滚动轴承的选择与应用1、滚动轴承的分类轴承按其所能承受的载荷方向或公称接触角的不同,可分为:向心轴承(00≤а<450)、推力轴承(450≤а<900)、组合轴承等。
(一)向心轴承:主要用于承受径向载荷的滚动轴承,其公称接触角从00到450,按公称接触角不同,又分为:(1)径向接触轴承:公称接触角为00的向心轴承;(2)角接触向心轴承:公称接触角为00到450的轴承;(二)推力轴承:主要用于承受轴向载荷的滚动轴承,其公称接触角为450到900,按公称接触角不同,又分为:(1)轴向接触轴承:公称接触角为900的推力轴承;(2)角接触推力轴承:公称接触角大于450但小于900的推力轴承。
(三)轴承按滚动体分类,分为:(1)球轴承:滚动体为球;(2)滚子轴承:滚动体为滚子;(3)圆锥滚子轴承:滚动体是球面滚子的轴承。
(四)轴承按其能否调心,分为:(1)调心轴承:滚道是球面形的,能适应两滚道轴心线间的角偏差及角运动的轴承;(2)非调心轴承(刚性轴承):能阻抗滚道间轴心线角偏移的轴承;(五)轴承按滚动体的列数,分为:(1)单列轴承:具有一列滚动体的轴承;(2)双列轴承:具有两列滚动体的轴承;(3)多列轴承:具有多于两列的滚动体并承受同一方向载荷的轴承。
如三列、四列轴承。
(六)轴承按其部件能否分离,分为:(1)可分离轴承:具有可分离部件的轴承;(2)不可分离轴承:轴承在最终配套后,套圈均不能任意自由分离的轴承。
2、通用轴承的代号方法滚动轴承代号是用字母加数字来表示滚动轴承的结构、尺寸、公差等级、技术性能等的产品符号。
常用轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号构成,排列为:前置代号基本代号后置代号(一)基本代号(1)滚动轴承的基本代号:表示轴承的基本类型、结构和尺寸,是轴承代号的基础,它由轴承类型代号、尺寸系列代号、内径代号构成,排列为:类型代号尺寸系列代号内径代号字表示,它的主要作用是区别内径相同,而宽(高)度和外径不同的轴承,见下表:(二)前置、后置代号前置、后置代号是轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等有改变时,在其基本代号左右添加的补充代号。
3、滚动轴承的选用程序(1)选择轴承类型:综合考虑载荷等因素选择轴承类型;(2)选择轴承尺寸:主要根据轴承所承受的载荷、轴承的寿命及可靠性等要求进行;(3)验算极限转速:轴承的工作转速应低于轴承实际使用中的许用转速。
当轴承许用转速不能满足使用要求时,可以采取某些改进措施,如改变润滑方式等;(4)选择轴承游隙:应考虑轴承与轴、轴承座的配合、工作温度、载荷引起原始游隙的变化来选择轴承的游隙组别;(5)选择轴承预紧:为降低轴承振动、噪声,提高支承刚度和运转平稳性,可对轴承进行适当预紧;(6)选择轴承精度等级:一般情况下,优先选用0级轴承。
对轴的旋转精度、振动、噪声、摩擦温升有特殊要求的场合,应选择高精度的轴承;(7)选择润滑剂和润滑方法:一般选用润滑脂润滑。
高速和要求温升低的场合,以及某些传动装置,因工作需要选用油润滑;(8)选择密封方式:为防止外界杂质侵入和润滑脂泄漏,可选用还密封圈或防尘盖的轴承;如选用开式轴承,应在轴和轴承座之间设置密封装置;(9)选择轴和轴承座的配合:考虑载荷种类和大小,选择轴与轴承内孔、轴承座孔与轴承外径相配合表面的配合种类和公差;(10)对圆锥滚子轴承进行最小径向载荷的验算,对推力轴承进行最小轴向载荷的验算。
4、滚动轴承类型的选择通常选择轴承类型时应综合考虑以下主要因素:(一)载荷情况:载荷是选择轴承最主要的依据,通常应根据载荷的大小、方向和性质选择轴承;(1)载荷大小:一般情况下,滚子轴承由于是线接触,承载能力大,适于承受较大载荷;球轴承由于是点接触,承载能力小,适用于轻、中等载荷。
各种轴承载荷能力一般额定载荷比表示;(2)载荷方向:纯径向力作用,宜选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承和滚针轴承,也可考虑选用调心轴承。
纯轴向载荷作用,选用推力球轴承或推力滚子轴承。
径向载荷和轴向载荷联和作用时,一般选用角接触球轴或圆锥滚子轴承,这是两种轴承随接触角а增大承受轴向载荷能力提高。
若径向载荷较大而轴向载荷较小时,也可选用深沟球轴承和内、外圈都有挡边的圆柱滚子轴承。
若轴向载荷较大而径向载荷较小时,可选用推力角接触球轴承、推力圆锥滚子轴承;(3)载荷性质:有冲击载荷时,宜选用滚子轴承;(二)高速性能:一般摩擦力矩小、发热量小的轴承高速性能好。
球轴承比滚子轴承有较高的极限转速,故高时应优先考虑选用球轴承。
径向载荷小时,选用深沟球轴承;径向载荷大时,选用圆柱滚子轴承。
对联合载荷,载荷小时,选用角接触球轴承;载荷大时,选用圆锥滚子轴承或圆柱滚子轴承与角接触轴承组合。
在相同内径时,外径越小,滚动体越轻、小,运转时滚动体作用在外圈上的离心力也越小,因此更适于较高转速下工作;(三)轴向游动性能:一般机械工作时,因机械摩擦或工作介质的关系而使轴发热,从而有热胀冷缩产生。
在选择轴承结构类型时,应使其轴有轴向游动的可能性。
因此,常在轴的某一端选用一内圈或一外圈无挡边的圆柱滚子轴承或滚针轴承,以适应由于热胀冷缩而引起轴的伸长或缩短;(四)调心性能:当轴两端轴承孔同轴性差(制造误差或安装误差所致)或轴的刚度小,变形较大,以及多支点轴承,均要求轴承调心性好,这时应选用调心球轴承或调心滚子轴承;(五)允许的空间:在机械设计中,一般都是先确定轴的尺寸,然后根据轴的尺寸来确定轴承的尺寸。
小轴选用球轴承,大轴选用滚子轴承;在内径尺寸已确定,其径向尺寸受限,可选用滚针轴承或直径系列为8、9、0、1的轴承;若宽度尺寸受限,可选用宽度系列为8、0的轴承;(六)安装与拆卸方便:对轴承使用寿命一般难等同主机使用寿命,在实际中轴承作为易损件要经常装拆。
因此,在选用轴承结构类型时应要求装拆方便。
可分离型的角接触球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力轴承和内圈为锥孔、带紧定套或退卸套的调心滚子轴承、调心球轴承等具有装拆方便性能的轴承。
5、滚动轴承支承结构形式一般轴多采用双支承结构,轴的径向位置由两个支承共同限定,每个支承处应有起径向定位作用的向心或角接触轴承;轴向位置可由两个支承各限制一个方向的轴向位移,也可由一个支承限制两个方向的轴向位移,一般情况下,不同的轴向定位方式可得到不同的运转精度。
根据支承限定轴向位移的能力,滚动轴承支承结构可分为三种基本类型:(一)单向限位支承:只能限定单向轴向位移和承受单向轴向力的支承;(二)双向限位支承:限定轴的两个方向的轴向位移并承受双向轴向力的支承,又称固定支承,轴承的配置可以是一个或两个。
双向限位支承的结构应使轴承相对于轴和外壳双向固定。
为方便装拆和轴向位置的调整,双向限位支承大多采用套杯结构;(三)游动支承:只起径向定、只能承受径向载荷的支承称为游动支承。
它不能轴向定位和承受任何方向轴向力。
其采用内、外圈不可分离的轴承时,内圈双向紧固在轴上或外圈双向紧固在外壳孔中,轴承随轴一起在外壳孔中轴向游动或轴相对轴承内孔轴向游动。
若采用圆柱滚子轴承时,轴承内、外圈的轴向位置均能调整,以补偿加工、装配中的误差。
6、滚动轴承的轴向定位和固定为防止滚动轴承在轴上和外壳孔内发生不必要的轴向移动,轴承内圈或外圈应作轴向紧固,包括轴向定位和轴向固定。
(一)轴向定位:轴承内外圈,一般靠轴和外壳孔的挡肩定位,挡肩的高度,不仅应保证与轴承端面的充分接触,而且要便于安装和拆卸工具的使用。
(二)轴向固定:轴承的轴向固定,是为了使轴承始终处于定位面所限定的位置上。
因此轴向固定包括内圈在轴上的固定和外圈在外壳孔内的固定。
尽管轴承的内外圈都要求准确地定位,但并不一定要同时作轴向固定。
两端固定的支承结构中,每个支承端只受单向轴向载荷,故只需从一个方向加以轴向固定。
固定-游动支承中,固定端承受双向轴向载荷,故面双向轴向固定。
(三)几种常见的轴向紧固装置:轴向紧固装置的种类很多,选用时应考虑轴向载荷的大小、转速的高低、轴承类型及其在轴上的安装位置和装拆条件等。
载荷越大,转速越高,轴向紧固应越可靠。
这时,内圈多采用锁紧螺母、止动垫圈;外圈多采用端盖、螺纹环等。
轴向载荷较小,转速较低时,内圈多采用弹性挡圈、紧定套、退卸套,外圈多采用孔用弹性挡圈、止动环等。
(1)锁紧螺母与止动垫圈:锁紧螺母与止动垫圈必须同时使用,止动垫圈起防松作用。
(2)弹性挡圈:分为轴用弹性挡圈和孔用弹性挡圈,由于挡圈结构简单、尺寸小,广泛用于转速不高、载荷较小的场合。
(3)紧定套和退卸套:紧定套的内孔为圆柱面,用以与轴相配合,外表面为圆锥面,用以与锥孔轴承内孔相配合。
紧定套沿轴向有一切口,尾部车有外螺纹。
它与锁紧螺母配合使用时,可使轴承沿紧定套锥面轴向移动,实现其轴向紧固。
此种紧固装置结构简单、装拆方便,适用于转速不高、轴向载荷不大的光轴。
退卸套的结构与紧定套相似,使用时可用轴上的锁紧螺母将退卸套推入轴承孔内,以达到紧固轴承的目的,尾部的外螺纹是供拆卸轴承时用的。
7、滚动轴承的配合(一)滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制,外圈与外壳孔的配合采用基轴制。
由于轴承的内、外径上偏差均为零,故在配合种类相同的情况下,内圈与轴颈的配合较紧,外圈与外壳孔的配合较松。
(二)相配零件的加工精度一般应与轴承精度相对应。
一般轴的加工精度取轴承同级精度或高一级精度;外壳孔则取低一级精度或同级精度。
(三)轴承配合选择的基本原则:(1)轴承套圈相对于载荷的状况:相对于载荷方向旋转或摆动的套圈,应选择过盈配合或过渡配合。
相对于载荷方向固定的套圈,应选择间隙配合;当以不可分离型轴承作游动支承时,则应以相对于载荷方向为固定的套圈作为游动套圈,选择间隙或过渡配合。
(2)载荷的类型和大小:当受冲击载荷或重载荷时,一般应选择比正常、轻载荷时更紧密的配合,载荷越大,配合过盈越大。
(3)轴承尺寸的大小:随着轴承尺寸的增大,选择过盈配合过盈越大,间隙配合间隙越小。
(4)轴承游隙:采用过盈配合会导致轴承游隙减小,应检验安装后轴承的游隙是否满足使用要求,以便正确选择配合及轴承游隙。
(5)公差等级的选择:与轴承配合的轴或外壳孔的公差等级与轴承精度有关。
与0、6(6x)级公差轴承配合的轴,其公差等级一般为IT6,外壳孔一般为IT7。
(6)其他因素的影响:轴和轴承座的材料、强度和导热性能,从外部进入轴承的以及轴承中产生的热的导热途径和热量,支承安装和调整性能等影响配合的选择。
8、滚动轴承游隙的选择滚动轴承的游隙分为径向游隙和轴向游隙。
它们分别表示一个套圈固定时,另一套圈沿径向和轴向由一个极限位置到另一极限位置的移动量。
径向游隙又分为原始游隙、安装游隙和工作游隙。
原始游隙指未安装前的游隙。
合理的轴承游隙的选择,应在原始游隙的基础上,考虑因配合、内外圈温差及载荷等因素所引起的游隙变化,以使工作游隙接近于最佳状态。