探討工業(yè)機(jī)器人專用四點接觸球軸承

  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，被廣泛應(yīng)用到個領(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、薄壁密封四點接觸球軸承特點

  
  1、外徑與內(nèi)徑之比較小，滾動體直徑小，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、薄壁四點接觸球軸承主參數(shù)優(yōu)化設(shè)計

  
  軸承主參數(shù)的確定是設(shè)計過程中的重要環(huán)節(jié)，薄壁四點接觸球軸承主參數(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，四點接觸球薄壁軸承仍以長接觸疲勞壽命，也就是額定動載荷為設(shè)計日標(biāo)函數(shù)。根據(jù)軸承設(shè)計目標(biāo)函數(shù)和約束條件，采用網(wǎng)格法，通過計算機(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)計中不僅要考慮盡可能大的額定動載荷，同時針對薄壁軸承橫截面較小的特點，要精心選擇每個結(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。