球軸承的分類
球軸承在傳動系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛,其優(yōu)點有摩擦阻力小、極限轉(zhuǎn)速高、價格低廉等。常見的球軸承有以下四種:
1. 深溝球軸承
特點:主要承受徑向載荷,應(yīng)用最廣泛。
應(yīng)用:深溝球軸承主要可承受徑向載荷,但在承受徑向及軸向復(fù)合載荷時,也能運行良好;其摩擦系數(shù)小,還適用于高轉(zhuǎn)速工況;結(jié)構(gòu)簡單,易于達到較高精度,故可批量生產(chǎn)。
1 深溝球軸承
2. 角接觸球軸承
特點:較高的軸向承載能力。
應(yīng)用:角接觸球軸承具有轉(zhuǎn)速高、精度高、噪聲振動小等優(yōu)點,主要應(yīng)用于軸向力較高以至于深溝球軸承不適用的場合中。
2 角接觸球軸
3. 調(diào)心球軸承
特點:具有調(diào)心功能
應(yīng)用:調(diào)心球軸承適用于軸易出現(xiàn)繞曲或長軸中軸承座孔定位精度較差的的場合,但由于剛性較差,適用于轉(zhuǎn)速不高、對噪聲和振動無嚴格要求的工況。
3 調(diào)心球軸承
4. 止推球軸承
特點:只能承受單向軸向載荷
應(yīng)用:該類軸承設(shè)計用于高軸向載荷、低速且允許高扭矩的工況中。
4 止推球軸承
綜上,對四種球軸承進行特征總結(jié)見表1,可根據(jù)應(yīng)用工況對軸承進行類型的選擇和載荷的分配。
表1 球軸承相關(guān)特征表
角接觸球軸承的接觸角定義為承載作用線和徑向平面之間的夾角,接觸角可分為15°(代號:C)、25°(代號:AC)、30°(代號:A)、40°(代號:B),接觸角越大,同樣尺寸就能承受越大的軸向力,但大多數(shù)軸承接觸角為15°或25°。
角接觸球軸承在承受純徑向載荷的同時,由于滾動體載荷作用線與徑向載荷作用線不在同一徑向平面內(nèi),由此會產(chǎn)生內(nèi)部軸承分力,因此大多數(shù)角接觸球軸承均為成對安裝,且相互壓緊,以相互平衡產(chǎn)生的軸向分立,并提高整個組件軸向剛性。主要的裝配方式有背對背(DB)、面對面(DF)、串聯(lián)(DT),如圖5:
5 角接觸球軸承裝配
表2 角接觸球軸承裝配方式及特點
軸承選型時,保持架的種類也是需要我們考慮的,不同材料及制造工藝的保持架適用于不同的場合,見表3。
表3 球軸承保持架主要種類
在軸承設(shè)計時,需考慮潤滑方式為油潤滑還是脂潤滑,對于轉(zhuǎn)速極高的場合,優(yōu)先使用油潤滑,可以最快的帶走軸承熱量。在應(yīng)用脂潤滑時,需要額外考慮低溫條件下的軸承起動扭矩,在某些小型機器中,當溫度極低時,部分潤滑脂可能會導(dǎo)致軸承無法起動。使用脂潤滑的深溝球及角接觸球軸承常具有密封結(jié)構(gòu),常見分類如下:
表4 密封結(jié)構(gòu)主要種類
除傳統(tǒng)軸承外,市場上也有一些帶有特殊結(jié)構(gòu)的球軸承可供選擇,適合有特殊要求的場合。
1. 帶填充槽的深溝球軸承,為了增加承載能力,在內(nèi)圈上加工出填充槽以裝入滾珠,增加的滾珠會提高徑向承載能力,但會犧牲軸向承載能力。
2. 帶卡環(huán)的軸承,卡環(huán)卡入軸承外圈凹槽可作為軸承擋肩,簡化了軸承座的結(jié)構(gòu)并縮小了軸承尺寸。
3. 帶鎖緊的軸承,有獨立鎖緊裝置,適合安裝于直軸上。
“各種類型的軸承,因設(shè)計各異而具有不同的特性。由于軸承的具體安裝部位以及應(yīng)用場合的多變性與復(fù)雜性,軸承類型選擇無固定模式可循為適應(yīng)某種主機特定的安裝部位和應(yīng)用條件進行軸承類型選擇時,建議依據(jù)以下幾個主要因素綜合考慮!
允許空間
機械設(shè)計時,一般先確定軸的尺寸,然后根據(jù)軸的尺寸選擇軸承。通常,小軸選用球軸承;大軸選用圓柱滾子軸承、調(diào)心滾子軸承、圓錐滾子軸承(有時也可選用球軸承)。若軸承安裝部位的徑向空間受到限制,應(yīng)采用徑向截面高度較小的軸承。如滾針軸承、某些系列的深溝球軸承、角接觸球軸承、圓柱滾子或調(diào)心滾子軸承以及薄壁軸承。若軸承安裝部位的軸向空間受到限制,可采用寬度尺寸較小的軸承。
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軸承載荷
載荷大小載荷大小通常是選擇軸承尺寸的決定因素。滾子軸承比具有相同外形尺寸的球軸承承載能力大。通常球軸承適用于輕或中載荷、滾子軸承適用于承受重載荷。
載荷方式純徑向載荷可選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承。純軸向載荷可選用推力球軸承、推力圓柱滾子軸承。有徑向載荷又有軸向載荷(聯(lián)合載荷)時,一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。若徑向載荷較大而軸向載荷較小時,軸承人微信專業(yè)!可選用深溝球軸承和內(nèi)、外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承。如同時還存在軸或殼體變形大以及安裝對中性差的情況,可選用調(diào)心球軸承、調(diào)心滾子軸承。若軸向載荷較大而徑向載荷較小時可選用推力角接觸球軸承,四點接觸球軸承如還要求調(diào)心性能,可選用推力調(diào)心滾子軸承。
轉(zhuǎn)速
滾動軸承的工作轉(zhuǎn)速主要取決于其允許運轉(zhuǎn)溫度。摩擦阻力低,內(nèi)部發(fā)熱較少的軸承適用于高速運轉(zhuǎn)的場合。僅承受徑向載荷時,選用深溝球軸承和圓柱滾子軸承可以達到較高的轉(zhuǎn)速,若承受聯(lián)合載荷時,宜選用角接觸球軸承。采用特殊設(shè)計的高精度角接觸球軸承,可以達到極高的轉(zhuǎn)速。各種推力軸承的轉(zhuǎn)速均低于徑向軸承。
旋轉(zhuǎn)精度
對于大多數(shù)機械,選用0級公差的軸承足以滿足主機要求,但對軸的旋轉(zhuǎn)精度有嚴格要求時,如機床主軸,精密機械和儀表等,則應(yīng)選用較高公差等級的深溝球軸承、角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承和推力角接觸球軸承。
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剛性
滾動軸承的剛性由其承受載荷時發(fā)生的彈性變形量來決定,一般情況下,這種變形量很小,可以忽略不計,但在某些機械中,如機床主軸系統(tǒng),軸承的靜態(tài)剛度和動態(tài)剛度對系統(tǒng)的特性影響很大。軸承人微信專業(yè)!一般來說,滾子軸承比球軸承具有較高的剛度。各類軸承通過適當?shù)亍邦A(yù)緊”也可以不同程度地提高剛性。
噪聲與振動
軸承本身的噪聲與振動一般都很低。但對于中小電機、辦公機械、家用電器和儀表等對噪聲與運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性有特殊要求的機械,通常選用低噪聲軸承。
軸向移動
軸承最普遍的配置方式是在軸的一端安裝一套軸向定位的“同定軸承”,而在另一端安裝一套軸向可移動的“游動軸承”,以防止由于軸熱脹冷縮而產(chǎn)生卡死現(xiàn)象。經(jīng)常用的“游動軸承”是內(nèi)圈或外圈無擋邊的圓柱滾子軸承,此時內(nèi)圈與軸的配合或外圈與外殼孔的配合可采用過盈配合。有時也可選用不可分離型深溝球軸承或調(diào)心滾子軸承作游動軸承,但在安裝時內(nèi)圈與軸或外圈與外殼孔配合應(yīng)選擇間隙配合,以確保內(nèi)圈或外圈有足夠的軸向移動的自由。
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摩擦力矩
球軸承的摩擦阻力較滾子軸承小,純徑向載荷作用時,徑向接觸軸承的摩擦阻力。患冚S向載荷作用時,軸向接觸軸承的摩擦阻力小;聯(lián)合載荷作用時,軸承接觸角與載荷角相近的角接觸軸承摩擦阻力最小。在需要低摩擦力矩的儀器和機械中,選用球軸承或圓柱滾子軸承較適宜。軸承人微信專業(yè)!此外,低摩擦力矩軸承應(yīng)避免采用接觸式密封,同時,建議采用滴油潤滑,油氣潤滑或其它有利于減磨的潤滑方式。
安裝與拆卸
具有圓柱形內(nèi)孔的軸承用于安裝拆卸較頻繁的機械中,應(yīng)優(yōu)先選用分離型角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、可分離的圓柱滾子軸承、滾針軸承和推力軸承等。具有圓錐形內(nèi)孔的軸承可安裝在軸頸上,或借助緊定套或退卸套裝在圓柱形軸頸上,安裝拆卸很方便。