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滚动轴承支承部件的功能要求

作者：天津金百联机电              发表时间：2012-02-15

滚动轴承支承部件的功能要求　　支承部件的主要功能是对轴系回转零件起支承作用，并承受径向和轴向作用力，保证轴系部件在工作中能正常地传递轴向力以防止轴系发生轴向窜动而改变工作位置。为满足功能要求，必须对滚动轴承支承部件进行轴向固定。 (a)　深沟球轴承(b)　角接触球轴承组合图9-13　滚动轴承的两端固定　　图9-13所示为两端固定方法，每个支点的外侧各有一个顶住轴承外圈的轴承盖，它通过螺钉与机座联接，每个轴承盖限制轴系一个方向的轴向位移，合起来就限制了轴的双向位移。轴向力的力流路线是通过轴肩、内圈、外圈及轴承盖来实现的。图(a)为采用深沟轴承的结构，只能承受少量的轴向力；图(b)为采用角接触轴承的结构，可承受较大轴向力。这种支承形式属功能集中型，每个轴承均承受径向力、轴向力的复合作用，简化了支承结构。对于作用力较大的支承，为保证轴承工作能力的充分发挥及有利于轴承的寿命计算，应根据结构设计准则采取任务合理分配的支承形式。如图9-14所示，左端支点由一个深沟球轴承和两个推力球轴承组成。工作时，两支点的深沟球轴承只需承受径向力，推力球轴承则承受左、右两个方向的轴向力。图中分别显示了轴向力向左和向右时的力流路线。这种支承结构功能明确、力流关系清楚，有利于提高轴承的使用寿命。缺点是结构较复杂、庞大。 图9-14　任务合理分配的支承结构图9-15　人字齿轮的支承结构　　图9-15所示为人字齿轮传动，啮合时齿轮的轴向力相互抵消。当大齿轮轴两端固定以后，小齿轮轴的轴向工作位置靠轮齿的形锁合来保证。另外，由于加工误差，齿轮两侧螺旋角不易做到完全一致，为使轮齿受力均匀，啮合传动时，应允许小齿轮轴系能作少量的轴向移动，故此时小齿轮轴系沿轴向不应固定。图中小齿轮轴两端均选用圆柱滚子轴承，这种轴承内、外圈可相互错动，不会限制轴的位移。但为防止轴承因振动而松脱，对这种轴承的内、外圈应分别进行轴向固定，如图中内圈靠轴用弹性挡圈固定，外圈则靠孔用弹性挡圈及轴承盖固定。由上述支承结构可知，对轴系固定就是对滚动轴承进行轴向固定，其方法都是通过内圈与轴的紧固、外圈与座孔的紧固来实现的。　　1、滚动轴承内圈的固定方法：　　轴承内圈的紧固应根据轴向力的大小选用轴用弹性挡圈、轴端挡圈、圆螺母等(图9-16中a、b、c)，图9-16d为紧定衬套与圆螺母结构，用于光轴上轴向力和转速都不大的调心轴承。一般来说，当轴系采用图9-13所示的两端固定支承型式时，轴承内圈不需采取上述的紧固措施。　　　　　　　(a)轴用弹性档圈　　(b)轴端挡圈　　 　(c)圆螺母　　　 　(d)紧定衬套图9-16　轴承内圈常用的轴向紧固方法　　2、滚动轴承外圈的固定方法：　　轴承外圈的紧固常采用轴承盖、孔用弹性挡圈、座孔凸肩、止动环等结构措施(图9-17)。二、考虑热膨胀时支承部件的结构设计　　轴系部件工作时，由于功率损失会使温度升高，轴受热后伸长，从而影响轴承的正常工作。因此支承部件结构设计时必须考虑热膨胀问题。　　1、预留轴向间隙　　对于图9-13所示的两端固定结构型式，其缺陷是显而易见的。由于两支点均被轴承盖固定，当轴受热伸长时，势必会使轴承受到附加载荷作用，影响轴承的使用寿命。因此，两端固定型式仅适合于工作温升不高且轴较短的场合(跨距L400mm)，还应在轴承外圈与轴承盖之间留出轴向间隙C，以补偿轴的受热伸长。对于图9-13a所示的深沟球轴承，可取C＝0.2～0.4 mm，由于间隙较小，图上可不画出。对于图9-13b所示的角接触轴承，热补偿间隙靠轴承内部的游隙保证。　　2、设置游动支点　　当轴较长(跨距L>400mm)且工作温升较高时，轴的热膨胀量大，预留间隙的方法已不足以补偿轴的伸长量。此时应设置一个游动支点，采取一端固定一端游动的支承型式，如图9-18及图9-19，左端均为固定支点，承受双向轴向力；右端为游动支点，只承受径向力，轴受热伸长时可作轴向游动。设计时应注意不要出现多余的或不足的轴向固定。图9-18　一端固定、一端游动支承(形式一)　　对于固定支点，轴向力不大时可采用深沟球轴承，如图9-18，其外圈左右两面均被固定。图中上半部分靠轴承座孔的凸肩固定，这种结构使座孔不能一次镗削完成，影响加工效率和同轴度。轴向力较小时可用孔用弹性挡圈固定外圈，如图中下半部分所示。为了承受向右的轴向力，固定支点的内圈也必须进行轴向固定。对于游动支点，常采用深沟球轴承，径向力大时也可采用圆柱滚子轴承(图9-18中下半部分)。选用深沟球轴承时，轴承外圈与轴承盖之间留有较大间隙，使轴热膨胀时能自由伸长，但其内圈需轴向固定，以防轴承松脱。当游动支点选用圆柱滚子轴承时，因其内、外圈轴向可相对移动，故内、外圈均应轴向固定，以免外圈移动，造成过大错位。图9-19　一端固定、一端游动支承(形式二)　　图9-19中固定支点采用两个角接触轴承(向心角接触或推力角接触轴承)对称布置，分别承受左、右两方向的轴向力，共同承担径向力，适用于轴向载荷较大的场合。为了便于装配调整，固定支点采用了套杯结构，此时，选择游动支点轴承的尺寸时，一般应使轴承外径与套杯外径相等，以利于两轴承座孔的加工。　　图9-15所示的支承结构也属于有游动端的支承型式。
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