外圆非包容轴承和普通滚动轴承有哪些区别？有没有认识上的误区？
一、外圆非包容轴承的概念将轴承外圈装入轴承座孔、齿轮箱等包容体零件中，外圆被包容，内圈或外圈由扭矩驱动旋转的轴承称作常规轴承。 将轴承外圈不装入轴承座、齿轮箱等包容体零件中，外圆直接与（广义的）轨道接触，外圈靠摩擦力被动旋转的轴承称作外圆非包容轴承。 实质上，外圆非包容轴承是将滚动轮（或旋转轮）和常规滚动轴承外圈合为一体，配上密封圈等功能件后形成的滚动轴承单元。
由行星齿轮、销轴、滚子所组成的行星齿轮轴承，也视作外圆非包容轴承。 为叙述方便，用英文Outer Circular Non-inclusive Bearings的缩写“OCNCB”代替“外圆非包容轴承”。 OCNCB的主体是滚轮轴承。滚轮轴承按滚动体可分为滚子（滚针）滚轮轴承和球滚轮轴承；按结构形式可分为挡圈型和螺栓型；按有和无保持架可分为有保持架型或满装滚动体型。滚轮轴承尺寸跨度很大，外径范围10~500 mm。 二、 OCNCB在我国的应用OCNCB的结构形式很多，应用方式也多样，按照其外圈的运动方式分为MA和FA两大类。 1、 MA类应用 MA类是OCNCB外圈绕移动轴线被动旋转，内圈随机架与轨道作相对往复运动，外圆上任意一点作摆线运动。通常称这种应用状态的OCNCB为滚轮轴承。 20世纪70年代中后期，我国率先将滚轮轴承应用在大型成套引进装备上，例如华中某大型钢铁公司的热、冷连轧钢板带生产线，西北某有色金属公司的热、冷轧有色金属板带生产线等。 20世纪80年代后期至90年代初期，我国中大型钢铁企业引进或国内设计制造的炼钢连铸、热连轧、冷连轧生产线开始大量使用滚轮轴承。 目前滚轮轴承不仅普遍应用在冶金装备上，还广泛应用在工程车辆、自动化装备、自动化生产线和自动化工厂。随着机械装备自动化的进一步普及和机械零部件进一步的集成化、单元化、小型化、轻量化，滚轮轴承必将得到更加广泛的应用。 滚轮轴承不仅应用在机械装备上，也直接为人服务，如旱滑鞋、滑冰鞋等，将来还可能会进入家庭，如滚动门窗等。 2、FA类应用 FA类是OCNCB外圈绕固定轴线作被动旋转运动。通常将这种应用状态的OCNCB与应用主机机构联合命名，如拉矫机支承辊（支承滚轮）、森基米尔轧机轴承、发动机摇臂轴承、张紧轮轴承、链轮轴承等。 拉矫机支承辊最初也是20世纪70年代中后期成组应用在冷轧板酸洗和镀锌生产线上，其工作特点是一机多组，一组多列地将冷轧板带弯曲数次，以此来增加酸洗和镀锌效果。 森基米尔轧机轴承则是近期应用的一种OCNCB。森基米尔轧机的压轧力通过中间辊传递，分散给若干组OCNCB，其压轧力由几十套OCNCB承受，而传统轧机的压轧力只能由4~8套常规滚动轴承承受。 汽车发动机摇臂滚轮轴承和张紧轮轴承在我国则是21世纪初开始应用。 叉车门架链轮轴承在20世纪90年代末在我国得到应用。 还有许多自动化装备、自动化生产线、自动化工厂也有OCNCB的FA类应用。 三、OCNCB在我国的研发制造20世纪80年代初期，国内开始参照国际品牌样品仿照设计并试制滚轮轴承，部分替代进口。到20世80年代后期，原成套引进装备上使用的滚轮轴承基本实现国产化。 20世纪90年代初期，为我国自行设计的炼钢连铸生产线和热、冷连轧板带生产线，以及从欧美、日本购买的二手连铸连轧、冷连轧、热连轧生产线等成套装备、配套的滚轮轴承基本或完全实现国产化。最典型的是西南某钢铁公司的热、冷连轧板带生产线，装机配套的滚轮轴承品种达30个，数量约4万套，全部由国内轴承厂设计制造。 拉矫机支承辊、森基米尔轧机轴承、摇臂滚轮轴承等起初也是从国外著名品牌公司引进，20世纪80年代后期，国内有轴承企业参照国外著名品牌样品仿照设计制造拉矫机支承辊，森基米尔轧机轴承和摇臂滚轮轴承则是21世纪初参照国外著名品牌样品制造，部分替代进口。 目前国内许多轴承企业都在为国内主机配套或出口OCNCB，特别是滚轮轴承。 四、目前存在问题虽然OCNCB在我国应用了40多年，研发制造也有30多年，由于其有2个非常容易使人产生误解的特征： 1）大多数OCNCB的结构形式与常规滚动轴承基本相同或类似； 2）OCNCB外圈外圆直接与轨道接触，导致对OCNCB形成了2个认识上的误区，一是不区分OCNCB与常规轴承的应用特性将两者等同看待，二是认为OCNCB制造精度可以低于常规轴承。 有了认识上的偏差，就会产生学术研究、产品设计、工艺制造与产品应用等方面的失准，导致OCNCB经常出现外圈断裂和内 部接触疲劳等早期失效现象，从而给OCNCB制造和使用企业带来很大的经济损失。 1、学术研究方面 将OCNCB与常规轴承等同看待，进行有关产品设计、应力应变分析、载荷能力与寿命计算等课题的研究。将应用特性完全不同的两类轴承混为一谈，分析计算模型不符合OCNCB的应用特性，导致研究结论失准甚至错误，不仅不能指导工程应用，还有一定的误导作用。 2、 产品设计方面 1）盲目套用或类比常规轴承的设计方法进行OCNCB的设计，包括结构主参数、材料选择、技术条件的制定等。 2）盲目将发达国家OCNCB样本或订货图中的有效额定载荷当作基本额定载荷作为设计目标。 3）不顾OCNCB外圈存在弯曲应力和弯曲变形的客观实际，套用常规轴承的计算方法来计算OCNCB的额定动载荷与额定静载荷。 4）为了提高OCNCB的动、静载荷能力、疲劳寿命和静安全系数，将国外设计的OCNCB外圈壁厚改薄，滚动体直径和滚动体组中心圆直径改大。 5）为了图方便、降成本，将国外设计的滚轮轴承改凑成外圈加常规轴承。 6）降低OCNCB外圆的尺寸公差、形位公差以及旋转精度等技术条件。 3、工艺制造方面 工艺制造方面的失准主要表现是OCNCB零件热、冷工艺完全套用常规轴承零件的工艺方法和工艺参数；降低OCNCB零件，特别是外圈的工艺要求。 4、应用设计方面 1）套用常规轴承基本额定寿命的计算方法计算OCNCB的使用寿命。 2）不考虑成组使用OCNCB的非均匀接触量对当量载荷的影响。 3）降低轨道等相关零部件的力学性能和接触精度。 五、《外圆非包容轴承设计制造与应用》的主要内容针对国内对OCNCB认识上有误区、研发上有失准、应用上有早期失效的客观事实，对OCNCB产品设计、工艺制造、应用分析等进行全面系统的讨论，给出符合OCNCB应用特性的产品设计、工艺制造和应用分析方法。主要内容如下： 1）介绍OCNCB的应用特性、结构特点以及品种类型。 2）利用国外著名轴承公司早期样本中滚子滚轮轴承各个载荷参数之间的数量关系，寻找计算最大允许动、静载荷和有效额定动、静载荷的途径和方法，并给出载荷参数的概算公式。 3）讨论OCNCB设计的目标和约束函数，结构主参数的设计方法，并给出各种结构外圈截面参数的计算方法。 4）讨论满滚子结构OCNCB的临界周向总间隙，自锁型OCNCB中自锁量与接触应力、应变以及滚子压入力之间的关系，非自锁型OCNCB中滚子周向间隙与轴向间隙、径向间隙之间的内在联系。 5）用假想切面法将OCNCB外圈分为受载半外圈和不受载半外圈，根据力的平衡条件求得分界面上的内力。 6）运用滚动轴承载荷分布理论、曲梁边缘应力理论以及强度条件，导出符合外圈弯曲强度条件的最大允许动、静载荷Prmax，P0rmax的计算式。 7）根据接触应力理论和接触强度条件，导出符合外部接触强度条件的最大允许动、静载荷Prcmax，P0rcmax的计算式。 8）根据强度理论计算符合螺栓、芯轴正应力强度条件和符合外圆凹槽边缘正应力强度条件的最大允许载荷。 9）运用弹性支承理论中的级数公式计算外圈各个位置角的挠度变形量，应用挠度变形的叠加原理计算外圈弯曲弹性变形量。 10）运用滚动轴承载荷分布理论计算OCNCB内部接触弹性变形量和外部接触弹性变形量，并探讨外部接触变形对Prmax，P0rmax的影响。 11）根据外圈弯曲弹性变形量与内部接触弹性变形量之间的几何关系和耦合特性，求得载荷范围角和载荷分布参数。 12）根据滚动轴承载荷理论和载荷分布参数，导出有效额定动、静载荷Crw，C0rw计算式。 13）介绍OCNCB主体设计计算过程，分析、评价最大允许动、静载荷和有效额定动、静载荷计算方法的准确度。 14）非常规结构OCNCB的结构设计方法。 15）满足应用特性的OCNCB各零件尺寸公差、形位公差的制定，材料选择与热处理技术条件等。 16）OCNCB制造工艺程序和工艺方法。 17）OCNCB应用领域、方向以及应用设计方法，重点讨论非均匀接触量与附加当量载荷之间的关系。 18）浅谈OCNCB的各种试验方法。 19）OCNCB失效分析。 |
