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滚动轴承支撑系统的组合结构设计

作者：天津金百联机电              发表时间：2011-11-09

滚动轴承支撑系统的组合结构设计 在确定了轴承的类型和型号以后，还必须正确的进行滚动轴承的组合结构设计，才能保证轴承的正常工作。轴承的组合结构设计包括：1）轴系支承端结构；2）轴承与相关零件的配合；3）轴承的润滑与密封；4）提高轴承系统的刚度。 1 支承端结构形式 为保证滚动轴承轴系能正常传递轴向力且不发生窜动，在轴上零件定位固定的基础上，必须合理地设计轴系支点的轴向固定结构。典型的结构形式有三类。 1． 两端单向固定 普通工作温度下的短轴（跨距L2．一端双向固定、一端游动 当轴较长或工作温度较高时，轴的热膨胀收缩量较大，宜采用一端双向固定、一端游动的支点结构，如图17-16所示。固定端由单个轴承或轴承组承受双向轴向力，而游动端则保证轴伸缩时能自由游动。为避免松脱，游动轴承内圈应与轴作轴向固定（常采用弹性挡圈）。用圆柱滚子轴承作游动支点时，轴承外圈要与机座作轴向固定，靠滚子与套圈间的游动来保证轴的自由伸缩。3.两端游动 要求能左右双向游动的轴，可采用两端游动的轴系结构。如图17-17所示。为人字齿轮传动的高速主动轴，为了自动补偿轮齿两侧螺旋角的误差，使轮齿受力均匀，采用允许轴系左右少量轴向游动的结构，故两端都选用圆柱滚子轴承。与其相啮合的低速齿轮轴系则必须两端固定，以便两轴都得到轴向定位。 轴承在轴上一般用轴肩或套筒定位，定位端面与轴线保持良好的垂直度。为保证可靠定位，轴肩圆角半径r1必须小于轴承的圆角半径r。轴肩的高度通常不大于内圈高度的3/4，过高不便于轴承拆卸。轴承内圈的轴向固定应根据轴向载荷的大小选用轴端挡圈、圆螺母、轴用弹性挡圈等结构。外圈则采用机座孔端面、孔用弹性挡圈、压板、端盖等形式固定。如图17-19所示。 2轴承的配合 轴承与轴或轴承座的配合目的是把内、外圈牢固地固定于轴或轴承座上，使之相互不发生有害的滑动。如配合面产生滑动，则会产生不正常的发热和磨损，以及因磨损产生粉末进入轴承内而引起早期损坏和振动等弊病，导致轴承不能充分发挥其功能。此外，轴承的配合可影响轴承的径向游隙，径向游隙不仅关系到轴承的运转精度，同时影响它的寿命。 滚动轴承是标准组件，所以与相关零件配合时其内孔和外径分别是基准孔和基准轴，在配合中不必标注。决定配合时最主要的问题是轴承内、外圈所承受的载荷状态。 一般来说，尺寸大、载荷大、振动大、转速高或工作温度高等情况下应选紧一些的配合，而经常拆卸或游动套圈则采用较松的配合。 3 轴承座的刚度与同轴度 轴和轴承座必须有足够的刚度，以免因过大的变形使滚动体受力不均。因此轴承座孔壁应有足够的厚度，并常设置加强筋以增加刚度。此外，轴承座的悬臂应尽可能缩短。 两轴承孔必须保证同轴度，以免轴承内外圈轴线倾斜过大。为此，两端轴承尺寸应力求相同，以便一次镗孔，可以减小其同轴度的误差。当同一轴上装有不同外径尺寸的轴承时，可采用套杯结构来安装尺寸较小的轴承，使轴承孔能一次镗出。 4 润滑与密封 1． 滚动轴承的润滑 滚动轴承的润滑主要是为了降低摩擦阻力和减轻磨损，同时也有吸振、冷却、防锈和密封等作用。合理的润滑对提高轴承性能，延长轴承的使用寿命有重要意义。 滚动轴承饿的润滑材料有润滑油、润滑脂及固体润滑剂，具体润滑方式可根据速度因素dn值，参考表17-11选择。d为轴颈直径，mm；n为工作转速，r/min。滚动轴承润滑剂的选择主要取决于速度、载荷、温度等工作条件。一般情况下，采用的润滑油黏度应不低于13mm2/s~32mm2/s（球轴承油粘度略低而滚子轴承略高）。脂润滑轴承在低速、工作温度65°C以下时可选钙基脂，较高温度时选用钠基脂或钙钠基脂；高速或载荷工况复杂时可选锂基脂；潮湿环境可选用铝基脂或钡基脂，而不宜选用遇水分解的钠基脂。 2． 滚动轴承的密封 为了充分发挥轴承的性能，要防止润滑剂中脂或油的泄漏，而且还要防止有害异物从外部侵入轴承内，因而有必要尽可能采用完全密封。密封装置是轴承系统的重要设计环节之一。设计要求应能达到长期密封和防尘作用；摩擦和安装误差都要小；拆卸、装配方便且保养简单。 密封按照其原理不同可分为接触式密封和非接触式密封两大类。非接触式密封不受速度限制。接触式密封只能用在线速度较低的场合，为保证密封的寿命及减少轴的磨损，轴接触部分的硬度应在HRC40以上，表面粗糙度宜小于Ra1.60μm- Ra0.80μm。 为了能够通过本章的学习，达到选择应用滚动轴承、并能对轴承的组合结构进行设计的目的，首先必须了解滚动轴承的类型、尺寸、结构形式、精度等级等基本知识及其代号的意义。在此基础上，还应适当掌握滚动轴承设计的基本理论和计算方法，以便对所选轴承作出评价，能否满足预期寿命、静强度和转速等要求。 除计算外，为保证轴承的正常工作，还要进行合理的轴承组合结构设计，解决轴系零件的固定、轴承与相关零件配合、轴承安装、调整和预紧、以及轴承的润滑与密封等问题。
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