滚动轴承的设计与应用(根据SKF的资料整理的)

固定端与非固定端轴承配置

位于轴一端的固定端轴承提供径向支撑，同时在两个方向对轴进行轴向定位。因此，它在轴上与轴承座内都必须固定到位。适用的轴承是能够承受联合负荷的径向轴承，例如深沟球轴承、双列或配对单列角接触球轴承、自调心球轴承、球面滚子轴承或配对圆锥滚子轴承。将能够承受纯径向负荷的一个径向轴承（例如，有一个无法兰挡圈的圆柱滚子轴承）与一个深沟球轴承、四点接触球轴承或双向推力轴承相结合，也可用作固定端轴承。第二个轴承则提供两个方向的轴向定位，但是安装时轴承座内必须有径向空隙（即有游隙配合）。

轴另一端的非固定端轴承仅提供径向支撑。它还必须允许轴向位移，以便在轴长度因热膨胀而有变化等情况下，轴承不会互相施加应力。轴向位移可以出现在轴承内部，如滚针轴承、NU-与N-型圆柱滚子轴承和CARB圆环滚子轴承，也可以出现在轴承圈与其支承面之间，最好是在外圈与其位于轴承座孔内的支承面之间。

在大量的固定端/非固定端轴承组合之中，常用的组合说明如下。

对于“无摩擦”轴向位移应出现在轴承内的刚性轴承配置，可用下列组合:

1.深沟球轴承/圆柱滚子轴承（图1)

2.双列角接触球轴承/圆柱滚子轴承（图2)，

3.组配单列圆锥滚子轴承/圆柱滚子轴承（图3)，

4.NUP-型圆柱滚子轴承/NU-型圆柱滚子轴承（图4），

5.NU-型圆柱滚子轴承与四点接触球轴承/NU-型圆柱滚子轴承（图5)。

对于上述组合，轴的角度不对中必须保持在最小值内。如果不可行时，最好使用自调心轴承组合，以承受不对中，即：

1.自调心球轴承/CARB圆环滚子轴承（图6）

2.球面滚子轴承/CARB圆环滚子轴承（图7)

这些配置能够容许角度不对中以及径向位移，避免轴承系统内产生内部轴向力。

对于旋转内圈带负荷的轴承配置，轴长度的变化要在轴承与其支承面之间得到调节，轴向位移应出现在轴承外圈与轴承座之间。最常用的组合是

1.深沟球轴承/深沟球轴承

2.自调心球或球面滚子轴承/自调心球或球面滚子轴承

3.配对单列角接触球轴承/深沟球轴承

经调整的轴承配置

在经调整的轴承配置中，轴在一个方向由一个轴承来轴向定位，在反方向则由另一个轴承来轴向定位。这种配置被称为“交叉定位”，通常用于短轴。适用的轴承包括能够允许至少一个方向轴向负荷的各种径向轴承，包括

1.角接触球轴承

2.圆锥滚子轴承

用于交叉定位配置的单列角接触球轴承或圆锥滚子轴承，在某些情况下，有必要施加预载荷，参见“轴承预载荷”一节。

“浮动”轴承配置

浮动轴承配置也是交叉定位，适用于对轴向定位要求不高或由轴的其它部件作轴向定位的场合。

适用于这种配置的轴承有:

1.深沟球轴承

2.自调心球轴承

3.球面滚子轴承

在这些类型的配置中，重要的是每个轴承的一个圈应能在其支承面上或支承面内移动，最好是外圈能在轴承座内移动。浮动轴承配置也能由两个带内圈偏移的NJ-型圆柱滚子轴承组成（图14)。在这种情况下，轴向移动可以在轴承内出现。

轴承的预载荷

根据应用场合，有必要在轴承配置中加入正的或负的工作游隙。在大多数应用场合，工作游隙应是正的，即在运行时，轴承应有剩余游隙，尽管很小，见“轴承的内部游隙”一节。但是在很多情况下，例如机床主轴轴承、汽车车轴传动器上的小齿轮轴承、小型电动机轴承配置或作摇摆运动的轴承配置，需要负的工作游隙，即要加预载荷，来提高轴承配置的刚性或提高运行精度。在空载或极轻负荷条件下与高速度运行的轴承，也建议应用预载荷，例如使用弹簧加压。在这些情况下，预载荷起到为轴承提供最低负荷的作用，防止因滚动体打滑而造成轴承损坏，见“要求的最低负荷”。

预载荷的种类

根据轴承类型不同，预载荷可以是径向或轴向的。例如，圆柱滚子轴承由于其设计特点只能承受径向预载荷，而推力球轴承与圆柱滚子推力轴承则只能承受轴向预载荷。单列角接触球轴承与圆锥滚子轴承(图35)

一般要跟另一个同样类型的轴承一起

背对背（a）或面对面（b）配置安装，

这类轴承要加轴向预载荷。深沟球轴

承通常也要用轴向预载荷，要这样做，

轴承的径向内部游隙应比正常值的要

大（例如C3），这样，像角接触球轴

承的情况一样，可以产生大于零的接

触角。

对于圆锥滚子轴承与角接触球轴承来说，在轴承背对背布置时，其压力中心之间的距离L 大于轴承中心之间的距离I（图36），在面对面布置时（图37），

L小于I。这就是说背对背布置的轴承即使轴承中心距离较短，也能够承受较大的倾覆力矩。这类轴承中由力矩负荷产生的径向力以及所造成的轴承变形比面对面布置的轴承要小些。如果在运行中轴的温升比轴承座高，根据安装过程中的环境温度而调整（设定）的预载荷将会增加，面对面布置的增加量大于背对背布置的增加量。在两种情况下，径向热膨胀都起到减少游隙或增加预载荷的作用。当轴承面对面布置时，径向热膨胀会增加这种趋势，而背对背布置时，则会减少这种趋势。仅就背对背布置来说，轴承之间有一定距离，当轴承与相关部件的热膨胀系数相同时，径向与轴向热膨胀会相互抵消，因此预载荷不会改变。

轴承预载荷的作用

提高刚性

降低运行噪音

提高轴引导精度

补偿运行中的磨损和沉降（下沉）过程，并提供较长的使用寿命。

高刚性

轴承刚性（单位为千牛顿/微米）的定义为：作用在轴承上的力同轴承中弹性变形的比例。预载荷轴承由载荷引起的弹性变形在一定的载荷范围内比无预载荷轴承小。

无噪音运转

轴承的运行游隙越小，滚动部件在无载荷区的引导就越好，轴承在运行中的噪音就越小。精确的轴引导

预载荷轴承提供更精确的轴引导，因为预载荷限制了轴在载荷下的弯曲能力。例如，由于预载荷小齿轮和差动轴承而得以利用的更精确的引导和提高的刚性意味着，齿轮啮合将保持精确一致，额外的动态力会降到最低。结果运行噪音小，齿轮啮合经久耐用。

磨损和沉降的补偿

轴承配置在运行中的磨损和沉降过程会增加游隙，但这可以用预载荷补偿。

经久耐用

在一些应用中，预载荷轴承配置可提高运行可靠性并延长使用寿命。程度适当的预载荷可对轴承的载荷分布产生有利影响从而有利于延长使用寿命，请参见“保持适当的预载荷”一节。