軸承類型的一般信息

為了引導(dǎo)和支撐旋轉(zhuǎn)部件，將兩個(gè)或多個(gè)滾動(dòng)軸承以限定的距離安裝在部件上，并支撐在軸承座中。能承受力矩的軸承類型除外，例如雙列斜置滾子軸承或圓錐滾子軸承，或者是交叉滾子軸承。

對(duì)于所有軸承類型，都必須遵循以下原則：

• 必須以適合滾動(dòng)軸承的方式承受在系統(tǒng)中產(chǎn)生的力

• 滾動(dòng)軸承的布置必須適合轉(zhuǎn)速要求

• 布置的剛性必須滿足機(jī)器的各項(xiàng)要求

• 旋轉(zhuǎn)部件和溫度相關(guān)的長(zhǎng)度補(bǔ)償，必須可以在不產(chǎn)生任何約束力的情況下實(shí)現(xiàn)

• 必須考慮軸的撓度

• 軸承必須便于安裝和拆卸

滾動(dòng)軸承按載荷分類

滾動(dòng)軸承按接觸角分類

滾動(dòng)軸承傳遞軸向力或徑向力的能力主要取決于接觸角α₀。因此在選擇具有合適接觸角的軸承時(shí)，應(yīng)檢查軸向與徑向載荷之比。

定位和浮動(dòng)軸承

使用定位或浮動(dòng)軸承進(jìn)行安裝是機(jī)械工程中最普遍的安裝類型。定位軸承指的是在軸向和徑向受力或作為旋轉(zhuǎn)部件的一個(gè)滾動(dòng)軸承（組）。

典型的定位軸承：

• 深溝球軸承

• 調(diào)心滾子軸承

• 圓柱滾子軸承（NUP 型）

定位軸承也可以由兩個(gè)或多個(gè)滾動(dòng)軸承組成。

典型的定位軸承組有：

• 四點(diǎn)接觸球軸承 + 圓柱滾子軸承（NU或NJ型）

• 兩個(gè)或多個(gè)圓錐滾子軸承（X 或 O 布置）

• 兩個(gè)或多個(gè)角接觸球軸承（X 或 O 布置）

浮動(dòng)軸承指的是僅承受徑向載荷的滾動(dòng)軸承。在軸向上，可通過其內(nèi)部幾何形狀（例如圓柱滾子軸承）或通過滑動(dòng)配合補(bǔ)償軸或軸承座的長(zhǎng)度膨脹。

典型的浮動(dòng)軸承：

• 圓柱滾子軸承

• 調(diào)心滾子軸承（滑動(dòng)配合）

• 深溝球軸承（滑動(dòng)配合）

   

半定位軸承

對(duì)于半定位軸承，軸承（通常為角接觸球軸承、圓錐滾子軸承）通過移動(dòng)軸承套圈來調(diào)整軸向游隙或進(jìn)行預(yù)緊。角接觸球軸承必須鏡像成對(duì)安裝，在任何情況下徑向載荷都會(huì)產(chǎn)生軸向力，相反需要一個(gè)反向側(cè)軸承來承擔(dān)。

在特殊情況下，也可以將深溝球軸承彼此相對(duì)布置。然后深溝球軸承被視為是帶有接觸角的角接觸球軸承。另一個(gè)特殊情況是相對(duì)于角接觸軸承或深溝球軸承配置推力軸承。

角接觸球軸承的兩種布置形式：

• O型布置

• X型布置

O型布置時(shí)，壓力線形成的圓錐頂點(diǎn)朝向外側(cè)，形成“O”型。在X型布置時(shí)朝向內(nèi)側(cè)，形成“X”型。

在相同的軸承中心距下，支撐跨距 H 在O型布置時(shí)要大于 X 型布置。對(duì)于傾斜力矩的承受能力和軸承布置的傾斜剛性而言，支撐跨距的寬度具有決定性的影響。

另一個(gè)決定性因素是熱膨脹的影響。如果軸的溫度高于軸承座的溫度 (TG < TW)，在X型布置中可調(diào)整的軸向間隙要更小。下方圖表展示了X型布置的圓錐滾子軸承。其中“R”點(diǎn)代表了滾子母線圓錐頂點(diǎn)。這里是外圈滾道的延長(zhǎng)線與軸承軸線的交點(diǎn)。

O型布置分三種情況：

如果滾子母線交點(diǎn)相互重合，則軸向和徑向熱膨脹會(huì)相互補(bǔ)償，軸承游隙不受影響。

如果滾子母線交點(diǎn)相交，則徑向膨脹對(duì)軸承間隙的影響比軸向熱膨脹更大，軸承游隙變小。

如果滾子母線交點(diǎn)不相交，則徑向膨脹對(duì)軸承間隙的影響比軸向熱膨脹更大，軸承游隙變大。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

在承受點(diǎn)載荷的套圈上始終允許滑動(dòng)配合，是否使用內(nèi)圈或外圈取決于相鄰的結(jié)構(gòu)（如：軸螺母、軸承座）。為了保證易于調(diào)節(jié)，應(yīng)考慮軸承套圈的配合長(zhǎng)度。

浮動(dòng)軸承

浮動(dòng)軸承的安裝類似于半定位軸承。 然而，在這種安裝方式的情況下，目標(biāo)是軸承的軸向間隙，導(dǎo)致部件在軸承之間軸向“浮動(dòng)”。 軸承軸向間隙的選擇方式應(yīng)確保在不利的熱條件下不會(huì)導(dǎo)致軸承扭曲。

用于浮動(dòng)安裝的典型滾動(dòng)軸承有：

• 圓柱滾子軸承（NJ 或 NJP 型，具有足夠的軸向間隙）

• 深溝球軸承

• 調(diào)心滾子軸承

• 調(diào)心球軸承

一個(gè)套圈 - 通常情況下外圈 - 采用滑動(dòng)配合。對(duì)于 NJ 或 NJP 型圓柱滾子軸承，因?yàn)檩S承自身實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)度補(bǔ)償，不需要滑動(dòng)配合。

軸撓曲補(bǔ)償

軸撓曲對(duì)滾動(dòng)軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性以及耐用性有著重要影響。圓柱滾子軸承僅適用于有限地補(bǔ)償軸撓曲。如果軸的撓度過大，則圓柱滾子會(huì)扭曲變形，并形成邊緣應(yīng)力。這樣會(huì)損壞滾子和滾道表面，并導(dǎo)致軸承過早失效。

為了承受更大的軸撓曲，建議使用調(diào)心滾子軸承和調(diào)心球軸承。

打滑現(xiàn)象和最小載荷

滾動(dòng)軸承在承受最佳載荷的情況下，所有滾動(dòng)體在接觸區(qū)域內(nèi)的圓周速度相同。滾動(dòng)體在滾道表面上平穩(wěn)運(yùn)行，在特定的轉(zhuǎn)速和載荷區(qū)域，例如在空載啟動(dòng)機(jī)器時(shí)，滾動(dòng)體表面和滾道表面之間存在滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，在滾動(dòng)軸承技術(shù)中稱之為打滑現(xiàn)象，通常在交變轉(zhuǎn)速或高轉(zhuǎn)速與小載荷相伴的情況下經(jīng)常發(fā)生，打滑現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致套圈和滾動(dòng)體的滾動(dòng)表面損壞，縮短軸承的使用壽命。

打滑現(xiàn)象在滾動(dòng)軸承中特別常見，為了避免這種情況，重要的是要遵循最小載荷的要求。打滑現(xiàn)象在滾動(dòng)軸承中特別常見，為了避免這種情況，重要的是要遵循最小載荷的要求。最小載荷的計(jì)算公式可以在相應(yīng)的產(chǎn)品說明中查找。

選擇合適的滾動(dòng)軸承

為了便于選擇合適的滾動(dòng)軸承，在考慮不同的承載能力和載荷的情況下，闡述不同類型軸承的優(yōu)缺點(diǎn)。這只是僅為了幫助軸承選擇，并不保證其完整性。

下表顯示了在一根軸上兩個(gè)軸承位置情況下的軸承選擇，軸承位置到力傳遞的距離相等，被認(rèn)為是最理想的狀態(tài)。 該表規(guī)定了旋轉(zhuǎn)速度以及徑向和軸向載荷作為標(biāo)準(zhǔn)。

圓柱滾子軸承NUP型或NJ+HJ 型適用于定位端軸承，NU型用于非定位端軸承。此外，包含2個(gè)NJ型圓柱滾子的條件下能實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)軸承布置。

定位側(cè)軸承由兩個(gè)滾動(dòng)軸承組成，軸向力僅通過一個(gè)四點(diǎn)接觸球軸承傳遞，該軸承在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上保持徑向分離。NU型或N型圓柱滾子軸承用作為純徑向軸承。為了消除四點(diǎn)接觸球軸承產(chǎn)生的徑向載荷，重點(diǎn)在于四點(diǎn)接觸球軸承的外徑和軸承座孔之間的徑向間隙要大于圓柱滾子軸承的內(nèi)部游隙。

在調(diào)整圓錐滾子軸承或角接觸球軸承的間隙或預(yù)緊力時(shí)，必須考慮工作溫度的影響。在運(yùn)行過程中軸承間隙或預(yù)緊力的要求數(shù)值必須要達(dá)到，這兩種不同的布置類型的特點(diǎn)是軸承具有很高的剛性。

帶兩個(gè)調(diào)心滾子軸承的浮動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)通常用于承受重載荷的軸，因?yàn)槌烁咻d荷之外，它還可以承受主要的軸撓曲和不對(duì)中誤差。下方圖表展示了一個(gè)典型布置。

強(qiáng)軸向力會(huì)導(dǎo)致在定位軸承內(nèi)產(chǎn)生單獨(dú)承受的載荷，類似于帶組件分離的定位軸承的情況已有過示例。為了補(bǔ)償軸撓曲，推力調(diào)心滾子軸承（代替四點(diǎn)接觸球軸承）作為軸向軸承，調(diào)心滾子軸承作為徑向軸承。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，必須注意推力調(diào)心滾子軸承和調(diào)心滾子軸承的旋轉(zhuǎn)半徑必須同心。