1)結構
軸承按照承受載荷的方向可以分為向心軸承和推力軸承。向心軸承主要用于承受純徑向載荷如深溝球軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承等。推力軸承主要用于承受純軸向載荷如推力球(滾子)軸承等。對于需要同時承受徑向和軸向聯(lián)合載荷作用的軸承,應視載荷作用的方向(或角度)、大小選擇帶接觸角的軸承,其承受載荷的能力隨接觸角的變化而變化,接觸角越大,軸向承載能力越大,而徑向承載能力下降,一般當軸承的載荷角小于45°時,選擇角接觸球軸承或圓錐滾子軸承等,當載荷角大于45“時,選擇推力角接觸軸承,該類軸承的軸向載荷能力一般大于徑向載荷能力。在選擇軸承接觸角時,理論接觸角應大于載荷角。深溝球軸承由于有游隙的存在,也可以承受一定量的軸向載荷;內(nèi)外圈帶有擋邊的圓柱滾子軸承,經(jīng)過特殊設計也具有承受一定的軸向載荷能力。
實際選擇軸承時,為同時滿足徑向和軸向載荷承載能力或速度要求還可以選擇各種結構的組合軸承。
2)轉速
轉速較高、載荷較輕的可選擇深溝球軸承或角接觸球軸承,轉速較高載荷較重的可選擇圓柱滾子軸承或圓錐滾子軸承(有軸向載荷時)。推力軸承因結構限制一般轉速較低。軸承樣本給出的極限轉速適用于載荷不大、潤滑和冷卻條件正常的0級公差軸承,選用軸承速度時可參考該值,一般軸承的工作轉速應低于該值,根據(jù)應用經(jīng)驗,最高工作轉速可以取0.8倍的極限轉速。
3)尺寸
徑向安裝尺寸較小轉速較高的場合可以選擇直徑輕系列、寬度窄系列的軸承。載荷較大轉速較低的場合可以選擇滾針軸承,還可以選用單套圈或無套圈軸承。在保證軸承應用特性的前題下,減小軸承外形尺寸或與支承部件組合成為單元化是當前軸承發(fā)展的趨勢之一。
尺寸選擇時,需要考慮的另一個問題是軸承的疲勞壽命。一般情況下,軸承的外形尺寸越大,相應的疲勞壽命也越長。但片面地要求長壽命,會使機械的體積增大,制造成本增加。而過低的使用壽命,則給使用帶來麻煩。
4)載荷
在外形尺寸相同的情況下,滾子軸承的載荷容量大于球軸承。如受純徑(軸)向載荷應選擇向心(推力)類軸承,承受聯(lián)合載荷時,當徑向載荷大于軸向載荷時,可選擇接觸角小于45°的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承,當軸向載荷大于徑向載荷時,可選擇推力角接觸軸承。有沖擊載荷時,可選擇圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承或調心滾子軸承等。
在轉速較低載荷較大的情況下,可以選用滿裝滾子軸承。重載荷還可以選擇雙列或四列軸承。
5)支承型式
由于軸的長度隨溫度變化會伸長或縮短,在設計時,一般將軸的一端固定而另一端在軸向可以自由游動。固定端軸承通常受聯(lián)合載荷作用,應選擇可以承受一定軸向力的軸承。而軸向游動支承軸承只承受徑向載荷,因此,應選用向心軸承,以避免軸承本身產(chǎn)生的附加軸向力,影響軸向游動,這類軸承主要有圓柱滾子軸承和滾針軸承。若兩個方向均需要軸向游動,可選擇內(nèi)圈或外圈無擋邊的軸承。若軸向游動較大時,根據(jù)載荷性質內(nèi)圈或外圈可以采用間隙配合。若要限制一個方向的軸向游動可選擇內(nèi)圈或外圈有單擋邊的軸承。
6)精度
對于主機要求高旋轉精度、高轉速、不易維修、以及可靠性高的場合,需要選擇高于0級公差以上的軸承。并應提高軸和外殼的精度和剛度與之匹配。
7)游隙
軸承的游隙有原始游隙、安裝游隙和工作游隙。一般情況下原始游隙最大,工作游隙最小。游隙對軸承的使用有很大影響。因此,應合理地選擇游隙,使軸承的旋轉精度、溫升、振動及壽命等性能處于最佳狀態(tài)。
選擇軸承游隙時,對于輕載荷、高轉速、高精度、軸承工作溫度較低的場合可選擇較小的游隙組別,對于重載荷、沖擊載荷、工作溫度較高的場合可選擇較大的游隙組別。
8)剛度
進口軸承的彈性變形很小,在大多數(shù)應用場合不需要考慮剛性問題。只有在旋轉精度要求高的場合如主軸軸承、薄板軋機等軸承對剛度有要求。在尺寸相同的情況下,滾子軸承的剛度比球軸承大。在軸承結構一定的情況下,通過施加預緊力也可以提高剛度,但所加的預緊力應通過設i十計算,過大的預緊力對軸承的溫度和疲勞壽命有影響。可以施加預緊力的軸承有圓錐滾子軸承、角接觸球軸承、推力軸承等。
9)安裝與拆卸
為了檢測和維修的需要,在某些使用場合需要經(jīng)常安裝或拆卸軸承,這時可以選用內(nèi)、外圈可以分離的軸承以便于安裝和拆卸。可分離型軸承有圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、滾針軸承、推力軸承等。對于安裝和拆卸軸承不方便的場合在選擇軸承時,應考慮選用承載能力較高和精度較高的軸承。
10)調心性能
當軸承由于制造誤差或安裝定位誤差等原因,造成軸承內(nèi)外圈產(chǎn)生偏斜時,會因局部應力過大而影響使用。因此,在選擇軸承時,對于支承跨度大、多支點軸、支承精度相對較低、軸變形較大的場合可選擇調心軸承,外球面軸承等。
11)使用溫度
軸承的熱量來源于兩部分,一部分是軸承自身摩擦發(fā)熱產(chǎn)生的熱量,另一部分是軸承工作環(huán)境溢度傳導或輻射產(chǎn)生的熱Vo當軸承使用溫度超過一定限度時,軸承的材料組織和尺寸將發(fā)生變化,引起零件材料硬度下降、尺寸精度發(fā)生變化、配合量減小、游隙減小等問題。因此,如果軸承需要長時間在高溫狀態(tài)下工作,在選擇軸承時,應采用材料經(jīng)過高溫回火處理的軸承。還可以采用耐熱鋼材料制造軸承零件。
12)經(jīng)濟性
在選擇軸承時,價格也是需要考慮的一個重要因素。軸承的價格主要體現(xiàn)在結構、材料的品種和質址、生產(chǎn)批量、制造精度等方面。相同尺寸的球軸承比滾子軸承價廉,軸承結構越復雜零件越多價格越高。材料的品種和質量不同,價格也不同,精度越高價格越高,制造精度高一個等級價格提高40%左右。所以,選擇進口軸承時以滿足使用要求即可,避免造成浪費。
1、正確選擇出能滿足約束條件的進口軸承,包括:合理選擇軸承和校核所選出的軸承是否能滿足強度、轉速、經(jīng)濟等方面的約束;
2、進行進口軸承部件的組合設計
進口軸承的選擇包括:合理選擇軸承的類型、尺寸系列、內(nèi)徑以及諸如公差等級、特殊結構等。
一、類型選擇
選用進口軸承時,首先是選擇進口軸承的類型。選擇軸承的類型,應考慮軸承的工作條件、各類軸承的特點、價格等因素。和一般的零件設計一樣,軸承類型選擇的方案也不是唯一的,可以有多種選擇方案,選擇時,應首先提出多種可行方案,經(jīng)深入分析比較后,再決定選用一種較優(yōu)的軸承類型。一般,選擇進口軸承時應考慮的問題主要有:
1、軸承所受載荷的大小、方向和性質。這是選擇軸承類型的主要依據(jù)。
(1)載荷的大小與性質
通常,由于球軸承主要元件間的接觸是點接觸,適合于中小載荷及載荷波動較小的場合工作;滾子軸承主要元件間的接觸是線接觸,宜用于承受較大的載荷;
(2)載荷方向
若軸承承受純軸向載荷,一般選用推力軸承;若所承受的純軸向載荷較小,可選用推力球軸承;若所承受的純軸向載荷較大,可選用推力滾子軸承;若軸承承受純徑向載荷, 一般選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承;當軸承在承受徑向載荷的同時,還承受不大的軸向載荷時,可選用深溝球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承,當軸向載荷較大時,可選用接觸角較大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承,或者選用向心軸承和推力軸承組合在一起的結構,分別承擔徑向載荷和軸向載荷。
2、軸承的轉速
通常,轉速較高,載荷較小或要求旋轉精度較高時,宜選用球軸承;轉速較低,載荷較大或有沖擊載荷時,宜選用滾子軸承。
推力軸承的極限轉速很低。工作轉速較高時,若軸向載荷不很大,可采用角接觸球軸承承受軸向載荷。
3、軸承的調心性能
當軸的中心線與軸承座中心線不重合而有角度誤差時,或因軸受力彎曲或傾斜時,會造成軸承的內(nèi)、外圈軸線發(fā)生偏斜。這時,應采用有一定調心性能的調心球軸承或調心滾子軸承。
對于支點跨距大、軸的彎曲變形大或多支點軸,也可考慮選用調心軸承。
圓柱滾子軸承,滾針軸承以及圓錐滾子軸承對角度偏差敏感,宜用于軸承與座孔能保證同心、軸的剛度較高的地方。
值得注意的是,各類軸承內(nèi)圈軸線相對外圈軸線的傾斜角度是有限制的,超過限制角度,會使軸承壽命降低。
4、軸承的安裝和拆卸
當軸承座沒有剖分面而必須沿軸向安裝和拆卸軸承部件時,應優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承(如圓柱滾子軸承,滾針軸承、圓錐滾子軸承等)。當軸承在長軸上安裝時,為了便于裝拆,可以選用其內(nèi)圈孔為1:12的圓錐孔的軸承。
5、經(jīng)濟性要求
一般,深溝球軸承價格最低,滾子軸承比球軸承價格高。軸承精度愈高,則價格愈高。選擇軸承時,必須詳細了解各類軸承的價格,在滿足使用要求的前提下,盡可能的降低成本。
二、尺寸系列、內(nèi)徑等的選擇
尺寸系列包括直徑系列和寬(高)度系列。選擇軸承的尺寸系列時,主要考慮軸承承受載荷的大小,此外,也要考慮結構的要求。就直徑系列而言,載荷很小時,一般可以選擇超輕或特輕系列;載荷很大時,可考慮選擇重系列;一般情況下,可先選用輕系列或中系列,待校核后再根據(jù)具體情況進行調整。對于寬度系,一般情況下可選用正常系列,若結構上有特殊要求時,可根據(jù)具體情況選用其它系列。
軸承內(nèi)徑的大小與軸頸直徑有關,一般可根據(jù)軸頸直徑初步確定。
公差等級,若無特殊要求,一般選用0級,若有特殊要求,可根據(jù)具體情況選用不同的公差等級。
由于設計問題的復雜性,軸承的選擇不應指望一次成功,必須在選擇、校核乃至結構設計的全過程中,反復分析、比較和修改,才能選擇出符合設計要求的較好的