为了保证轴承能战场工作,除了合理选择轴承类型、尺寸外,还应正确的进行轴承的组合结构设计。即解决轴系的轴向位置固定、轴承与相关零件的配合、间隙的调整、装拆、润滑和密封等几个维度的问题。(本文主要讲解轴承固定组合设计,其余略)
5)设计时需要注意轴肩处圆角应小于轴承内圈圆角;轴肩高度应小于轴承内圈厚度(通常应不大于轴承内圈高度的3/4,过高不便于轴承的拆卸)。
6)轴承组合设计时,一根轴上的两个轴承座孔,一定要保证同轴度,应一次镗出:轴承尺寸不同时刻加衬筒。
普通工作时候的温度(t≤70℃)的短轴(跨距L≤400mm),常采用双支点单向固定的型式。即两端支点中的每个支点分别承受一个方向的轴向力,限制轴承一个方向的运动,两个支点合起来就限制了轴的双向移动。轴向力不大时,可采用深沟球轴承。轴向力较大时,可选用一对角接触球轴承或一对圆锥滚子轴承。考虑到轴工作时因受热而伸长,在轴承盖与外圈端面之间应留出0.25~0.4mm热补偿间隙(间隙很小,结构图上不必画出),间隙或游隙的大小,常用垫片或调整螺钉调节。
当轴承的跨度较长或工作时候的温度较高时,轴有较大的热膨胀伸缩量,这时应采用单支点双向固定的轴承组合结构。
两个方向的轴向力由同一支点上的轴承承受,这个支点上的轴承应是能承受双向轴向载荷的轴承或轴承组合,这一端称为固定端。固定端上的轴承(或轴承组合)相对于轴或箱体孔应双向固定,当轴受热伸长时,另一端上的轴承应能够沿轴向自由移动,不产生附加载荷,不使轴系卡死,称为游动端。
轴向力不是很大时,固定端深沟球轴承-游动端深沟球轴承;固定端用内外圈均带挡边的圆柱滚子轴承—游动端用外圈双向无挡边的圆柱滚子轴承。
轴向载荷较大时,固定支点可采用两个圆锥滚子轴承(或角接触球轴承)“背对背”或“面对面”组合在一起的结构,也可采用推力轴承和向心轴承组合在一起的结构。
正装(或称为面对面安装)、反装(或称为背对背安装或背靠背安装):角接触轴承有个压力角,法线中间相交就是面对面,反之就是背靠背。
1)反装(背靠背)时,载荷作用中心处于轴承中心线之外;交点间跨距较大,悬臂长度较小,故悬臂端刚性较大,当轴受热伸长时,轴承游隙增大,轴承不会卡死破坏,但会使定位预紧的预紧量减小。
2)正装(面对面)时,载荷作用中心处于轴承中心线之内,载荷作用中心间跨距小,轴受径向载荷后挠度小;此排列结构相对比较简单、拆装方便,当轴受热伸长时,轴承游隙减小,易引起轴承卡死,因此在安装时要格外的注意轴承游隙的调整。
3)串联安装时,载荷作用中心线处于轴承中心线同一侧;它适合轴向载荷大,需多个轴承联合承担的情况,为保证两套或多套轴承轴向受载均匀,需仔细选配轴承内外圈宽度。
这种轴系结构两端均采用完全不具有定位能力的轴承,整个轴系的轴向位置处于完全浮动状态。
两端游动轴系的轴向位置在工作中是依靠传动零件确定的,一般这种轴系结构应用在双斜齿轮轴系或人资齿轮轴系中。在人字齿轮传动中,为避免人资齿轮两半齿圈受力不均匀或卡死,常将小齿轮做成可以两端游动的轴系结构。
这种轴系的传动零件具有双向轴向定位能力,如果轴承也具有轴向定位能力则构成过定位的轴系,这是不允许的。
注:套圈的配合类型:套圈配合分为压入配合、定位配合和滑动配合3种。转动圈比不动圈的配合紧些,且转速越高、载荷越大、振动越剧烈,配合应越紧;游动圈或经常拆卸的轴承应选取较松的配合。