滚动轴承设计

滚动轴承是机械轴承中比较广泛运用的,它的作用是支撑轴和轴上的零件,同时和机座作相对摆动,旋转运动。目的是在保证轴承有足够寿命的前提下,使转动副之间的摩擦尽量降低,从而产生较高的传动效率。滚动轴承的设计已经有了严格的国家标准,他运用了书上所说的滚动摩擦原理,由指定的工厂批量生产。
  1 滚动轴承的工作特点
  谈滚动轴承,我们就不得不考虑到滑动轴承,与滑动轴承相比,滚动轴承有其独有的优点,自然而然,也有其不可避免的缺点。滚动轴承的优点主要体现在以下几个方面:
  (1)应用设计简单、已标准化、生产来自专业生产厂家,互换性、通用性良好;(2)起动摩擦力矩低,功率损耗小,效率比其他轴承高;(3)载荷、工作温度和转速的适应广泛,环境变化对轴承性能影响不大;(4)轴向尺寸较小;(5)润滑、维护和保养简单。
  其缺点有以下几个方面:
  (1)噪音及振动较大;(2)轴承座结构复杂;(3)成本很高;(4)特定条件下寿命短。
  2 滚动轴承的结构组成
  内圈1——安装在轴颈上;
  外圈2——安装在机座或零件的轴承孔内;
  滚动体3——实现滚动摩擦;
  保持架——均匀隔开滚动体。
  实际中,可根据具体的使用要求选择有无内外圈、防尘和密封圈等结构。制造滚动轴承的常用材料有GCr15,GCr15SiMn,GCr6,GCr9等高强度和接触疲劳强度以及良好的耐磨性和冲击韧性的材料。
  3 轴承的类型及构造
  ①双列角接触球轴承——能同时承受径向和双向轴向载荷,接触角30度;
  ②调心球轴承——双排钢球,外圈滚道为内球面形,具有自动调心性能,主要承受径向力;
  ③调心滚子轴承——与调心球轴承相似,有较高的承载力;
  ④圆锥滚子轴承——能同时承受径向和单向轴向荷载,承载能力大,通常成对使用;
  ⑤滚针轴承——只能承受径向荷载,承载能力大,径向尺寸特小,一般无保持架;
  ⑥推力球轴承——只能承受轴向荷载,极限转速低,套圈可分离;
  ⑦深沟球轴承——结构简单,主要受径向荷载,也可承受一定的双向轴向荷载,摩擦系数小,价廉,应用范围最广;
  ⑧角接触球轴承——能同时承受径向和单向轴向荷载,接触角有15度、25度和45度三种;
  ⑨推力圆柱滚子轴承——能承受较大的单向轴向载荷,轴向刚度高,极限转速低,不允许轴向与外圈轴线有倾斜;
  ⑩圆柱滚子轴承——用以承受较大的径向载荷,内外圈可作自由轴向移动,不能承受轴向载荷。
  4 选择类型
  选择轴承时,不仅要满足机械使用条件的要求,还需要考虑以下几个方面的内容:
  荷载的大小、性质和方向;
  极限转速;
  轴承的支承刚度;
  调心性能和安装误差;
  安装拆卸方便;
  市场性。
  5 滚动轴承的失效形式
  ①点蚀——内外圈的滚道及滚动体的表面出现许多点蚀坑;
  ②磨粒磨损——滚道表面、滚动体与保持架接触部位发生磨损,引起内部松动;
  ③粘着磨损——在滚道及滚动体表面上有粘着痕迹;
  ④断裂——内外圈上发生轴向、周向裂纹,保持架开裂;
  ⑤塑性变形——滚动体或套圈滚道上出现不均匀的塑性变形凹坑;
  ⑥其他——锈蚀、电腐蚀、不正常温升。
  6 总结
  在轴承的设计中,轴承刚度起着非常重要的作用,为提高支承刚度,我们可以采取以下措施:优化轴承的组合方式和预紧轴承。