§9-3 滚动轴承的选择
由于滚动轴承多为已标准化的外购件,因而,在机械设计中,设计滚动轴承部件时,只需:
1、正确选择出能满足约束条件的滚动轴承,包括:合理选择轴承和校核所选出的轴承是否能满足强度、转速、经济等方面的约束;
2、进行滚动轴承部件的组合设计
滚动轴承的选择包括:合理选择轴承的类型、尺寸系列、内径以及诸如公差等级、特殊结构等。
一、类型选择
选用滚动轴承时,首先是选择滚动轴承的类型。选择轴承的类型,应考虑轴承的工作条件、各类轴承的特点、价格等因素。和一般的零件设计一样,轴承类型选择的方案也不是唯一的,可以有多种选择方案,选择时,应首先提出多种可行方案,经深入分析比较后,再决定选用一种较优的轴承类型。一般,选择滚动轴承时应考虑的问题主要有:
1、轴承所受载荷的大小、方向和性质。这是选择轴承类型的主要依据。
(1)载荷的大小与性质
通常,由于球轴承主要元件间的接触是点接触,适合于中小载荷及载荷波动较小的场合工作;滚子轴承主要元件间的接触是线接触,宜用于承受较大的载荷;
(2)载荷方向
若轴承承受纯轴向载荷,一般选用推力轴承;若所承受的纯轴向载荷较小,可选用推力球轴承;若所承受的纯轴向载荷较大,可选用推力滚子轴承;若轴承承受纯径向载荷,
一般选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承;当轴承在承受径向载荷的同时,还承受不大的轴向载荷时,可选用深沟球轴承或接触角不大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承,当轴向载荷较大时,可选用接触角较大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承,或者选用向心轴承和推力轴承组合在一起的结构,分别承担径向载荷和轴向载荷。
2、轴承的转速
通常,转速较高,载荷较小或要求旋转精度较高时,宜选用球轴承;转速较低,载荷较大或有冲击载荷时,宜选用滚子轴承。
推力轴承的极限转速很低。工作转速较高时,若轴向载荷不很大,可采用角接触球轴承承受轴向载荷。
3、轴承的调心性能
当轴的中心线与轴承座中心线不重合而有角度误差时,或因轴受力弯曲或倾斜时,会造成轴承的内、外圈轴线发生偏斜。这时,应采用有一定调心性能的调心球轴承或调心滚子轴承。
对于支点跨距大、轴的弯曲变形大或多支点轴,也可考虑选用调心轴承。
圆柱滚子轴承,滚针轴承以及圆锥滚子轴承对角度偏差敏感,宜用于轴承与座孔能保证同心、轴的刚度较高的地方。
值得注意的是,各类轴承内圈轴线相对外圈轴线的倾斜角度是有限制的,超过限制角度,会使轴承寿命降低。
4、轴承的安装和拆卸
当轴承座没有剖分面而必须沿轴向安装和拆卸轴承部件时,应优先选用内外圈可分离的轴承(如圆柱滚子轴承,滚针轴承、圆锥滚子轴承等)。当轴承在长轴上安装时,为了便于装拆,可以选用其内圈孔为1:12的圆锥孔的轴承。
5、经济性要求
一般,深沟球轴承价格最低,滚子轴承比球轴承价格高。轴承精度愈高,则价格愈高。选择轴承时,必须详细了解各类轴承的价格,在满足使用要求的前提下,尽可能的降低成本。
二、尺寸系列、内径等的选择
尺寸系列包括直径系列和宽(高)度系列。选择轴承的尺寸系列时,主要考虑轴承承受载荷的大小,此外,也要考虑结构的要求。就直径系列而言,载荷很小时,一般可以选择超轻或特轻系列;载荷很大时,可考虑选择重系列;一般情况下,可先选用轻系列或中系列,待校核后再根据具体情况进行调整。对于宽度系,一般情况下可选用正常系列,若结构上有特殊要求时,可根据具体情况选用其它系列。
轴承内径的大小与轴颈直径有关,一般可根据轴颈直径初步确定。
公差等级,若无特殊要求,一般选用0级,若有特殊要求,可根据具体情况选用不同的公差等级。
由于设计问题的复杂性,轴承的选择不应指望一次成功,必须在选择、校核乃至结构设计的全过程中,反复分析、比较和修改,才能选择出符合设计要求的较好的轴承方案。