滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)

南婧雯+張冀

摘要：滾動(dòng)軸承（rollingbearing）是將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L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，防止?jié)L動(dòng)體脫落，引導(dǎo)滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。文章主要介紹了滾動(dòng)軸承類型的特點(diǎn)、尺寸以及組合設(shè)計(jì)等。

關(guān)鍵詞：滾動(dòng)；軸承；摩擦

滾動(dòng)軸承是機(jī)械軸承中比較廣泛運(yùn)用的，它的作用是支撐軸和軸上的零件，同時(shí)和機(jī)座作相對(duì)擺動(dòng)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。目的是在保證軸承有足夠壽命的前提下，使轉(zhuǎn)動(dòng)副之間的摩擦盡量降低，從而產(chǎn)生較高的傳動(dòng)效率。滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)已經(jīng)有了嚴(yán)格的國家標(biāo)準(zhǔn)，他運(yùn)用了書上所說的滾動(dòng)摩擦原理，由指定的工廠批量生產(chǎn)。

1滾動(dòng)軸承的工作特點(diǎn)

談滾動(dòng)軸承，我們就不得不考慮到滑動(dòng)軸承，與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承有其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)，自然而然，也有其不可避免的缺點(diǎn)。滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）應(yīng)用設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、已標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)來自專業(yè)生產(chǎn)廠家，互換性、通用性良好；（2）起動(dòng)摩擦力矩低，功率損耗小，效率比其他軸承高；（3）載荷、工作溫度和轉(zhuǎn)速的適應(yīng)廣泛，環(huán)境變化對(duì)軸承性能影響不大；（4）軸向尺寸較小；（5）潤滑、維護(hù)和保養(yǎng)簡(jiǎn)單。

其缺點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

（1）噪音及振動(dòng)較大；（2）軸承座結(jié)構(gòu)復(fù)雜；（3）成本很高；（4）特定條件下壽命短。

2滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)組成

內(nèi)圈1——安裝在軸頸上；

外圈2——安裝在機(jī)座或零件的軸承孔內(nèi)；

滾動(dòng)體3——實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦；

保持架——均勻隔開滾動(dòng)體。

實(shí)際中，可根據(jù)具體的使用要求選擇有無內(nèi)外圈、防塵和密封圈等結(jié)構(gòu)。制造滾動(dòng)軸承的常用材料有GCr15，GCr15SiMn，GCr6，GCr9 等高強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度以及良好的耐磨性和沖擊韌性的材料。

3軸承的類型及構(gòu)造

① 雙列角接觸球軸承——能同時(shí)承受徑向和雙向軸向載荷，接觸角30度；

② 調(diào)心球軸承——雙排鋼球，外圈滾道為內(nèi)球面形，具有自動(dòng)調(diào)心性能，主要承受徑向力；

③ 調(diào)心滾子軸承——與調(diào)心球軸承相似，有較高的承載力；

④ 圓錐滾子軸承——能同時(shí)承受徑向和單向軸向荷載，承載能力大，通常成對(duì)使用；

⑤ 滾針軸承——只能承受徑向荷載，承載能力大，徑向尺寸特小，一般無保持架；

⑥ 推力球軸承——只能承受軸向荷載，極限轉(zhuǎn)速低，套圈可分離；

⑦ 深溝球軸承——結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要受徑向荷載，也可承受一定的雙向軸向荷載，摩擦系數(shù)小，價(jià)廉，應(yīng)用范圍最廣；

⑧ 角接觸球軸承——能同時(shí)承受徑向和單向軸向荷載，接觸角有15度、25度和45度三種；

⑨ 推力圓柱滾子軸承——能承受較大的單向軸向載荷，軸向剛度高，極限轉(zhuǎn)速低，不允許軸向與外圈軸線有傾斜；

⑩ 圓柱滾子軸承——用以承受較大的徑向載荷，內(nèi)外圈可作自由軸向移動(dòng)，不能承受軸向載荷。

4選擇類型

選擇軸承時(shí)，不僅要滿足機(jī)械使用條件的要求，還需要考慮以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

荷載的大小、性質(zhì)和方向；

極限轉(zhuǎn)速；

軸承的支承剛度；

調(diào)心性能和安裝誤差；

安裝拆卸方便；

市場(chǎng)性。

5滾動(dòng)軸承的失效形式

① 點(diǎn)蝕——內(nèi)外圈的滾道及滾動(dòng)體的表面出現(xiàn)許多點(diǎn)蝕坑；

② 磨粒磨損——滾道表面、滾動(dòng)體與保持架接觸部位發(fā)生磨損，引起內(nèi)部松動(dòng)；

③粘著磨損——在滾道及滾動(dòng)體表面上有粘著痕跡；

④ 斷裂——內(nèi)外圈上發(fā)生軸向、周向裂紋，保持架開裂；

⑤ 塑性變形——滾動(dòng)體或套圈滾道上出現(xiàn)不均勻的塑性變形凹坑；

⑥其他——銹蝕、電腐蝕、不正常溫升。

6總結(jié)

在軸承的設(shè)計(jì)中，軸承剛度起著非常重要的作用，為提高支承剛度，我們可以采取以下措施：優(yōu)化軸承的組合方式和預(yù)緊軸承。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳克強(qiáng).于曉紅.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社,2003年3月第一版第一次印刷.