軸承的組合設(shè)計(jì)

軸承的組合設(shè)計(jì)

    為了保證軸承的正常工作，除了合理選擇軸承的類型和尺寸之外，還必須進(jìn)行軸承的組合設(shè)計(jì)，妥善解決滾動(dòng)軸承的固定、軸系的固定，軸承組合結(jié)構(gòu)的調(diào)整，軸承的配合、裝拆、潤(rùn)滑和密封等問題。

20.3.1滾動(dòng)軸承內(nèi)、外圈的軸向固定

為了防止軸承在承受軸向載荷時(shí)，相對(duì)于軸或座孔產(chǎn)生軸向移動(dòng)，軸承內(nèi)圈與軸、外圈與座孔必須進(jìn)行軸向固定，滾動(dòng)軸承常用的內(nèi)、外圈軸向固定方式見表20-3。

表20-3 滾動(dòng)軸承常用內(nèi)、外圈軸向固定方式

20.3.2 軸系的固定

    軸系固定的目的是防止軸工作時(shí)發(fā)生軸向竄動(dòng)，保證軸上零件有確定的工作位置。常用的固定方式有以下兩種。

    1．兩端單向固定  如圖20-7所示，兩端的軸承都靠軸肩和軸承蓋作單向固定，兩個(gè)軸承的聯(lián)合作用就能限制軸的雙向移動(dòng)。為了補(bǔ)償軸的受熱伸長(zhǎng)，對(duì)于深溝球軸承，可在軸承外圈與軸承端蓋之間留有補(bǔ)償間隙C，一般C＝0.25～0.4mm；對(duì)于向心角接觸軸承，應(yīng)在安裝時(shí)將間隙留在軸承內(nèi)部。問隙的大小可通過調(diào)整墊片組的厚度實(shí)現(xiàn)。這種固定方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于安裝、調(diào)整容易，適用于工作溫度變化不大的短軸。

    2．一端固定、一端游動(dòng)支承  如圖20-8a所示，一端軸承的內(nèi)、外圈均作雙向固定，限制了軸的雙向移動(dòng)。另一端軸承外圈兩側(cè)都不固定。當(dāng)軸伸長(zhǎng)或縮短時(shí)，外圈可在座孔內(nèi)作軸向游動(dòng)。一般將載荷小的一端做成游動(dòng)，游動(dòng)支承與軸承蓋之間應(yīng)留用足夠大的間隙，C＝3～8 mm。對(duì)角接觸球軸承和圓錐滾子軸承，不可能留有很大的內(nèi)部間隙，應(yīng)將兩個(gè)同類軸承裝在一端作雙向固定，另一端采用深溝球軸承或圓柱滾子軸承做游動(dòng)支承（圖20-8b）。這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但工作穩(wěn)定性好，適用于工作溫度變化較大的長(zhǎng)軸。

              圖20-7 兩端單向固定支承                       圖20-8 一端固定、一端游動(dòng)

20.3.3 滾動(dòng)軸承組合結(jié)構(gòu)的調(diào)整

    滾動(dòng)軸承組合結(jié)構(gòu)的調(diào)整包括軸承間隙的調(diào)整和軸系軸向位置的調(diào)整。

    1．軸承間隙的調(diào)整  軸承間隙的大小將影響軸承的旋轉(zhuǎn)精度、軸承壽命和傳動(dòng)零件工作的平穩(wěn)性。軸承間隙調(diào)整的方法有：

    1）如圖20-9a所示，靠加減軸承端蓋與箱體間墊片的厚度進(jìn)行調(diào)整。

    2）如圖20-9b所示，利用調(diào)整環(huán)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整環(huán)的厚度在裝配時(shí)確定。

    3）如圖20-9c所示，利用調(diào)整螺釘推動(dòng)壓蓋移動(dòng)滾動(dòng)軸承外圈進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后用螺母鎖緊。

    2．軸承的預(yù)緊（圖20-10）

    軸承預(yù)緊的目的是為了提高軸承的精度和剛度，以滿足機(jī)器的要求。在安裝軸承時(shí)要加一定的軸向預(yù)緊力，消除軸承內(nèi)部的原始游隙，并使套圈與滾動(dòng)體產(chǎn)生預(yù)變形，在承受外載后，仍不出現(xiàn)游隙，這種方法稱為軸承的預(yù)緊。預(yù)緊的方法有：（1）在一對(duì)軸承內(nèi)圈之間加金屬墊片（圖20-10a）；（2）磨窄外圈（圖20-10b），所加預(yù)緊力的傳遞路線參閱圖20-10a、b，圖20-10c為其結(jié)構(gòu)圖。

圖20-9 軸承間隙的調(diào)整

圖20-10 軸承的預(yù)緊

         a）                b）                                      

            圖20-11 軸向位置要求                              圖20-12 錐齒輪軸系位置調(diào)整

20.3.4滾動(dòng)軸承的配合

    滾動(dòng)軸承的配合是指軸承內(nèi)圈與軸頸、軸承外圈與軸承座孔的配合。由于滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，故內(nèi)圈與軸頸的配合采用基孔制，外圈與軸承座孔的配合采用基軸制。配合的松緊程度根據(jù)軸承工作載荷的大小、性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低等確定。轉(zhuǎn)速高、載荷大、沖擊振動(dòng)比較嚴(yán)重時(shí)應(yīng)選用較緊的配合，旋轉(zhuǎn)精度要求高的軸承配合也要緊一些；游動(dòng)支承和需經(jīng)常拆卸的軸承，則應(yīng)配合松一些。

對(duì)于一般機(jī)械，軸與內(nèi)圈的配合常選用m6、k6、js6等，外圈與軸承座孔的配合常選用J7、H7、G7等。由于滾動(dòng)軸承內(nèi)徑的公差帶在零線以下，因此，內(nèi)圈與軸的配合比圓柱公差標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的基孔制同類配合要緊些。如圓柱公差標(biāo)準(zhǔn)中H7／k6、H7／m6均為過渡配合，而在軸承內(nèi)圈與軸的配合中就成了過盈配合。

20.3.5 滾動(dòng)軸承的裝拆

    安裝和拆卸軸承的力應(yīng)直接加在緊配合的套圈端面，不能通過滾動(dòng)體傳遞。由于內(nèi)圈與軸的配合較緊，在安裝軸承時(shí)：

    1）對(duì)中、小型鈾承，可在內(nèi)圈端面加墊后，用手錘輕輕打入（圖20-13）。

2）對(duì)尺寸較大的軸承，可在壓力機(jī)上壓入或把軸承放在油里加熱至80～100℃，然后取出套裝在軸頸上。

               圖20-15 軸承的拆卸                      圖20-16 便于外圈拆卸的座孔結(jié)構(gòu)

    3）同時(shí)安裝軸承的內(nèi)、外圈時(shí)，須用特制的安裝工具（圖20-14）。

    軸承的拆卸可根據(jù)實(shí)際情況按圖20-15實(shí)施。為使拆卸工具的鉤頭鉤住內(nèi)圈，應(yīng)限制軸肩高度。軸肩高度可查設(shè)計(jì)手冊(cè)。

內(nèi)、外圈可分離的軸承，其外圈的拆卸可用壓力機(jī)、套筒或螺釘頂出，也可以用專用設(shè)備拉出。為了便于拆卸，座孔的結(jié)構(gòu)一般采用圖20-16的形式。

20.3.6 支承部位的剛度和同軸度

為保證支承部分的剛度，軸承座孔壁應(yīng)有足夠的厚度，并設(shè)置加強(qiáng)肋以增強(qiáng)剛度。（圖20-17）

            圖20-17 支承部位剛度                            圖20-18 軸承座孔的同軸度

20.3.7 角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的排列方式

角接觸球軸承和圓錐滾子軸承一般成對(duì)使用，根據(jù)調(diào)整、安裝以及使用場(chǎng)合的不同，有如下兩種排列方式。

    1．正裝（外圈窄端面相對(duì)）

兩角接觸球軸承或圓錐滾子軸承的壓力中心距離 小于兩個(gè)軸承中點(diǎn)跨距時(shí)，稱為正裝（圖20-19a、c）。該方式的軸系，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆、調(diào)整方便，但是，軸的受熱伸長(zhǎng)會(huì)減小軸承的軸向游隙，甚至?xí)ㄋ馈?/span>

2．反裝（外圈寬端面相對(duì)）

兩角接觸球軸承或圓錐滾子軸承的壓力中心距離 大于兩個(gè)軸承中點(diǎn)的跨距時(shí)，稱為反裝

（圖20-19b、d），顯然，軸的熱膨脹會(huì)增大軸承的軸向游隙。另外，反裝的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，裝拆、調(diào)整不便。

3．正、反裝的剛度分析

當(dāng)傳動(dòng)零件懸臂安裝時(shí)，反裝的軸系剛度比正裝的軸系高，這是因?yàn)榉囱b的軸承壓力中心距離較大，使軸承的反力、變形及軸的最大彎矩和變形均小于正裝。

圖20-19 正反裝的軸系

                        a）正裝（力中間作用）      b）反裝（力中間作用）

                     c）正裝（力懸臂作用）      d）反裝（力懸臂作用）

20.3.8 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑  

    軸承潤(rùn)滑的主要目的是減小摩擦與磨損、緩蝕、吸振和散熱。一般采用脂潤(rùn)滑或者油潤(rùn)滑。

    多數(shù)滾動(dòng)軸承采用脂潤(rùn)滑。潤(rùn)滑脂粘性大，不易流失，便于密封和維護(hù)，且不需經(jīng)常添加；但轉(zhuǎn)速較高時(shí)，功率損失較大。潤(rùn)滑脂的填充量不能超過軸承空間的l/3～l/2。油潤(rùn)滑的摩擦阻力小，潤(rùn)滑可靠，但需要供油設(shè)備和較復(fù)雜的密封裝置。當(dāng)采用油潤(rùn)滑時(shí)，油面高度不能超出軸承中最低滾動(dòng)體的中心。高速軸承宜采用噴油或油霧潤(rùn)滑。

軸承內(nèi)徑與轉(zhuǎn)速的乘積dn值可作為選擇潤(rùn)滑方式的依據(jù)。

２0.3.9 滾動(dòng)軸承的密封

    密封的目的是為了防止外部的灰塵、水分及其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止軸承內(nèi)潤(rùn)滑劑的流失。   

　　密封分接觸式密封和非接觸式密封。

    1）接觸式密封

接觸式密封是在軸承蓋內(nèi)放氈圈、皮碗，使其直接與軸接觸，起到密封作用。由于工作時(shí)，軸與毛氈等相互摩擦，故這種密封適用于低速，且要求接觸處軸的表面硬度大于40HRC，粗糙度Ra

＜0.8μm。

                           a）                                      b）

圖20-20 接觸式密封

   （2）密封圈密封（圖20-20b）。密封圈由皮革或橡膠制成，有或無骨架，利用環(huán)形螺旋彈簧，將密封圈的唇部壓在軸上，圖中唇部向外，可防止塵土人內(nèi)；如唇部向內(nèi)，可防止油泄漏。密封圈密封適用于油潤(rùn)滑或脂潤(rùn)滑，軸頸圓周速度v＜7m/s，工作溫度在－40～100℃的場(chǎng)合，密封圈為標(biāo)準(zhǔn)件。

  2）非接觸式密封

  非接觸式密封是利用狹小和曲折的間隙密封，不直接與軸接觸，故可用在高速場(chǎng)合。

                         a）                                     b）

圖20-21 非接觸式密封

   （2）迷宮密封（圖20-21 b）。在軸與軸承蓋間有曲折的間隙，縱向間隙要求1.5～2mm，以防軸受熱膨脹。迷宮密封適用于脂潤(rùn)滑或油潤(rùn)滑，工作環(huán)境要求不高，密封可靠的場(chǎng)合。

也可將氈圈和迷宮組合使用，其密封效果更好。

20.3.10軸承的維護(hù)

    軸承的維護(hù)工作，除保證良好的潤(rùn)滑、完善的密封外，還要注意觀察和檢查軸承的工作情況，防患于未然。

    設(shè)備運(yùn)行時(shí)，若出現(xiàn)：（1）工作條件未變，軸承突然溫度升高，且超過允許范圍；（2）工作條件未變，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活，有沉重感；轉(zhuǎn)速嚴(yán)重滯后；（3）設(shè)備工作精度顯著下降，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)；（4）滾動(dòng)軸承產(chǎn)生噪聲或振動(dòng)等異常狀態(tài)，應(yīng)停機(jī)檢查。

檢查時(shí)，首先檢查潤(rùn)滑情況，檢查供油是否正常，油路是否暢通；再檢查裝配是否正確，有無游隙過緊、過松情況；然后檢查零件有無損壞，尤其要仔細(xì)察看軸與軸承表面狀態(tài)，從油跡、傷痕可以判別損壞原因。針對(duì)故障原因，提出辦法，加以解決。