常州汉图进出口有限公司

1. 产品介绍：适用于轴向载荷的紧凑型动力单元

在精密工程和机械设计领域，如何在狭小空间内高效地管理载荷始终是一项挑战。虽然径向载荷通常由深沟球轴承或圆柱滚子轴承承受，但在空间极其受限的应用中，高轴向（推力）载荷的管理则需要专门的解决方案。而滚针推力轴承正是在这方面表现出色。

滚针推力轴承是一种特殊的滚动轴承，专门设计用于承受单向大轴向载荷。与使用细长滚针支撑轴的径向滚针轴承不同，推力轴承的设计目的是承受平行于轴线的载荷。

基本组成部分滚针推力轴承是：

• 滚针：这些是其关键要素。它们是长度为其直径3到10倍的圆柱形滚子。它们的小直径和高数量使得在最小的轴向高度下能够实现更大的承载表面积。

• 止推垫圈（滚道）：通常情况下，有两个精密垫圈用作滚道。一个垫圈通常设计成与轴对齐（轴垫圈），另一个垫圈与壳体对齐（壳体垫圈）。这些垫圈经过硬化、研磨和精加工，为滚针提供光滑耐用的运行路径。

• 笼子（固定器）：保持架用于分隔和引导滚针，保持滚针之间的等距。这可以防止滚针倾斜，并确保在高负载和高转速下平稳旋转。保持架可由冲压钢、机加工黄铜或聚合物复合材料制成。

这种巧妙的设计利用了线性接触原理（与滚珠轴承中的点接触不同）。众多滚针将载荷分散到滚道上较大的接触面积上，从而使轴承在轴向横截面尺寸极小的情况下仍能实现卓越的承载能力。

2. 主要优势和设计特点

受欢迎程度滚针推力轴承源于一系列专为高要求应用而设计的强大优势：

• 在最小的空间内实现极高的轴向承载能力：这是最重要的优势。由于采用了许多小直径滚子，这些轴承能够在承受巨大轴向载荷的同时，保持远小于传统推力球轴承的轴向截面高度。这使得设计更紧凑、更轻便的机械设备成为可能。

• 高刚度和低轴向变形：由于滚针与滚道之间呈线接触，滚针推力轴承具有极高的刚性。在负载作用下，其弹性变形（轴向挠度）极小，这对于需要高精度和位置精度的应用至关重要。

• 适用于高速运行：虽然通常达不到角接触球轴承的极高速度，但由于滚针的惯性质量较低，润滑良好的滚针推力轴承和导向良好的保持架可以比尺寸相近的其他推力滚子轴承以更高的速度运行。

• 组合荷载的容纳（在某些设计中）：纯推力轴承仅承受轴向载荷，而一些集成式设计则将滚针推力轴承与径向滚针轴承结合在一起。组合式滚针轴承能够在单个紧凑的单元内同时承受高轴向载荷和高径向载荷。

• 成本效益：该设计通常采用冲压部件和相对简单的结构，使其成为满足高性能要求的经济之选。

3. 各行业的常见应用

独特的能力滚针推力轴承使它们在众多行业中不可或缺：

• 汽车变速器：它们广泛应用于手动和自动变速器中，用于轴向定位齿轮并承受螺旋齿轮产生的推力载荷。应用领域包括变速箱、同步器组件以及差速器轴承。

• 汽车转向系统：在循环式滚珠螺母转向器中，它们吸收转动方向盘时产生的推力。

• 动力总成部件：应用于液力变矩器、摩托车离合器和最终传动装置等领域。

• 航空航天：用于对可靠性、轻量化和高负载能力要求极高的执行器、飞行控制系统和齿轮箱。

• 工业机械：常用于机床中支撑滚珠丝杠的轴向载荷，也用于印刷机、农业机械和建筑设备中。

• 机器人与自动化：它们结构紧凑、刚度高，非常适合用于机器人关节、旋转工作台和精密线性执行器。

4. 类型和配置

滚针推力轴承有多种标准配置，可满足不同的安装和运行需求：

1. 滚针和保持架组件（AXK 型）：这是最基本的形式，仅由一个容纳滚针的笼架组成。它需要对机器的相邻部件（例如机壳和轴肩）进行硬化和研磨，使其起到滚道的作用。这是最紧凑、最具成本效益的解决方案，但需要对安装面进行精确的加工。

   • 例子：INA AXK系列，NTN TKX系列。

2. 带滚道的滚针推力轴承（AS/WS 型）：这是一个完整的、可直接安装的组件。它包含滚针和保持架组件，以及一个或两个经过硬化和研磨处理的止推垫圈（滚道）。由于滚道与滚针完美匹配，因此简化了安装并确保了最佳性能。

   • 子类型：

     • 单赛道（AS系列）：附带一个线槽。第二个线槽必须由应用方提供（类似于 AXK 型，但仅用于一侧）。

     • 双赛道（WS系列赛）：这是一个完整的独立单元，带有两个一体式线槽。这是标准应用中最常见的类型。

   • 例子：INA AS 系列（单垫圈），INA WS 系列（双垫圈）。

3. 组合式滚针轴承（NKX/ZX 型）：这些高度集成的单元将径向滚针轴承和轴向滚针推力轴承结合在一起。它们的设计旨在同时承受极高的径向载荷和单向轴向载荷，与使用两个独立的轴承相比，可显著节省空间。

   • 例子：INA NKX系列，INA ZX系列。

5. 型号及对应尺寸

以下表格详细列出了INA（舍弗勒集团旗下品牌）和NTN等领先制造商的热门系列的标准型号及其主要尺寸。尺寸单位为毫米（mm）。

表 1：滚针和保持架组件（AXK 型） - 示例：INA AXK 系列

注意：对于 AXK 系列，轴和壳体垫圈必须由用户提供。

表 2：完整滚针推力轴承（双滚道） - 例如：INA WS 系列

注：Ca = 动态轴向载荷额定值，C0a = 静态轴向载荷额定值。这些数值为近似值，可能存在差异；请务必参考制造商的产品目录。

表3：组合式滚针轴承 - 示例：INA NKXR系列

6. 选择、安装和润滑注意事项

选择合适的轴承不仅仅是尺寸匹配那么简单。关键因素包括：

• 载荷大小和方向：确认轴向载荷的大小，并确保其为单向载荷。

• 速度要求：考虑最大运行速度，并选择适合该速度范围的带保持架的轴承。

• 润滑：这些轴承需要持续且高质量的润滑。润滑脂因其简便性而常用，但对于高速或高温应用，通常需要油润滑（例如，油浴润滑、油雾润滑）。润滑剂必须含有抗磨（极压）添加剂。

• 错位：滚针推力轴承对不对中非常敏感。轴和轴承座垫圈之间的任何角度不对中都可能导致边缘应力集中和过早失效。因此，正确的加工和对准至关重要。

• 安装：安装过程中必须小心谨慎，避免损坏滚子和滚道。轴承必须与轴承座肩完全贴合。

滚针推力轴承它们是工程优化的杰作，在轴向载荷应用中拥有无与伦比的强度尺寸比。它们能够实现紧凑、轻量化和高性能的设计，使其成为汽车、航空航天和工业机械领域的核心部件。通过了解它们的类型、优势和正确的选择标准，工程师可以充分发挥它们的潜力，打造更高效、更可靠的机械系统。