滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計
1 支承端結(jié)構(gòu)形式
為保證滾動軸承軸系能正常傳遞軸向力且不發(fā)生竄動,在軸上零件定位固定的基礎(chǔ)上,必須合理地設(shè)計軸系支點(diǎn)的軸向固定結(jié)構(gòu)。典型的結(jié)構(gòu)形式有三類。
(1). 兩端單向固定
普通工作溫度下的短軸(跨距L<400mm),支點(diǎn)常采用兩端單向固定方式,每個軸承分別承受一個方向的軸向力。如圖17-15。為允許軸工作時有少量熱膨脹,軸承安裝時應(yīng)留有0.25mm-0.4mm的軸向間隙(間隙很小,結(jié)構(gòu)圖上不必畫出),間隙量常用墊片或調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)。
(2).一端雙向固定、一端游動
當(dāng)軸較長或工作溫度較高時,軸的熱膨脹收縮量較大,宜采用一端雙向固定、一端游動的支點(diǎn)結(jié)構(gòu)。固定端由單個軸承或軸承組承受雙向軸向力,而游動端則保證軸伸縮時能自由游動。為避免松脫,游動軸承內(nèi)圈應(yīng)與軸作軸向固定(常采用彈性擋圈)。用圓柱滾子軸承作游動支點(diǎn)時,軸承外圈要與機(jī)座作軸向固定,靠滾子與套圈間的游動來保證軸的自由伸縮。
(3).兩端游動
要求能左右雙向游動的軸,可采用兩端游動的軸系結(jié)構(gòu)。為人字齒輪傳動的高速主動軸,為了自動補(bǔ)償輪齒兩側(cè)螺旋角的誤差,使輪齒受力均勻,采用允許軸系左右少量軸向游動的結(jié)構(gòu),故兩端都選用圓柱滾子軸承。與其相嚙合的低速齒輪軸系則必須兩端固定,以便兩軸都得到軸向定位。
軸承在軸上一般用軸肩或套筒定位,定位端面與軸線保持良好的垂直度。為保證可靠定位,軸肩圓角半徑r1必須小于軸承的圓角半徑r。軸肩的高度通常不大于內(nèi)圈高度的3/4,過高不便于軸承拆卸。
軸承內(nèi)圈的軸向固定應(yīng)根據(jù)軸向載荷的大小選用軸端擋圈、圓螺母、軸用彈性擋圈等結(jié)構(gòu)。外圈則采用機(jī)座孔端面、孔用彈性擋圈、壓板、端蓋等形式固定。
2 軸承的配合
軸承與軸或軸承座的配合目的是把內(nèi)、外圈牢固地固定于軸或軸承座上,使之相互不發(fā)生有害的滑動。如配合面產(chǎn)生滑動,則會產(chǎn)生不正常的發(fā)熱和磨損,以及因磨損產(chǎn)生粉末進(jìn)入軸承內(nèi)而引起早期損壞和振動等弊病,導(dǎo)致軸承不能充分發(fā)揮其功能。此外,軸承的配合可影響軸承的徑向游隙,徑向游隙不僅關(guān)系到軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度,同時影響它的壽命。
滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)組件,所以與相關(guān)零件配合時其內(nèi)孔和外徑分別是基準(zhǔn)孔和基準(zhǔn)軸,在配合中不必標(biāo)注。決定配合時最主要的問題是軸承內(nèi)、外圈所承受的載荷狀態(tài)。
一般來說,尺寸大、載荷大、振動大、轉(zhuǎn)速高或工作溫度高等情況下應(yīng)選緊一些的配合,而經(jīng)常拆卸或游動套圈則采用較松的配合。
3 軸承座的剛度與同軸度
軸和軸承座必須有足夠的剛度,以免因過大的變形使?jié)L動體受力不均。因此軸承座孔壁應(yīng)有足夠的厚度,并常設(shè)置加強(qiáng)筋以增加剛度。此外,軸承座的懸臂應(yīng)盡可能縮短。
兩軸承孔必須保證同軸度,以免軸承內(nèi)外圈軸線傾斜過大。為此,兩端軸承尺寸應(yīng)力求相同,以便一次鏜孔,可以減小其同軸度的誤差。當(dāng)同一軸上裝有不同外徑尺寸的軸承時,可采用套杯結(jié)構(gòu)來安裝尺寸較小的軸承,使軸承孔能一次鏜出。
4 潤滑與密封
(1). 滾動軸承的潤滑
滾動軸承的潤滑主要是為了降低摩擦阻力和減輕磨損,同時也有吸振、冷卻、防銹和密封等作用。合理的潤滑對提高軸承性能,延長軸承的使用壽命有重要意義。
滾動軸承餓的潤滑材料有潤滑油、潤滑脂及固體潤滑劑,具體潤滑方式可根據(jù)速度因素dn值。
滾動軸承潤滑劑的選擇主要取決于速度、載荷、溫度等工作條件。一般情況下,采用的潤滑油黏度應(yīng)不低于13mm2/s~32mm2/s(球軸承油粘度略低而滾子軸承略高)。脂潤滑軸承在低速、工作溫度65°C以下時可選鈣基脂,較高溫度時選用鈉基脂或鈣鈉基脂;高速或載荷工況復(fù)雜時可選鋰基脂;潮濕環(huán)境可選用鋁基脂或鋇基脂,而不宜選用遇水分解的鈉基脂。
(2). 滾動軸承的密封
為了充分發(fā)揮軸承的性能,要防止?jié)櫥瑒┲兄蛴偷男孤,而且還要防止有害異物從外部侵入軸承內(nèi),因而有必要盡可能采用完全密封。密封裝置是軸承系統(tǒng)的重要設(shè)計環(huán)節(jié)之一。設(shè)計要求應(yīng)能達(dá)到長期密封和防塵作用;摩擦和安裝誤差都要小;拆卸、裝配方便且保養(yǎng)簡單。
密封按照其原理不同可分為接觸式密封和非接觸式密封兩大類。非接觸式密封不受速度限制。接觸式密封只能用在線速度較低的場合,為保證密封的壽命及減少軸的磨損,軸接觸部分的硬度應(yīng)在HRC40以上,表面粗糙度宜小于Ra1.60μm- Ra0.80μm。
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