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如何選擇軸承


如何選擇軸承
一般來說,選擇軸承的步驟可能概括為:
1. 根據軸承工作條件(包括載荷方向及載荷類型、轉速、潤滑方式、同軸度要求、定位或非定位、安裝和維修環境、環境溫度等),選擇軸承基本類型、公差等級和游隙;
2. 根據軸承的工作條件和受力情況和壽命要求,通過計算確定軸承型號,或根據使用要求,選定軸承型號,再驗算壽命;
3. 驗算所選軸承的額定載荷和極限轉速。
選擇軸承的主要考慮因素是極限轉速、要求的確良壽命和載荷能力,其它的因素則有助于確定軸承類型、結構、尺寸及公差等級和游隙工求的最終方案。
1. 類型選擇
各類滾動軸承具有不同的特性,適用于各種機械的不同使用情況。選擇軸承類型時,
通常應考慮下列因素。一般情況下:對承受推力載荷時選用推力軸承、角接觸軸承,對高速應用場合通常使用球軸承,承受重的徑向載荷時,則選用滾子軸承。總之,選用人員應從不同生產廠家、眾多的軸承產品中,選用合適的類型。
? 軸承所占機械的空間和位置
在機械設計中,一般先確定軸的尺寸,然后,根據軸的尺寸選擇滾動軸承。通常是小軸選用球軸承,大軸選用滾子軸承。但是,當軸承在機器的直徑方向受到限制時,則選用滾針軸承、特輕和超輕系列的球或滾子軸承;當軸承在機器的軸向位置受到限制時,可選用窄的或特窄系列的球或滾子軸承。
? 軸承所受載荷的大小、方向和性質
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,可承受沖擊與振動載荷。
在載荷的作用方向方面,承受純徑向載荷時,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,可選用推力球軸承;承受較大的純軸向載荷時,可選用推力滾子軸承。當軸承承受徑向和軸向聯合載荷時,一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。
? 軸承的調心性能
當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以較小,容易受力彎曲或傾斜時,可選用具有良好調心性能的調心球或調心滾子軸承,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。
軸承調心性能的好壞,與其允許的不同軸度有關,不同軸度值愈大,調心性能愈好。各類軸承允許的不同軸度
? 軸承的剛性
軸承的剛性,是指軸承產生單位變形所需力之大小。滾動軸承的彈性變形很小,在大多數機械中可以不必考慮,但在某些機械中,如機床主軸,軸承剛性則是一個重要因素,一般應選用圓柱和圓錐滾子軸承。因為這兩類軸承在承受載荷時,其滾動體與滾道屬于點接觸,剛性較差。
另外,各類軸承還可以通過預緊,達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,增加支承剛性,往往在安裝時預先施加一定的軸向力,使其相互壓緊。這里特別指出:預緊量不可過大。過大時,將使軸承摩擦增大,溫升增高,影響軸承使用壽命。
? 軸承的轉速
每一個軸承型號都有其自身的極限轉速,它是由諸如尺寸、類型及結構等物理特性所決定的,極限轉速是指軸承的工作轉速(通常用r∕min),超過這一極限會導致軸承溫度升高,潤滑劑干枯,甚至使軸承卡死。
使用場合所要求的速度范圍有助于決定采用什么類型的軸承,大多數通用軸承的典型速度范圍。D是軸承尺寸,它通常是指軸承的節圓直徑,在選擇軸承時,使用軸承內徑和外徑的平均值,單位mm.
用節圓直徑D乘以軸旋轉速度(單位r/min)得出一極限轉速因素(DN),DN在選擇軸承類型和尺寸時十分重要。大多數軸承制造廠家的產品目錄都提供其產品的極限轉速值,實踐證明,在低于極限轉速90%的狀態下工作是比較好的。
脂潤滑軸承的極限轉速比油潤滑軸承的極限轉速低,軸承的供油方式對可達到的極限轉速有影響。表1,2提供了幾承潤滑形式的極限轉速修正系數(K )。必須注意,對脂潤滑軸承,其極限轉速一般僅是該軸承采用一個高質量的重復循環油系統時的極限轉速的80%,但對油霧潤滑系統,其極限轉速一般比相同的基本潤滑系統高50%。
保持架的設計和結構也影響軸承的極限轉速,因為滾動體與保持架表面是滑動接觸,用比較貴的、設計合理的、以高質量和低摩擦材料制成的保持架,不僅可將滾動體隔開來,而且有助于維持滑動接觸區的潤滑油膜。但象沖壓保持架之類價格低廉的保持架,通常只能使滾動體保持分離。因此,它們存在著易出事故和令人苦惱的滑動接觸,從而導致更低的極限轉速。
一般來說在較高轉速的工作場合下,宜選用深溝球軸承、角接觸軸承、圓柱滾子軸承;在較低轉速工作場合下,可選用圓錐滾子軸承。圓錐滾子軸承的極限轉速,一般約為深溝球軸承的65%,圓柱滾子軸承的70%,角接觸球軸承的60%。推力球軸承的極限轉速低,只能用于較低轉速的場合。
對于同一類軸承,尺寸愈小,允許轉速愈高。在選用軸承時,應注意要使實際轉速低于極限轉速。
? 軸承游動和軸向位移
通常情況下,一個軸用兩個軸承相隔一定的距離給予支承。為了適應軸和外殼不同程度的熱漲影響,安裝時應將一個軸承在軸向固定,另一個軸承使之在軸上可以游動(即游動支承),以防止因軸的伸長或收縮引起的卡死現象。游動支承通常選用內圈或外圈無擋邊的圓柱滾子軸承(原2000型、32000型)和滾針軸承,這主要是此類軸承內部結構允許軸與外殼有適當軸向位移的緣故。此時,內圈與軸,外圈與外殼孔可采用緊配合。當采用不可分離型軸承做游動支承時,如深溝球軸承、調心滾子軸承,在安裝中必須允許外圈與外殼孔,或內圈與軸采用較松配合,使之軸向可自由游動。
定位和非定位的圓柱滾子軸承結構
圓錐滾子軸承、調心滾子軸承和深溝球軸承基本上屬于定位型,當用作非定位時則采用松配合安裝。所有推力滾子軸承均屬定位型軸承。
? 便利于軸承的安裝和拆卸
選用軸承類型時,對軸承安裝拆卸是否方便,亦必須考慮周全,特別是對大型和特大型軸承的安裝和拆卸尤為重要。一般的外圈可分離的角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承和滾針軸承,安裝拆卸比較方便,它們的內圈和外圈可分別裝于軸上或殼體孔內。此外,內徑帶圓錐孔的,帶緊定套的調心滾子軸承、雙列圓柱滾子軸承和調心球軸承,也比較容易安裝拆卸。
? 其它要求
除上述因素外,還應考慮軸承的工作環境溫度、軸承密封及對摩擦力矩、振動、噪聲等的特殊要求。
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