軸承是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中非常重要零部件,它的主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體,降低其運(yùn)動(dòng)過程中的摩擦系數(shù),只要是旋轉(zhuǎn)的設(shè)備,都離不開軸承,軸承與我們的生活密切相關(guān),從自行車、汽車,到高鐵、飛機(jī),軸承的扮演這只管重要的角色。
軸承一般分為兩類,即滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承。
滾動(dòng)軸承是將主軸與軸座之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)?/span>滾動(dòng)摩擦,從而減少摩擦損失的一種精密的機(jī)械元件。滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成,內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn);外圈作用是與軸承座相配合,起支撐作用;滾動(dòng)體是借助于保持架均勻的將滾動(dòng)體分布在內(nèi)圈和外圈之間,其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動(dòng)軸承的使用性能和壽命;保持架能使?jié)L動(dòng)體均勻分布,引導(dǎo)滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。
滑動(dòng)軸承是在滑動(dòng)摩擦下工作的軸承,在液體潤滑條件下,滑動(dòng)表面被潤滑油分開而不發(fā)生直接接觸,還可以大大減小摩擦損失和表面磨損,油膜還具有一定的吸振能力,滑動(dòng)軸承應(yīng)用場合一般在高速輕載工況條件下。
與滑動(dòng)軸承相比,滾動(dòng)軸承的摩擦力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滑動(dòng)軸承,滾動(dòng)軸承維修方便,質(zhì)量可靠,所以滾動(dòng)軸承的應(yīng)用要比滑動(dòng)軸承廣泛。
在選擇軸承時(shí),要依據(jù)幾個(gè)重要參數(shù):軸承的負(fù)荷、軸承的轉(zhuǎn)速、調(diào)心要求、允許的空間、軸承的安裝與拆卸、公差等級以及價(jià)格。軸承在機(jī)械設(shè)備中主要起支撐及減少磨擦的作用,所以軸承的精度、噪音等都直接關(guān)系到機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行與使用壽命。
一般來說,選擇軸承的步驟有:
1. 根據(jù)軸承工作條件,包括載荷方向及類型、轉(zhuǎn)速、潤滑方式、同軸度要求、定位或非定位、安裝和維修環(huán)境、環(huán)境溫度等,選擇軸承基本類型、公差等級和游隙;
2. 根據(jù)軸承的工作條件、受力情況和壽命要求,通過計(jì)算確定軸承型號(hào),或根據(jù)使用要求,選定軸承型號(hào),再驗(yàn)算壽命;
3. 驗(yàn)算所選軸承的額定載荷和極限轉(zhuǎn)速。
選擇軸承的主要考慮因素是極限轉(zhuǎn)速、載荷能力,其它的因素則有助于確定軸承類型、結(jié)構(gòu)、尺寸及公差等級和游隙要求。
選擇軸承要考慮的7個(gè)因素:
各類滾動(dòng)軸承具有不同的特性,適用于各種機(jī)械的不同使用情況。一般情況下,承受推力載荷時(shí)選用推力軸承、角接觸軸承;高速應(yīng)用場合通常使用球軸承;承受重的徑向載荷時(shí),則選用滾子軸承。
1.軸承所占機(jī)械的空間和位置
在機(jī)械設(shè)計(jì)中,一般先確定軸的尺寸,然后,根據(jù)軸的尺寸選擇滾動(dòng)軸承。通常是小軸選用球軸承,大軸選用滾子軸承。但是,當(dāng)軸承在機(jī)器的直徑方向受到限制時(shí),則選用滾針軸承、特輕和超輕系列的球或滾子軸承;當(dāng)軸承在機(jī)器的軸向位置受到限制時(shí),可選用窄的或特窄系列的球或滾子軸承。
2.軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)
載荷是選用軸承的最主要因素。滾子軸承用于承受較重的載荷,球軸承用于承受較輕的或中等載荷,滲碳鋼制造或貝氏體淬火的軸承,可承受沖擊與振動(dòng)載荷。
在載荷的作用方向方面,承受純徑向載荷時(shí),可選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承。承受較小的純軸向載荷時(shí),可選用推力球軸承;承受較大的純軸向載荷時(shí),可選用推力滾子軸承。當(dāng)軸承承受徑向和軸向聯(lián)合載荷時(shí),一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。
3.軸承的調(diào)心性能
當(dāng)軸的中心線與軸承座中心線不同,有角度誤差,或因軸的兩支承間距較大而軸的剛性較小,容易受力彎曲或傾斜時(shí),可選用具有良好調(diào)心性能的調(diào)心球或調(diào)心滾子軸承,以及外球軸承。此類軸承在軸稍微傾斜或彎曲情況下,能保持正常工作。
軸承調(diào)心性能的好壞,與其允許的不同軸度有關(guān),不同軸度值越大,調(diào)心性能越好。
4.軸承的剛性
軸承的剛性,是指軸承產(chǎn)生單位變形所需力之大小。滾動(dòng)軸承的彈性變形很小,在大多數(shù)機(jī)械中可以不必考慮,但在某些機(jī)械中,如機(jī)床主軸,軸承剛性則是一個(gè)重要因素,一般應(yīng)選用圓柱和圓錐滾子軸承。因?yàn)檫@兩類軸承在承受載荷時(shí),其滾動(dòng)體與滾道屬于點(diǎn)接觸,剛性較差。
另外,各類軸承還可以通過預(yù)緊,達(dá)到增大支承剛性的目的。如角接觸球軸承和圓錐滾子軸承,為防止軸的振動(dòng),增加支承剛性,往往在安裝時(shí)預(yù)先施加一定的軸向力,使其相互壓緊。但是預(yù)緊量不可過大,否則會(huì)使軸承摩擦增大,溫升增高,影響軸承使用壽命。
5.軸承的轉(zhuǎn)速
每一個(gè)軸承型號(hào)都有其自身的極限轉(zhuǎn)速,它是由尺寸、類型及結(jié)構(gòu)等物理特性所決定的,超過這一極限會(huì)導(dǎo)致軸承溫度升高,潤滑劑干枯,甚至使軸承卡死。實(shí)踐證明,在低于極限轉(zhuǎn)速90%的狀態(tài)下工作是比較好的。
脂潤滑軸承的極限轉(zhuǎn)速比油潤滑軸承的極限轉(zhuǎn)速低,軸承的供油方式對可達(dá)到的極限轉(zhuǎn)速有影響。必須注意,對脂潤滑軸承,其極限轉(zhuǎn)速一般僅是該軸承采用一個(gè)高質(zhì)量的重復(fù)循環(huán)油系統(tǒng)時(shí)的極限轉(zhuǎn)速的80%,但對油霧潤滑系統(tǒng),其極限轉(zhuǎn)速一般比相同的基本潤滑系統(tǒng)高50%。保持架的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)也影響軸承的極限轉(zhuǎn)速。
6.軸承游動(dòng)和軸向位移
通常情況下,一個(gè)軸用兩個(gè)軸承相隔一定的距離給予支承。為了適應(yīng)軸和外殼不同程度的熱漲影響,安裝時(shí)應(yīng)將一個(gè)軸承在軸向固定,另一個(gè)軸承使之在軸上可以游動(dòng)(即游動(dòng)支承),以防止因軸的伸長或收縮引起的卡死現(xiàn)象。
7.便于軸承的安裝和拆卸
選用軸承類型時(shí),也需要考慮安裝拆卸是否方便,特別是大型和特大型軸承的安裝和拆卸尤為重要。
軸承是機(jī)械設(shè)備中重要零部件,合理選型,正確操作和維護(hù),能有效提升軸承和設(shè)備的性能及使用壽命。