滾動軸承的種類、類型及尺寸是多種多樣的。為使機(jī)械裝置發(fā)揮出預(yù)期的性能,選擇最適宜的軸承是至關(guān)重要的。
為選定軸承,需要分析諸多要因,從各個(gè)角度進(jìn)行研究、評價(jià)有關(guān)選擇軸承的程序,并無特殊規(guī)格,但一般順序如下:
(1)掌握機(jī)械裝置和軸承的使用條件等
(2)明確對軸承的要求
(3)選定軸承的類型
(4)選定軸承配置方式
(5)選定軸承尺寸
(6)選定軸承規(guī)格
(7)選定軸承的安裝方法
軸承的使用條件與環(huán)境條件
正確把握軸承在機(jī)械裝置的使用部位及使用條件與環(huán)境條件是選擇適宜軸承的前提。為之,需要取得以下幾個(gè)方面的數(shù)據(jù)和資料:
(1)機(jī)械裝置的功能與結(jié)構(gòu)
(2)軸承的使用部位
(3)軸承負(fù)荷(大小、方向)
(4)旋轉(zhuǎn)速度
(5)振動、沖擊
(6)軸承溫度(周圍溫度、溫升)
(7)周圍氣氛(腐蝕性,清潔性,潤滑性)
軸承配置方式的選擇
通常,軸是以兩個(gè)軸承在徑向和軸向進(jìn)行支撐的,此時(shí),將一側(cè)的軸承稱為固定側(cè)軸承,它承受徑向和軸向兩種負(fù)荷,起固定軸與軸承箱之間的相對軸向位移的作用。將另一側(cè)稱之為自由側(cè),僅承受徑向負(fù)荷,軸向可以相對移動,以此解決因溫度變化而產(chǎn)生的軸的伸縮部題和安裝軸承的間隔誤差。
對于固定側(cè)軸承,需選擇可用滾動面在軸向移動(如圓柱滾子軸承)或以裝配面移動(如向心球軸承)的軸承。在比較短的軸上,固定側(cè)與自由側(cè)無甚別的情況下,使用只單向固定軸向移動的軸承(如向心推力球軸承)。
軸承類型的選定
選擇軸承類型時(shí),全面掌握軸承的使用條件是至關(guān)重要的。下表列出了主要的分析項(xiàng)目:
分析項(xiàng)目 | 選擇方法 | |
1)軸承的安裝空間 | 能容納于軸承安裝空間內(nèi)的軸承型 | 由于設(shè)計(jì)軸系時(shí)注重軸的剛性和強(qiáng)度,因此一般先確定軸徑,即軸承內(nèi)徑。但滾動軸承有多種尺寸系列和類型,應(yīng)從中選擇最為合適的軸承類型。 |
2)負(fù)荷 | 軸承負(fù)荷的大小、方向和性質(zhì)[軸承的負(fù)荷能力用基本額定負(fù)荷表示,其數(shù)值載于軸承尺寸表] | 軸承負(fù)荷富于變化,如負(fù)荷的大小、是否只有徑向負(fù)荷、軸向負(fù)荷是單向還是雙向、振動或沖擊的程度等等。在考慮了這些因素后,再來選擇最為合適的軸承類型。一般來說,相同內(nèi)徑的軸承的徑向負(fù)荷能力按下列順序遞增:深溝球軸承<角接觸球軸承<圓柱滾子軸承<圓錐滾子軸承<調(diào)心滾子軸承 |
3)轉(zhuǎn)速 | 能適應(yīng)機(jī)械轉(zhuǎn)速的軸承類型[軸承轉(zhuǎn)速的界限值基準(zhǔn)用極限轉(zhuǎn)速表示,其數(shù)值載于軸承尺寸表] | 軸承的極限轉(zhuǎn)速不僅取于軸承類型還限于軸承尺寸、保持架型式、精度等級、負(fù)荷條件和潤滑方式等,因此,選擇時(shí)必須考慮這些因素。下列軸承大多用于高速旋轉(zhuǎn):深溝球軸承、角接觸球軸承、圓柱滾子軸承 |
4)旋轉(zhuǎn)精度 | 具有所需旋轉(zhuǎn)精度的軸承類型[軸承的尺寸精度和旋轉(zhuǎn)精度已由GB按軸承類型標(biāo)準(zhǔn)化了] | 機(jī)床主軸、燃汽輪機(jī)和控制機(jī)器分別要求高旋轉(zhuǎn)精度、高轉(zhuǎn)速和低摩擦,這時(shí)應(yīng)該使用5級精度以上的軸承。一般使用下列軸承:深溝球軸承、接觸球軸承、圓柱滾子軸承 |
5)剛性 | 能滿足機(jī)械軸系所需剛性的軸承類型[軸承承受負(fù)荷時(shí),滾動體與滾道的接觸部分會產(chǎn)生彈性變形?!案邉傂浴笔侵高@種彈性變形的變形量較小] | 在機(jī)床主軸和汽車末級減速裝置等部位,在提高軸的剛性的同時(shí),還必須提高軸承的剛性。滾子軸承承受負(fù)荷生的變形比球軸承小。對軸承施加預(yù)緊(負(fù)游隙)可以提高剛性。該方法適用于角接觸球軸承和圓錐滾子軸承。 |
6)內(nèi)圈與外圈的相對傾斜 | 分析使軸承內(nèi)圈與外圈產(chǎn)生相對傾斜的因素(如負(fù)荷引起的軸的撓曲、軸及外殼的精度不良或安裝誤差),并選擇能適應(yīng)這種使用條件的軸承類型。 | 如果內(nèi)圈與外圈的相對傾斜過大,軸承會因產(chǎn)生內(nèi)部負(fù)荷造成損傷。因此應(yīng)選擇可以承受這種傾斜的軸承類型。一般來說,允許傾斜角(或調(diào)心角)按下列順序遞增:圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、深溝球軸承(角接觸球軸承)、調(diào)心滾子(球)軸承 |
7)安裝與拆卸 | 定期檢查等的裝拆頻度及裝拆方法 | 裝拆頻繁時(shí),使用內(nèi)圈與外圈可分離的圓柱滾子軸承,滾針軸承及圓錐滾子軸承較為方便。圓錐孔調(diào)心球軸承及圓錐孔調(diào)心滾子軸承通過使用緊固件或退卸套可便于裝拆。 |
軸承結(jié)構(gòu)的選定
機(jī)械的類型不一樣,軸承的使用條件會有差別,對其性能要求也不盡相同,但一般來說,一根軸上使用的軸承不少于兩個(gè)。
而且,為了便于軸向定位,使用時(shí)大多將一個(gè)軸承用作固定端軸承,其余則用作自由端軸承。下表列出了固定端與自由端軸承結(jié)構(gòu)的選擇。
內(nèi) 容 | 適用的軸承型式 | |
固定端軸承 | 用于使軸承軸向定位及固定 選用可同時(shí)承受徑向與軸向負(fù)荷的軸承 為承受雙向軸向負(fù)荷,安裝時(shí)還需要根據(jù)軸向負(fù)荷的大小考慮相應(yīng)的強(qiáng)度。 | 深溝球軸承 組合角接觸球軸承 雙列角接觸球軸承 調(diào)心球軸承 帶擋邊圓柱滾子軸承(NUP型、NH型) 雙列滾子軸承 調(diào)心滾子軸承 |
自由端軸承 | 用于避讓因運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫度變化引起的軸的伸縮,以及用于調(diào)軸承的軸向位置。 宜選用只承受徑向負(fù)荷且內(nèi)圈與外圈可分離的軸承。 使用非分離軸承時(shí),外圈與外殼之間一般采用間隙配合,以便軸伸縮時(shí)連同軸承一起做軸向避讓。 | 用于避讓因運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫度變化引起的軸的伸縮,以及用于調(diào)軸承的軸向位置。 宜選用只承受徑向負(fù)荷且內(nèi)圈與外圈可分離的軸承。 使用非分離軸承時(shí),外圈與外殼之間一般采用間隙配合,以便軸伸縮時(shí)連同軸承一起做軸向避讓。 |
不分固定端與自由端時(shí) | 在軸承間距小、軸伸縮的影響不大時(shí),將可承受軸向負(fù)荷的兩個(gè)角接觸球軸承或圓錐滾子軸承等正面或背面配置使用。 用螺母或墊片調(diào)安裝后的軸向游隙。 | 深溝球軸承 角接觸球軸承 調(diào)心球軸承 圓柱滾子軸承 (NJ型、NF型) 圓錐滾子軸承 調(diào)心滾子軸承 |
用于立軸時(shí) | 固定端選用可同時(shí)承受徑向負(fù)荷與軸向負(fù)荷的軸承。軸向負(fù)荷的軸承軸向負(fù)荷較大時(shí),將推力軸承與向心軸承并用。 同樣自由端選用只可承受徑向負(fù)荷的軸承,以避讓軸的伸縮。 | 固定端 組合角接觸球軸承(背面組合) 雙列圓錐滾子軸承(37000型) 推力軸承與向心軸承并用 |
安裝
軸承屬于精密的機(jī)械部件,在安裝前請勿打開包裝,避免生銹。對已經(jīng)脂潤滑的軸承及雙側(cè)具油封或防塵蓋,密封圈軸承可直接安裝,不必清洗。
軸承的安裝過程中,必須掌握一個(gè)原則,即只能通過相應(yīng)套圈來傳遞安裝力或力矩。
壓入配合
軸承內(nèi)圈與軸使緊配合,外圈與軸承座孔是較松配合時(shí),可用壓力機(jī)將軸承先壓裝在軸上,然后將軸連同軸承一起裝入軸承座孔內(nèi),壓裝時(shí)在軸承內(nèi)圈端面上,墊一軟金屬材料做的裝配套管(銅或軟鋼)。
軸承外圈與軸承座孔緊配合,內(nèi)圈與軸為較松配合時(shí),可將軸承先壓入軸承座孔內(nèi),這時(shí)裝配套管的外徑應(yīng)略小于座孔的直徑。
如果軸承套圈與軸及座孔都是緊配合時(shí),安裝室內(nèi)圈和外圈要同時(shí)壓入軸和座孔,裝配套管的結(jié)構(gòu)應(yīng)能同時(shí)押緊軸承內(nèi)圈和外圈的端面。
加熱配合
通過加熱軸承或軸承座,利用熱膨脹將緊配合轉(zhuǎn)變?yōu)樗膳浜系陌惭b方法。是一種常用和省力的安裝方法。此法適于過盈量較大的軸承的安裝,熱裝前把軸承或可分離型軸承的套圈放入油箱中均勻加熱80-100℃,然后從油中取出盡快裝到軸上,為防止冷卻后內(nèi)圈端面和軸肩貼合不緊,軸承冷卻后可以再進(jìn)行軸向緊固。軸承外圈與輕金屬制的軸承座緊配合時(shí),采用加熱軸承座的熱裝方法,可以避免配合面受到擦傷。
用油箱加熱軸承時(shí),在距箱底一定距離處應(yīng)有一網(wǎng)柵,用鉤子吊著軸承,軸承不能放到箱底上,以防沉雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)或不均勻的加熱,油箱中必須有溫度計(jì),嚴(yán)格控制油溫不得超過100℃,以防止發(fā)生回火效應(yīng),使套圈的硬度降低。
推力軸承的安裝
推力軸承的周全與軸的配合一般為過渡配合,座圈與軸承座孔的配合一般為間隙配合,因此這種軸承較易安裝,雙向推力軸承的中軸泉應(yīng)在軸上固定,以防止相對于軸轉(zhuǎn)動。軸承安裝好后要進(jìn)行檢查,應(yīng)保證軸承安裝到位,旋轉(zhuǎn)靈活,無卡滯現(xiàn)象,如軸承安裝不當(dāng),會使軸承溫度迅速上升而損壞,甚至發(fā)生軸承卡死斷裂等重大事故。
軸承的使用和保管
(1)在軸承使用時(shí),保持周圍環(huán)境的潔凈,不要粘上手汗和污物。規(guī)定由熟悉軸承的人員使用,特別需要小心傷、壓痕、欠損等。為保證軸承的使用性能,應(yīng)根椐設(shè)備的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn),定期對軸承進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)和檢修,內(nèi)容包括監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)、補(bǔ)充潤滑劑、定期拆卸檢查。
(2)軸承不得直接在地上儲存(需離地30cm以上),避免直射光線和陰冷的墻壁。為了防止生銹,保管在溫度20℃左右、濕度65%以下的環(huán)境中,軸承放置在酸性空氣中,容易生銹、變色,要用手套、木棉回絲擦拭軸承、軸、外殼,垃圾進(jìn)入軸承內(nèi)部和配合部分是發(fā)生異常的原因,因此需要注意。