各类滚动轴承轴向载荷分析及计算

各类滚动轴承轴向载荷分析及计算

王志云

（山东省东营职业学院，山东东营２５７０９１）

摘要：总结了滚动轴承设计中其轴向载荷分析需考虑的因素，以及生产中几种常用滚动轴承支撑的轴向载荷分析方法，使得轴承的轴向载荷分析及计算更清晰、明了，内容更全面、系统。

关键词：滚动轴承；支撑形式；安装方式；轴向载荷中图分类号：ＴＨ１３３．３３文献标识码：Ａ文章编号：１００８－８０８３（２００８）０３－００６０－０２

在滚动轴承的设计计算中，轴承轴向载荷计算是设计中

的关键也是难点，它由轴承类型、支撑形式和安装方式等因素决定，在生产实际中，有关轴承的支撑类型多、形式多，必须对轴系结构进行详细、合理的受力分析，才能正确的进行计算，现就几种常用形式作以分析总结，并进行其轴向载荷的计算，从而为各种形式轴承轴向载荷分析计算提供方法依据。

一、滚动轴承轴向载荷计算中考虑的因素

１．轴承类型

滚动轴承按不同的分类方式有许多不同的类型，如按滚动体的形状不同有球轴承和滚子轴承，按调心性能不同有调心轴承和非调心轴承等，若按承载情况不同有向心轴承、推力轴承和角接触轴承三大类，向心轴承是指主要或只受径向载荷的轴承，推力轴承是指只受轴向载荷的轴承，角接触轴承是指同时承受径向和轴向载荷的轴承。

２．轴承的支撑形式

一般对于两端支撑的情况，有全固式、固游式和全游式三种支撑形式，全固式是指两端都单向固定的支撑，固游式是指一端固定一端游动的支撑，全游式是指两端都游动的支撑。

３．轴承的安装方式

对于成对使用的角接触轴承，通常有正装和反装两种安装方式。轴承外圈窄边相对称为正装，又叫＂面对面＂安装，轴承外圈窄边相背称为反装，又叫＂背靠背＂安装。

二、滚动轴承轴向载荷分析

１．向心轴承轴向载荷分析

（１）全固式向心轴承轴向载荷分析

普通工作温度下的短轴，常用两端都单向固定的形式，如图１所示。

图１

１）当外载荷ＦＡ向右时，轴有向右移动的趋势，载荷传到

右端轴承内圈上，又通过滚动体传到外圈，由于右端轴承外圈右端被轴承盖固定，使得右端轴承受到向左的支反力Ｆ＇Ａ２而被压紧，而左端轴承处于放松状态。根据力平衡条件压紧端轴承轴向力Ｆａ２＝Ｆ＇Ａ２＝ＦＡ，

放松端轴承轴向力Ｆａ１＝０。２）当外载荷ＦＡ向左时，轴有向左移动的趋势，载荷传到左端轴承内圈上，又通过滚动体传到外圈，由于左端轴承外圈左端被轴承盖固定，使得左端轴承受到向左的支反力Ｆ＇Ａ１而被压紧，而右端轴承处于放松状态。根据力平衡条件压紧端

轴承轴向力Ｆａ１＝Ｆ＇Ａ１＝ＦＡ，

放松端轴承轴向力Ｆａ２＝０。（２）固游式向心轴承轴向载荷分析当轴较长或工作温度较高时，常用一端固定一端游动的形式，以保证轴伸缩时能自由游动（如图２所示）。

图２

１）当外载荷ＦＡ向右时，轴有向右移动的趋势，载荷通过螺母传到左端轴承内圈，又通过滚动体传到外圈，由于左端轴承外圈右端被箱体固定，使得左端轴承受到向左的支反力Ｆ＇Ａ１而被压紧，

而右端轴承由于外圈没固定处于放松状态。根据力平衡条件压紧端轴承轴向力Ｆａ１＝Ｆ＇Ａ１＝ＦＡ，放松端轴承轴向力Ｆａ２＝０。

２）当ＦＡ向左时，轴有向左移动的趋势，载荷传到左端轴承内圈，又通过滚动体传到外圈，由于左端轴承外圈左端被

箱体固定，使得左端轴承受到向左的支反力Ｆ＇Ａ１而被压紧，

而右端轴承由于外圈没固定处于放松状态。根据力平衡条件压紧端轴承轴向力Ｆａ１＝Ｆ＇Ａ１＝ＦＡ，

放松端轴承轴向力Ｆａ２＝０。（３）全游式向心轴承轴向载荷分析

要求能左右双向游动的轴，可采用两端游动的形式，如

作者简介：王志云（１９６４－），女，山东青州人，山东省东营职业学院副教授，现从事机械类科研和教学工作。

第２２卷第３期胜利油田职工大学学报

Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．３２００８年６月

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＨＥＮＧＬＩＯＩＬＦＩＥＬＤＳＴＡＦＦＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ

Ｊｕｎ．２００８

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图３所示人字齿轮传动中的小齿轮轴支撑，此时两轴承均不

承受轴向力，故Ｆａ１＝０，

Ｆａ２＝０。图３

２．角接触轴承轴向载荷分析

该类轴承由于存在公称接触角，受径向载荷Ｆｒ时会产生内部轴向力Ｆｓ，其方向由外圈宽边指向窄边，因此，轴承轴向力包括内部轴向力和外载荷两部分。

（１）角接触轴承正装时轴向载荷分析（如图４）

图４

１）若Ｆｓ１＋ＦＡ＞Ｆｓ２

则：轴承２“压紧”轴承１“放松”Ｆａ２＝ＦＡ＋Ｆｓ１Ｆａ１＝Ｆｓ１２）若Ｆｓ１＋ＦＡ＜Ｆｓ２则：轴承１“压紧”轴承２“放松”Ｆａ１＝Ｆｓ２－ＦＡＦａ２＝Ｆｓ２３）若Ｆｓ１＋ＦＡ＝Ｆｓ２则：轴承１、２都“放松”Ｆａ１＝Ｆｓ１Ｆａ２＝Ｆｓ２

（２）角接触轴承反装时轴向载荷分析（如图５）

图５

１）若Ｆｓ２＋ＦＡ＞Ｆｓ１则：轴承１“压紧”轴承２“放松”Ｆａ１＝ＦＡ＋Ｆｓ２Ｆａ２＝Ｆｓ２２）若Ｆｓ２＋ＦＡ＜Ｆｓ１则：轴承２“压紧”轴承１“放松”Ｆａ２＝Ｆｓ１－ＦＡＦａ１＝Ｆｓ１

３）若Ｆｓ２＋ＦＡ＝Ｆｓ１

则：轴承１、２都“放松”Ｆａ１＝Ｆｓ１Ｆａ２＝Ｆｓ２

３．推力轴承（如图６）

图６

压紧轴承承受轴向载荷Ｆａ。

三、结论

以上对不同类型，不同支撑方式和安装方式轴承轴向载荷进行了较详细的分析，用类似方法可对生产中多种形式轴承进行分析，从而可以确切计算轴承轴向载荷，正确进行轴承设计。如图７所示减速箱内轴承支撑形式属于向心轴承两端全固式，其轴承轴向载荷分析与计算同上述图１所述。

图７

参考文献：

［１］邱宣怀．机械设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９８９．［２］濮良贵．机械零件［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９８２．

［３］葛中民．机械设计基础［Ｍ］．北京：中央广播电视大学出版社，

１９９１．

［４］卢玉明．机械设计基础［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９９８．［５］陈立德．机械设计基础［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００４．

（责任编辑周永红）

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