轴承类型及组合设计

浅析轴承的类型及组合设计
为了保证轴及轴上零件准确地绕规定的轴线转动，必须按照机械运动学原理约束轴的5个自由度，仅保留一个绕规定轴线转动的自由度。

轴承就是用来支承轴及轴上零件、保持轴的旋转精度和减少转轴与支承之间摩擦和磨损的部件。

按轴承工作时的摩擦性质不同，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承。

按其承受载荷的方向，可分为承受径向载荷的向心轴承、承受轴向载荷的推力轴承和同时承受径向载荷与轴向载荷的向心推力轴承。

滑动轴承按其工作表面的摩擦状态可分为液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承。

液体摩擦滑动轴承的轴颈与轴承的工作表面完全被油膜隔开，所以摩擦因数很小，一般仅为0.001-0.008；非液体摩擦滑动轴承的轴颈与轴承工作表面之间虽有润滑油存在，但在表面局部凸起部分仍会发生金属的直接接触，因此，摩擦因数较大，容易磨损。

滚动轴承是精密机械中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的。

与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小、启动灵活、效率高、润滑方便和互换件好等优点，而且它已标准化，对设计、使用、润滑、维护都很方便，因此在一般精密机械中应用较广。

其缺点是抗干扰能力差，工作时有噪声，工作寿命不及液体摩擦滑动轴承。

1、滚动轴承的结构
滚动轴承的基本结构由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。

内圈用来和轴颈装配，外圈用来和轴承座装配。

通常是内圈随轴颈回转，外圈固定，但也有外圈回转而内圈不动，或是内、外圈同时回转的情况。

当内、外圈相对转动时，滚动体即在内、外圈的滚道间滚动。

常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子、球面滚子、非对称球面滚子等几种。

轴承内、外圈上的滚道，有限制滚动体侧向位移的作用。

保持架的主要作用是均匀地隔开滚动体。

如果没有保持架，则滚动体转动时将会因两滚动体接触处产生的较大相对滑动速度而发
生磨损。

保持架有冲压的和实体的两种。

冲压保持架一般用低碳钢冲压制成，它与滚动体间有较大的间隙。

实体保持架常用铜合金、铝合金或塑料经切削加工制成，有较好的定心作用。

内圈、外圈和滚动体的材料通常采用强度高、耐磨性好的专用钢材，如高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢等，淬火后硬度不低于61-65hrc，滚动体和滚道表面要求磨削抛光。

保持架常选用减摩性较好的材料，如铜合金、铝合金、低碳钢及工程塑料等。

近年来，塑料保持架的应用日益广泛。

2、滚动轴承的主要类型
滚动轴承技其所承受的载荷方向，主要分为向心轴承和推力轴承两大类，前者主要承受径向载荷，后者主要承受轴向载荷。

滚动体与套圈接触处的法线与轴承径向平面间的夹角称为轴承的接触角。

其称接触角用?%z表示，轴承所能承受载荷的方向及大小均与其有
关，它是滚动轴承重要的几何参数。

为使轴承正常工作，除应正确选择轴承类型和尺寸外，还应合理进行轴承的组合设汁。

轴承组合设计的任务主要是正确解决轴承的支承结构、固定、配合、调整、润滑和密封等问题。

1、滚动轴承的支承结构有三种基本形式。

两端固定式。

当轴承跨距较小、工作温度不高时，可采用两端固定结构。

在这种结构中，两端轴承各限制轴一个方向的轴向移动，两个轴承合在一起即可限制轴的双向移动。

为了补偿轴的受热伸长，可在一端轴承的外圈和轴承端面间留出0.2一0.4mm的轴向间隙。

一端固定、一端游动式。

当轴的伸缩较大或工作温度较高时，轴的伸缩量较大，应采用一端固定、一端游动的支承结构。

固定端轴承用于限制轴两个方向的轴向移动，而游动端轴承的外圈可以在机座孔内沿轴向游动。

两端游动式。

人字齿轮轴的结构，其两端均为游动支承。

因人字齿轮的啮合作用，当大齿轮的轴向位置固定后，小齿轮轴的轴向伦置将随之确定，如再将小齿轮轴的轴向位置也固定，则会发生干涉以致卡死。

2、滚动轴承的轴向固定
滚动轴承的轴向固定，需要通过轴承内圈和外圈的轴向固定来实现。

轴承内圈在轴上通常以轴肩固定一端的位置，轴肩高度不仅要保证轴肩与轴承端面充分接触，还要使轴承便于拆卸。

若需两端固
定，另一端可用弹性挡圈、轴端挡圈、圆螺母与止动垫圈等固定。

弹性挡圈结构紧凑，装拆方便，用于承受较小的轴向载荷和转速不高的场合；轴端挡圈用螺钉固定在轴端，可承受中等轴向载荷；圆螺母与止动垫圈用于轴向载荷较大、转速较高的场合。

轴承外圈在座孔中的轴向位置通常采用轴肩、轴承盖和弹性挡圈等固定。

轴肩和轴承盖用于承受较大的轴向载荷，弹性挡圈用于承受较小的轴向载荷。

3．滚动轴承的配合
轴承的配合是指内圈与轴、外圈与座孔的配合。

滚动轴承是标准件，因此轴承内圈与轴的配合采用基孔制，外圈与座孔的配合采用基轴制。

轴承配合种类的选取应根据载荷的大小、方向、性质、工作温度、旋转精度和装拆等因素来确定。

转动的套圈(内圈或外圈)采用较紧的配合，固定的套圈采用较松的配合；-般当转速较高、载荷较大、振动较大、旋转精度较高、工作温度较高时，应采用较紧的配合；经常拆卸或游动的套圈采用较松的配合。

4、滚动轴承的预紧
预紧轴承的目的是使滚动体和内、外圈之间产生一定的预变形，用以消除游隙，增加支承的刚性，减小轴运转时的径向和轴向摆动量，提高轴承的旋转精度，减少振动和噪声。

但是选择的预紧力要适当，过小达不到要求的效果，过大会影响轴承寿命。

常用的预紧方法有：用弹簧顶紧；用锁紧圆螺母压紧一对轴承的
外圈来预紧；用锁紧圆螺母压紧一对轴承，中间装入长度不等的套筒预紧等。

5、滚动轴承的装拆
对轴承进行组合设计时，必须考虑轴承的装拆。

轴承的安装、拆卸方法，应根据轴承的结构、尺寸及配合性质来决定。

装拆轴承的作用力应加在紧配合套圈端面上，不允许通过滚动体传递装拆压力，以免在轴承工作表面出现压痕，影响其正常工作。

为了不损伤轴承及轴，对于尺寸较大的轴承，可先将轴承放进温度低于100℃的油中预热，然后热装；中、小轴承可用软锤直接打入。

拆卸轴承应借助于压力机和其他拆卸工具进行。

6．滚动轴承的润滑
润滑轴承的目的是降低摩擦、减少磨损、散热、防锈、吸收振动、减小接触应力等。

常用润滑剂有润滑油和润滑脂两种。

一般轴承采用润滑脂润滑。

轴承对于机械来说是非常重要的，在实践生产中我们一定要按照说明的参考资料来进行安装和适用，并且还要做好轴承的日常维护和检修工作。

参考文献：
[1] 潘安林. 满装圆柱滚子轴承设计公差的调整[j]. 轴承. 2006(02)
[2] 韩世辉,朱心亮等. 滚轮的强度分析[j]. 煤矿机械.
2006(08)
[3] 王建平,李旭东等. 基于加工误差及装配变形的滚轮配合尺寸设计[j]. 机械设计与制造. 2008(01)
[4] 杜辉,等. 高速圆柱滚子轴承零件间相互作用力瞬态动力学分析[j]. 轴承. 2005(09)
[5] 赵文山,杨国安. 支承滚轮轴承的受力和变形分析[j]. 轴承. 2004(02)
[6] 孙永安,张玲,李县辉,王旭红. 高速自润滑含油轴承的研究[j]. 粉末冶金技术. 2002(02)。