí)針對薄壁軸承橫截面較小的特點(diǎn)，要精心選擇每個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)的值，以改善軸承零件接觸應(yīng)力分布，達(dá)到有利于潤滑油膜形成的接觸狀態(tài)，從而提高軸承的使用壽命。