滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

陸品

（西安石油大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，西安710065）

1 引 言

在以往的教科書(shū)和技術(shù)資料中都分別闡述了滾動(dòng)軸承類(lèi)型的選擇原則、配置方式、安裝方式及軸向定位、固定方法，但內(nèi)容基本都各自獨(dú)立，而同一種配置方式可以用不同的軸承類(lèi)型，同一種軸承類(lèi)型可以用不同的安裝方式，因此對(duì)應(yīng)的固定方式也不同。本文根據(jù)不同的配置形式，歸納了三類(lèi)支點(diǎn)。根據(jù)支點(diǎn)的不同，總結(jié)了所用軸承的類(lèi)型、安裝方式及內(nèi)外圈固定方式，可以有效避免設(shè)計(jì)軸承結(jié)構(gòu)時(shí)出錯(cuò)。

2 軸承的配置類(lèi)型

2.1 單向固定支點(diǎn)

利用軸上左右軸承及端蓋各限制一個(gè)方向的軸向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了軸系的軸向固定，這樣形成的支點(diǎn)稱(chēng)為單向固定支點(diǎn)。如圖1 所示。為了防止軸承因軸受熱伸長(zhǎng)而被卡死，軸承外圈與端蓋間應(yīng)留有0.25～0.4mm 的軸向間隙（間隙很小，結(jié)構(gòu)圖上不必畫(huà)出），間隙量常用墊片或調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)。這種配置方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便、軸系固定牢靠，適用于支點(diǎn)跨距不大（跨距l(xiāng)≤350mm），工作溫度不高（溫升△t<50℃）的場(chǎng)合。

圖1 兩端單向固定

2.2 一端雙向固定、一端游動(dòng)

當(dāng)支承跨距較大（跨距l(xiāng)>350mm）或工作溫度較高（溫升△t≥50℃）時(shí)，軸受熱伸長(zhǎng)量較大，必須給軸承以熱膨脹的余地，以免軸承被卡死，同時(shí)又要保證軸系相對(duì)固定，以實(shí)現(xiàn)其正確的工作位置。為此，應(yīng)用一端支點(diǎn)沿雙向固定、另一端支點(diǎn)游動(dòng)的配置型式，簡(jiǎn)稱(chēng)一端雙向固定、一端游動(dòng)。固定端由單個(gè)軸承（圖2（a））或軸承組（圖2（b）、（c）、（d））承受雙向軸向力，而游動(dòng)端（圖3）則保證軸伸縮時(shí)能自由游動(dòng)。

圖2 一端雙向固定

圖3 一端游動(dòng)

圖4 兩端游動(dòng)

2.3 兩端游動(dòng)

兩端游動(dòng)是為了滿(mǎn)足某種特殊需要而采用的一種配置形式。如圖4 所示為人字齒輪傳動(dòng)的高速主動(dòng)軸，與其相嚙合的低速齒輪軸被設(shè)計(jì)成兩端單向固定式結(jié)構(gòu)，由于人字齒輪本身的相互軸向限位作用，高速主動(dòng)軸的軸向位置被限定，不必再另外考慮其軸向固定問(wèn)題。為了防止齒輪被卡死或人字齒輪兩側(cè)受力不均，采用允許軸系左右少量軸向游動(dòng)的結(jié)構(gòu)，故兩端都選用圓柱滾子軸承作為游動(dòng)支點(diǎn)。

3 三種支點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 單向固定支點(diǎn)

無(wú)軸向力或軸向力很小時(shí)可選深溝球軸承，內(nèi)外圈單向固定即可，如圖1（a）所示。當(dāng)軸向力較小且支承的工作零件位于兩軸承之間的軸上時(shí)，為了使支承有較好的剛性，可選用圖1（b）所示正安裝的一對(duì)角接觸軸承內(nèi)外圈單向固定即可。當(dāng)軸向力較大且支承的工作零件位于懸伸端時(shí)，為使支承有較好的剛性，可選用圖1（c）所示反安裝的一對(duì)角接觸軸承，外圈寬邊單向固定，內(nèi)圈必須雙向固定。

3.2 雙向固定支點(diǎn)

當(dāng)軸向力很小時(shí)，可選圖2（a）所示深溝球軸承。當(dāng)軸向力較小時(shí)，可選圖2（b）所示一對(duì)角接觸球軸承。當(dāng)軸向力較大時(shí)，可選圖2（c）所示一對(duì)角接觸滾子軸承。當(dāng)軸向力很大時(shí)，可選圖2（d）所示一對(duì)推力球軸承。除角接觸軸承的窄邊不受力外，固定端的軸承套圈均需沿軸向雙向固定。

3.3 游動(dòng)支點(diǎn)

常用的軸承有兩種，當(dāng)徑向力較小時(shí)，可選圖3（a）所示深溝球軸承，內(nèi)圈需雙向固定，外圈自由；當(dāng)徑向力較大時(shí)，可選圖3（b）所示內(nèi)外圈可分離的圓柱滾子軸承。為避免松脫，游動(dòng)軸承內(nèi)圈應(yīng)與軸作軸向固定（常采用彈性擋圈）。用圓柱滾子軸承作游動(dòng)支點(diǎn)時(shí)，軸承外圈要與機(jī)座作軸向固定，靠滾子與套圈間的游動(dòng)來(lái)保證軸的自由伸縮。

4 結(jié) 論

以上對(duì)不同配置方式和不同支點(diǎn)軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較詳細(xì)的分析設(shè)計(jì)，用類(lèi)似方法可對(duì)生產(chǎn)中多種形式軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)首先確定相應(yīng)的配置方式，然后根據(jù)支點(diǎn)類(lèi)型確定相應(yīng)結(jié)構(gòu)，從而在軸承的配置、軸向定位和固定時(shí)避免錯(cuò)誤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

［1］ 濮良貴,紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］ 肖永曉,呂茂巖.滾動(dòng)軸承選用的一般原則［J］.中國(guó)設(shè)備工程，2004（6）：21-22.