淺談機床設計中軸承的選用技巧

淺談機床設計中軸承的選用技巧

付政委

（161005????齊重數控裝備股份有限公司???黑龍江??齊齊哈爾）

摘要：在機械設備使用過程中，軸承本身的精度、壽命、相關性能對設備的運轉起著至關重要的作用。本文主要介紹了機床設計綜合多方因素后常用的軸承的種類，并分析研究了選用各類軸承的技巧、如何合理安排軸承位置等幾個機床設計中常見的問題。

關鍵詞：機床設計;軸承選擇;選用技巧;

在機械行業存在這非常多的零件，而軸承屬于其中精度非常高的一種，對其的選擇不僅需要利用數學、物理等方面的學科知識，還需要考慮現實情況，綜合熱處理等加工技藝，對軸承進行選擇。

1.軸承的基本認識

1.1.軸承對于主軸的重要性認識

對于主軸來說，軸承是其最重要的組成部分之一，軸承的類型、安裝位置、內部結構和精度等等都對主軸的性能起到關鍵性的作用，而主軸性能的變化直接影響機械設備的運轉。

經過試驗，我們得到以下兩個結論：一是，從變形量考慮，主軸組件總變形量近三分之一至二分之一是由于軸承的變形量而引起的;二是，從內部能量產生的來源出發，軸承自身的發熱是主軸組件發熱的重要方式，占能量產生的絕大部分。因此，在機床設計中，需要將軸承的選用列為重點考慮范圍，綜合考慮多方因素，選擇最適合機械設備運轉的軸承。

1.2.主軸軸承的分類

按軸承運轉方式分類的話，機床設計中最常用的軸承有兩類，分別是滾動軸承和滑動軸承。

另外的分類方式還有按其承受載荷分布來分類，可以分為向心軸承和推力軸承兩類。

筆者本文主要研究分析的是主軸的滾動軸承。

2.以主軸滾動軸承為例進行分析

滾動軸承的一般定義是，將運轉著的軸與軸座之間的發生滑動摩擦轉變為滾動摩擦，從而有效減少額外摩擦損失，提高機械效率的精密度較高的機械元件。

2.1.滾動軸承的組成部分和其各部分作用

滾動軸承一般是由四個部分組成的，這四個部分是內圈、外圈、滾動體和保持架。

其每一部分有其不同的作用，內圈主要是為了配合軸的運動并和其同時旋轉;外圈是支撐軸承座的;滾動體是分布在內圈和外圈之間的部分，其不同因素的改變會直接影響到滾動軸承的使用性能和壽命;而保持架的主要作用就是保證滾動體的均勻分布，限制其非運動方向的運動，并引導其旋轉，在一定程度上有潤滑作用。

2.2.滾動軸承特征及其與滑動軸承的比較

滾動軸承優點較多，主要可以分為以下幾個方面：滾動軸承消耗較小，由于其產生的摩擦阻力較小，所以相較滑動軸承來說，機械效率較高，也因此適合大批量生產，質量較為上乘;其自身擁有高精度、高轉速的特征，在一定運轉條件下，磨損較小，這就使得使用壽命較長，性價比較高;滾動軸承具有可自動調心，結構緊湊的優點。

整體上來說，滾動軸承的性能好于滑動軸承，但是在某些方面，也存在不足。比如說，和滑動軸承相比，其噪音非常大，成本也較高，支座的設計較為復雜等等。因此，選擇軸承還是要依據現實情況而進行判斷，不可一概而論。

2.3.兩支承主軸軸承的配置形式

對主軸軸承的配置形式主要是根據其當時主軸的工作條件和結構來決定的，同時必須結合考慮軸承的使用性能、使用壽命等不同因素。筆者經分析研究，主要可以將配置形式要遵循的要求分為以下幾個部分：

2.3.1考慮到限制轉速的因素

不同種類和規格的軸承所允許的最高轉速也是存在不同的，最高轉速隨著軸承材料的變化、精度要求的高低也不斷改變。普遍情況時，圓柱滾子軸承所允許的最高轉速比圓錐滾子軸承高。從轉速上來考慮配置形式，還要結合主軸組件的剛度，兩者需進行綜合考慮。

2.3.2考慮到限制載荷的因素

兩支承主軸軸承的配置形式應該最先考慮的就是載荷限制和剛度要求。為了提高機械設備的壽命，使用多個軸承來銜接相較于只使用一個軸承是比較理想的情況。在前支承的剛度變化對整個主軸組件的剛度影響較大，因此，剛度較高的軸承應該首先配置在前端。

2.3.3考慮到精度要求的因素

主軸組件一般會承受軸向和徑向的推力，而這其中軸向的推力軸承配置形式對機械設備的精度有直接且關鍵性的影響。為提高精度，需要進行兩端定位，前端的定位一般較為復雜且對加工精度影響并不大，但是后端定位卻相反，后支承結構較為簡單，支承處的發熱量較大，調整其軸承間的間隙也比較容易，可以較容易的調整精度。

2.4.三支承主軸組件

在機床設計中，支承間的間距也是影響機械設備運轉方式和使用壽命的重要因素。而某些機床由于要求主軸箱長度要達到一定程度，因此使得主軸兩個支承間間距并非是最佳選擇距離，鑒于這種情況，較為合適的方式是增加中間軸承，便于減輕其余兩軸承的承載壓力，提高主軸組件的剛度和抗振性。

3.機床設計中選擇軸承考慮因素

3.1主軸滾動軸承的剛度和承載能力

主軸軸承軸向載荷的大小和轉速的快慢，都對機床設計中軸承的選用有莫大的關系。較為常見的做法是，軸向載荷較大時，采用推力軸承;轉速較高時，采用角接觸軸承;兩者都是為了合理控制軸向載荷，避免發生損壞。保證剛度要求。

3.2配合公差等級

在一般機床設計中，采用精度普通的軸承就可滿足其工藝要求，但是在某些精密機床設計時，就需要采用高精度軸承，保證其運轉質量和工作平穩度。

3.3對軸承間隙的調整和預緊

為延長軸承使用壽命和保證機械設備運轉的平穩性，一般會對軸承間隙進行調整，常用的方法是加墊片或者擰緊螺母。機床運轉轉速越高，軸承的精度就越低，所要求的能在正常條件下工作的軸承間隙也越大。

4.結語

軸承的選用不可一概而論，不同的軸承有其各自的優缺點，在選用軸承時，應對幾種軸承進行各個方面的比較，考慮軸向載荷、轉速等現實情況，最終選擇出最適合的軸承，使得機械設備能在最完善的情況下運作工作，使得機器運轉平穩性較高，生產出來的產品質量較高，機械效率較高。

參考文獻：

[1]李琴蘭.機床設計中軸承的選用技巧[J].鑿巖機械氣動工具，2010，（4）.

[2]魯延輝.軸承選用探討[J].現代商貿工業，2010，（16）.