轴承的组合设计 |
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轴承的组合设计
为了保证轴承的正常工作,除了合理选择轴承的类型和尺寸之外,还必须进行轴承的组合设计,妥善解决滚动轴承的固定、轴系的固定,轴承组合结构的调整,轴承的配合、装拆、润滑和密封等问题。 20.3.1滚动轴承内、外圈的轴向固定 为了防止轴承在承受轴向载荷时,相对于轴或座孔产生轴向移动,轴承内圈与轴、外圈与座孔必须进行轴向固定,滚动轴承常用的内、外圈轴向固定方式见表20-3。 表20-3 滚动轴承常用内、外圈轴向固定方式
20.3.2 轴系的固定 轴系固定的目的是防止轴工作时发生轴向窜动,保证轴上零件有确定的工作位置。常用的固定方式有以下两种。 1.两端单向固定 如图20-7所示,两端的轴承都靠轴肩和轴承盖作单向固定,两个轴承的联合作用就能限制轴的双向移动。为了补偿轴的受热伸长,对于深沟球轴承,可在轴承外圈与轴承端盖之间留有补偿间隙C,一般C=0.25~0.4mm;对于向心角接触轴承,应在安装时将间隙留在轴承内部。问隙的大小可通过调整垫片组的厚度实现。这种固定方式结构简单、便于安装、调整容易,适用于工作温度变化不大的短轴。 2.一端固定、一端游动支承 如图20-8a所示,一端轴承的内、外圈均作双向固定,限制了轴的双向移动。另一端轴承外圈两侧都不固定。当轴伸长或缩短时,外圈可在座孔内作轴向游动。一般将载荷小的一端做成游动,游动支承与轴承盖之间应留用足够大的间隙,C=3~8 mm。对角接触球轴承和圆锥滚子轴承,不可能留有很大的内部间隙,应将两个同类轴承装在一端作双向固定,另一端采用深沟球轴承或圆柱滚子轴承做游动支承(图20-8b)。这种结构比较复杂,但工作稳定性好,适用于工作温度变化较大的长轴。
图20-7 两端单向固定支承 图20-8 一端固定、一端游动 20.3.3 滚动轴承组合结构的调整 滚动轴承组合结构的调整包括轴承间隙的调整和轴系轴向位置的调整。 1.轴承间隙的调整 轴承间隙的大小将影响轴承的旋转精度、轴承寿命和传动零件工作的平稳性。轴承间隙调整的方法有: 1)如图20-9a所示,靠加减轴承端盖与箱体间垫片的厚度进行调整。 2)如图20-9b所示,利用调整环进行调整,调整环的厚度在装配时确定。 3)如图20-9c所示,利用调整螺钉推动压盖移动滚动轴承外圈进行调整,调整后用螺母锁紧。 2.轴承的预紧(图20-10) 轴承预紧的目的是为了提高轴承的精度和刚度,以满足机器的要求。在安装轴承时要加一定的轴向预紧力,消除轴承内部的原始游隙,并使套圈与滚动体产生预变形,在承受外载后,仍不出现游隙,这种方法称为轴承的预紧。预紧的方法有:(1)在一对轴承内圈之间加金属垫片(图20-10a);(2)磨窄外圈(图20-10b),所加预紧力的传递路线参阅图20-10a、b,图20-10c为其结构图。
图20-9 轴承间隙的调整 图20-10 轴承的预紧
a) b) 图20-11 轴向位置要求 图20-12 锥齿轮轴系位置调整 20.3.4滚动轴承的配合 滚动轴承的配合是指轴承内圈与轴颈、轴承外圈与轴承座孔的配合。由于滚动轴承是标准件,故内圈与轴颈的配合采用基孔制,外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。配合的松紧程度根据轴承工作载荷的大小、性质、转速高低等确定。转速高、载荷大、冲击振动比较严重时应选用较紧的配合,旋转精度要求高的轴承配合也要紧一些;游动支承和需经常拆卸的轴承,则应配合松一些。 对于一般机械,轴与内圈的配合常选用m6、k6、js6等,外圈与轴承座孔的配合常选用J7、H7、G7等。由于滚动轴承内径的公差带在零线以下,因此,内圈与轴的配合比圆柱公差标准中规定的基孔制同类配合要紧些。如圆柱公差标准中H7/k6、H7/m6均为过渡配合,而在轴承内圈与轴的配合中就成了过盈配合。 20.3.5 滚动轴承的装拆 安装和拆卸轴承的力应直接加在紧配合的套圈端面,不能通过滚动体传递。由于内圈与轴的配合较紧,在安装轴承时: 1)对中、小型铀承,可在内圈端面加垫后,用手锤轻轻打入(图20-13)。 2)对尺寸较大的轴承,可在压力机上压入或把轴承放在油里加热至80~100℃,然后取出套装在轴颈上。
图20-15 轴承的拆卸 图20-16 便于外圈拆卸的座孔结构 3)同时安装轴承的内、外圈时,须用特制的安装工具(图20-14)。 轴承的拆卸可根据实际情况按图20-15实施。为使拆卸工具的钩头钩住内圈,应限制轴肩高度。轴肩高度可查设计手册。 内、外圈可分离的轴承,其外圈的拆卸可用压力机、套筒或螺钉顶出,也可以用专用设备拉出。为了便于拆卸,座孔的结构一般采用图20-16的形式。 20.3.6 支承部位的刚度和同轴度 为保证支承部分的刚度,轴承座孔壁应有足够的厚度,并设置加强肋以增强刚度。(图20-17)
图20-17 支承部位刚度 图20-18 轴承座孔的同轴度 20.3.7 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的排列方式 角接触球轴承和圆锥滚子轴承一般成对使用,根据调整、安装以及使用场合的不同,有如下两种排列方式。 1.正装(外圈窄端面相对) 两角接触球轴承或圆锥滚子轴承的压力中心距离 2.反装(外圈宽端面相对) 两角接触球轴承或圆锥滚子轴承的压力中心距离 (图20-19b、d),显然,轴的热膨胀会增大轴承的轴向游隙。另外,反装的结构较复杂,装拆、调整不便。 3.正、反装的刚度分析 当传动零件悬臂安装时,反装的轴系刚度比正装的轴系高,这是因为反装的轴承压力中心距离较大,使轴承的反力、变形及轴的最大弯矩和变形均小于正装。
图20-19 正反装的轴系 a)正装(力中间作用) b)反装(力中间作用) c)正装(力悬臂作用) d)反装(力悬臂作用) 20.3.8 滚动轴承的润滑 轴承润滑的主要目的是减小摩擦与磨损、缓蚀、吸振和散热。一般采用脂润滑或者油润滑。 多数滚动轴承采用脂润滑。润滑脂粘性大,不易流失,便于密封和维护,且不需经常添加;但转速较高时,功率损失较大。润滑脂的填充量不能超过轴承空间的l/3~l/2。油润滑的摩擦阻力小,润滑可靠,但需要供油设备和较复杂的密封装置。当采用油润滑时,油面高度不能超出轴承中最低滚动体的中心。高速轴承宜采用喷油或油雾润滑。 轴承内径与转速的乘积dn值可作为选择润滑方式的依据。 20.3.9 滚动轴承的密封 密封的目的是为了防止外部的灰尘、水分及其他杂物进入轴承,并阻止轴承内润滑剂的流失。 密封分接触式密封和非接触式密封。 1)接触式密封 接触式密封是在轴承盖内放毡圈、皮碗,使其直接与轴接触,起到密封作用。由于工作时,轴与毛毡等相互摩擦,故这种密封适用于低速,且要求接触处轴的表面硬度大于40HRC,粗糙度Ra <0.8μm。
a) b) 图20-20 接触式密封 (2)密封圈密封(图20-20b)。密封圈由皮革或橡胶制成,有或无骨架,利用环形螺旋弹簧,将密封圈的唇部压在轴上,图中唇部向外,可防止尘土人内;如唇部向内,可防止油泄漏。密封圈密封适用于油润滑或脂润滑,轴颈圆周速度v<7m/s,工作温度在-40~100℃的场合,密封圈为标准件。 2)非接触式密封 非接触式密封是利用狭小和曲折的间隙密封,不直接与轴接触,故可用在高速场合。
a) b) 图20-21 非接触式密封 (2)迷宫密封(图20-21 b)。在轴与轴承盖间有曲折的间隙,纵向间隙要求1.5~2mm,以防轴受热膨胀。迷宫密封适用于脂润滑或油润滑,工作环境要求不高,密封可靠的场合。 也可将毡圈和迷宫组合使用,其密封效果更好。 20.3.10轴承的维护 轴承的维护工作,除保证良好的润滑、完善的密封外,还要注意观察和检查轴承的工作情况,防患于未然。 设备运行时,若出现:(1)工作条件未变,轴承突然温度升高,且超过允许范围;(2)工作条件未变,轴承运转不灵活,有沉重感;转速严重滞后;(3)设备工作精度显著下降,达不到标准;(4)滚动轴承产生噪声或振动等异常状态,应停机检查。 检查时,首先检查润滑情况,检查供油是否正常,油路是否畅通;再检查装配是否正确,有无游隙过紧、过松情况;然后检查零件有无损坏,尤其要仔细察看轴与轴承表面状态,从油迹、伤痕可以判别损坏原因。针对故障原因,提出办法,加以解决。 宁波三泰轴承有限公司 NINGBO SUNTHAI BEARING COMPANY 商标 BRANDS:三泰 SUNTHAI , 飞帆 F&F
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