滚动轴承的组合设计

第六节滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计的内容包括：轴承的定位和紧固、轴承的配置设计、轴承位置的调节、轴承的润滑与密封、轴承的配合以及轴承的装拆等问题。

（一）支承部分的刚性和同心度：若座体刚度低，则滚动体受力增大，因此，应适当增加壁厚、采用加强筋，并使轴承座孔同心，减小轴的偏转。

（二）轴承的配置（轴系固定）：支承部件的主要功能是对轴系回转零件起支承作用，并承受径向和轴向作用力，保证轴系部件在工作中能正常地传递轴向力以防止轴系发生轴向窜动而改变工作位置。

为满足功能要求，必须对滚动轴承支承部件进行轴向固定。

固定的目的：当轴受到外载荷作用时，使轴有正确的位置、防止轴的轴向窜动以及轴受热膨胀后将轴承卡死。

固定方法：两端固定、一端固定一端游动、两端游动。

1、双支点单向固定（两端固定）：两个轴承各限制一个不同方向的轴的轴向移动（只固定内、外圈相对的一个侧面）。

适用于较短的轴系（跨距≤400）温升不高的场合。

为了补偿轴的受热膨胀，装配时应留有一定的轴向间隙。

(a) (b)图所示为两端固定方法，每个支点的外侧各有一个顶住轴承外圈的轴承盖，它通过螺钉与机座联接，每个轴承盖限制轴系一个方向的轴向位移，合起来就限制了轴的双向位移。

轴向力FA的力流路线是通过轴肩、内圈、外圈及轴承盖来实现的。

图(a)为采用深沟轴承的结构，只能承受少量的轴向力；图(b)为采用角接触轴承的结构，可承受较大轴向力。

这种支承形式属功能集中型，每个轴承均承受径向力、轴向力的复合作用，简化了支承结构。

轴系部件工作时，由于功率损失会使温度升高，轴受热后伸长，从而影响轴承的正常工作。

因此支承部件结构设计时必须考虑热膨胀问题。

a、预留轴向间隙对于上图所示的两端固定结构型式，其缺陷是显而易见的。

由于两支点均被轴承盖固定，当轴受热伸长时，势必会使轴承受到附加载荷作用，影响轴承的使用寿命。

因此，两端固定型式仅适合于工作温升不高且轴较短的场合(跨距L400mm)，还应在轴承外圈与轴承盖之间留出轴向间隙C，以补偿轴的受热伸长。

滚动轴承的组合设计作者：侯毅红来源：《今日湖北·下旬刊》2014年第04期摘要为了使轴承能正常工作，除正确选择轴承的型号外，还必须正确地进行滚动轴承的组合设计，也就是必须根据轴承的具体要求及结构特点，对轴承的固定、调整、润滑、密封、配合以及装拆等进行全面的考虑。

关键词滚动轴承设计一、保证支承的刚度和同轴度轴和安装轴承的轴承座或机体必须有足够的刚度.否则会因这些零件的变形而使滚动体的运动受到阻碍，影响旋转精度，导致轴承过早损坏。

轴承座应有适当的厚度，或加肋以增加刚度（图1）。

同一轴上各轴承孔要保证必要的同轴度，否则轴安装后会产生较大变形，影响轴承运转因此，应尽可能采用整体结构的机壳，并采用直径相同的轴承孔，以便于两个轴承孔可一次镗出。

当两个轴承空分在两个外壳上时，则应把两个外壳组合在一起进行镗孔。

图1 轴承座的刚度二、轴承的固定和调整1、轴的支承结构的基本形式轴的支承结构形式常用的有以下两种。

（1）两端单向固定如图（2）所示，利用轴肩或挡油环顶住轴承内圈，轴承盖顶作外圈，每一个支承只能限制轴一个方向的轴向移动，两个支承合起来就限制了轴的双向移动。

这种固定方式称为两端单向固定。

考虑温升后轴的伸长，对深沟球轴承需在轴承外圈与轴承端盖间留有a=0.2—0.4mm的间隙.对于角接触轴承（圆锥滚子轴承和角接触球轴承）是在安装时使轴承内部留有适当的铀向间隙，此间隙是靠增减轴承端盖与箱体间的垫片来保证，也可用调节螺钉改变轴承外圈上压盖的位置来实现调整间隙。

两端单向固定结构简单，便于安装，仅适用于温升不高的短轴。

图2 两端单向固定图3 一端固定，一端游动（2）一端固定、一端游动对工作温度较高的长轴，由于其热伸长量大，应将一个支承处的轴承内、外围两侧固定，而另一支承的轴承可沿铀向自由移动（图3）。

可作轴向游动的支承称为游动支承，显然游动支点不能承受轴向载荷。

2、轴向位量的调整为了使轴上零件具有准确的工作位置，要求轴承组合的轴向位置可以调整。

滚动轴承的组合设计组合设计的内容包括：1）固定 2）调整 3）配合与装拆 4）润滑与密封。

组合设计合理与否将影响轴系的受力、运转精度、轴承寿命及机器性能。

1.滚动轴承的轴向固定实际上是对整个轴系起固定作用，承受轴向力，防止轴系发生轴向蹿动。

常用两种固定方法：1）两端固定这是最常见的固定方式，两个轴承外圈都在单方向用轴承盖进行固定。

适合于工作温升不高的短轴（跨距 L ≤ 400 mm），考虑到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙 C （对于深沟球轴承：C=0.2-0.4mm；对于向心角接触轴承：其轴向间隙可在轴承内部调整，其值比深沟球轴承小得多）。

2）一端固定、一端游动适合于工作温升高的长轴（跨距 L ＞ 400 mm），固定支点的轴承外圈左右均固定，承担双向轴向力，游动支点的轴承只承受径向力，不承受轴向力，当轴受热伸长时，游动支点随轴一起向外移动，避免轴承受到附加载荷作用，防止轴承卡住。

A轴向力，R径向力。

注意：固定支点的内圈亦需进行轴向固定。

2.滚动轴承组合的调整1）间隙的调整与控制为保证轴承正常工作，装配轴承时一般要留出适当的游隙或间隙。

垫片调整：通过增、减垫片厚度来调整间隙。

螺钉调整：用于轴向力不是太大的轴承组合。

2）轴系部件位置的调整使轴上零件处于准确的工作位置（通常用垫片调整）。

3.滚动轴承的配合及装拆1）滚动轴承的配合内圈与轴颈：采用基孔制，孔的配合代号不用标注。

外圈与座孔：采用基轴制，轴的配合代号不用标注。

配合的选取原则：转动套圈、速度高、受载大、工作温度变化大——选较紧的配合（过盈）；不动套圈、常拆轴承——选较松的配合（间隙）。

2）滚动轴承的装拆轴肩高度应低于内圈厚度；轴肩开槽。

4.滚动轴承的润滑及密封润滑的目的：减少摩擦磨损、冷却、吸振、防锈。

密封的目的：防尘、防水、防止润滑剂流失。

转速不高时用接触式密封；转速较高时用非接触式密封。

滚动轴承的组合设计滚动轴承是一种常用的旋转运动传动元件，它通过滚动元件之间的滚动摩擦来实现对轴承载荷的支撑和传递。

滚动轴承的设计是一个复杂的过程，需要考虑多个因素，如轴承类型、尺寸、材料、精度等，以满足特定的工作条件和需要。

首先，滚动轴承的组合设计需要选择合适的轴承类型。

常见的滚动轴承类型包括深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等。

不同类型的轴承适用于不同的工况和载荷条件，因此在组合设计时需要对轴承类型进行选择。

其次，滚动轴承的尺寸设计是关键。

尺寸设计是根据工件的要求（如轴承座孔径、外径、宽度等）和轴承的尺寸标准进行匹配。

在确定轴承尺寸时，需要考虑轴承的额定负荷、转速、安装条件等因素，以确保轴承在工作条件下能够稳定运行。

第三，滚动轴承的材料选择是十分重要的。

常见的轴承材料有钢、塑料、陶瓷等。

不同的材料具有不同的特性，如耐磨性、抗腐蚀性、疲劳寿命等。

在组合设计时，需要根据工作环境和轴承的要求来选择合适的材料。

第四，滚动轴承的精度设计是确保轴承性能和寿命的关键。

精度设计包括轴承的圆度、偏心度、内外圈的圆度误差、滚子直径误差等。

在组合设计时，需要根据轴承的使用要求和精度标准来选择合适的轴承精度等级，并保证轴承的加工和装配精度。

此外，滚动轴承的组合设计还需要考虑轴承的润滑和密封方式。

滚动轴承的润滑方式有油润滑和脂润滑两种，而密封方式则有金属盖封和橡胶密封等。

正确选择合适的润滑和密封方式，能够提高轴承的使用寿命和工作效率。

在滚动轴承的组合设计过程中，还需要进行轴承的寿命计算和强度校核。

轴承的寿命计算是根据工作条件和载荷计算轴承的额定寿命，并确定轴承的适用性。

强度校核则是根据轴承的负载情况和材料强度计算轴承的强度，并验证轴承的安全性。

总之，滚动轴承的组合设计是一个复杂的过程，需要综合考虑轴承类型、尺寸、材料、精度等因素。

只有在合理选择和设计的基础上，才能获得满足特定工作条件和要求的滚动轴承组合，提高轴承的性能和寿命。

第二十五讲学时：2学时课题：7.2.4 滚动轴承的组合设计目的任务：能够正确的进行轴承的组合设计重点:轴承的轴向固定难点：轴承的调整教学方法：多媒体7.2.4 滚动轴承的组合设计为保证滚动轴承的正常工作，除了要合理选择轴承的类型和尺寸外，还必须正确、合理地进行轴承的组合设计。

轴承的组合设计主要解决的问题是：轴承的轴向固定、轴承与其它零件的配合、轴承的调整、润滑与密封等问题。

1.滚动轴承的支承结构类型（1）两端固定式(图中调整垫片可移动）深沟球轴承的两端固定式圆锥滚子轴承的两端固定式（2）一端固定、一端游动式一端固定、一端游动式2.滚动轴承的轴向固定从上面各图可以看到,内圈和外圈的轴向定位。

3.轴承轴向位置的调整4.滚动轴承的配合与装拆（1）滚动轴承的配合由于滚动轴承是标准件，因此内圈与轴采用基孔制。

n6、m6、k6、js6。

外圈与箱体座孔采用基轴制。

J7、J6、H7、G7。

(2) 滚动轴承的安装与拆卸装轴承装润滑脂5.滚动轴承的润滑与密封（1）滚动轴承的润滑滚动轴承常用的润滑剂有润滑脂、润滑油及固体润滑剂。

润滑方式和润滑剂的选择，可根据轴颈的速度因数dn的值来确定。

最常用的滚动轴承润滑剂为润滑脂。

脂润滑适用于dn值较小的场合，其特点是润滑脂不易流失、便于密封、油膜强度较高，故能承受较大的载荷。

各种润滑方式下轴承的允许dn值（mm.r/min）脂润滑油润滑油浴润滑滴油润滑循环油润滑喷雾润滑深沟球轴承70000 250000 400000 600000 ＞600000 调心球轴承70000 250000 400000角接触球轴承 70000 250000 400000 600000 ＞600000 圆柱滚子轴承 120000 250000 400000 600000圆锥滚子轴承 100000 70000 230000 300000调心滚子轴承 80000 120000 250000推力球轴承40000 60000 120000 150000注：d——轴承内径（mm）;n——轴承转速（r/mm）（2）滚动轴承的密封对轴承进行密封是为了阻止灰尘、水、和其它杂物进入轴承，并阻止润滑剂流失。

滚动轴承的组合设计选择正确的轴承类型及尺寸后，还要考虑轴承与其他零件之间的相对关系。

即以轴承组合为主体的配套设计包括轴承轴向固定、轴承组合的调整、轴承与其他零件的配合装拆等机械结构的设计。

滚动轴承常用于机械设备中轴类零件的支承。

滚动轴承能够使轴的运转精度得到保障，能够发挥轴承的性能。

支承结构的设计，需要综合多方面的因素进行考虑，比如轴承的配置、轴承的固定、轴向定位结构与调整、轴承游隙调整、轴的热膨胀补偿、轴承的润滑和密封等问题。

滚动轴承的固定1、轴承配置轴类零件通常采用前后双点支承结构，每个支承由1或2个以上轴承组成。

可根据轴的载荷方向来选择轴承布局。

向心轴承对称布置，可以适用于纯径向载荷的轴，同型号的角接触轴承，可以适用于受径向和轴向载荷作用的轴。

两个角接触轴承的配置可采用下3种方式之一。

（1）背对背排列外圈宽面相对即称为背对背，背对背排列适用于载荷作用中心处于轴承中心线之外的结构形式。

这种排列方式优点较多，比如支点间跨距大，悬臂长度较小，其末端刚性大。

当轴受热膨胀伸长时，轴承游隙将变大，因此轴承不会出现卡死。

如果采用预紧安装,预紧量将会在轴受热膨胀伸长时减小。

（2）串联排列外圈窄面或外圈宽面都朝向一侧即称为串联排列，适用于载荷作用中心处于轴承中心线同一侧的结构形式。

（3）面对面排列外圈窄面相对即称为面对面，面对面适用于排列载荷作用中心处于轴承中心线之内的结构形式。

这种排列方式结构相对简单、装拆方便。

但是，当轴受热伸长时，由于轴承游隙减小，非常容易造成轴承卡顿或卡死，因此要注意轴承游隙的调整。

2、支承结构的基本形式轴的径向自由度通常由两个轴承支承来共同限定，而轴向限位则可以有多种不同的限位方式，机械工程中常见支承结构有以下3种基本形式。

（1）两端固定支承两个支承点分别限制轴的一个方向的轴向位移,称为两端固定支承。

两端固定支承适用于轴类零件所受纯径向载荷或者轴向载荷小的综合载荷作用。

通常采用滚动轴承组成两端固定支承时，在其中一个支承侧，使轴承外圆与外壳孔间采用过渡的配合，同时要在轴承外圈与端盖间预留少量的空隙,以提供轴的热膨胀长空间。