如何選擇旋轉軸承,選擇滾動軸承時需要考慮哪些因素?
旋轉機械中的滾動軸承支撐軸載荷,減少與滾動元件的摩擦,并提供軸定位和系統剛度。軸承是否適合某種應用將部分取決于軸承的特定應用要求以及軸承的設計特征和相關功能。在指定軸承時,設計人員必須考慮和評估無數與應用相關的因素,以實現最合適的匹配。以下概述了在為應用選擇滾動軸承時需要考慮的一些更重要的因素。

1、可用空間(設計范圍)
在許多情況下,軸承的主要尺寸之一——孔徑——由機器的功率設計和由此產生的所需軸直徑預先確定。通常,小直徑軸通常包含所有類型的球軸承,而滾子軸承類型通常指定用于具有較大直徑軸的應用。當徑向空間有限時,小橫截面的軸承——尤其是那些橫截面高度低的軸承——可能是一個很好的配合。當軸向空間有限時,設計人員需要指定能夠承受徑向、軸向或組合載荷的軸承。
2、施加的載荷
軸承必須始終至少承受給定的最小載荷,以提供適當的滾動元件旋轉和在滾動接觸區域增強潤滑油膜的形成。載荷的大小通常是決定應用的軸承類型和尺寸的因素之一。通常,滾子軸承可以承受比類似尺寸的球軸承更重的負載,并且包含完整滾動元件的軸承可以比相應的保持架軸承承受更重的負載。球軸承主要用于負載相對較輕或中等的地方。對于重載和軸徑較大的情況,通常推薦使用滾子軸承。載荷方向也將在選擇軸承類型和尺寸時發揮作用。有些軸承只能承受純徑向載荷,而所有其他徑向軸承除了承受徑向載荷外,還可以承受一些軸向載荷。其他類型已設計用于處理純軸向輕或中等負載。
3、轉速
軸承的速度限制由軸承部件的特定設計和材料以及所用潤滑劑和潤滑系統類型的允許工作溫度決定。軸承類型和尺寸、內部設計、精度、載荷、潤滑方案和冷卻條件——以及保持架設計、精度和內部游隙——將共同確定軸承的速度能力。基本熱參考速度將提供指定值(根據ISO標準),以確定軸承在特定工作溫度下在特定負載和潤滑條件下的允許工作速度。當軸承摩擦減少時,軸承可能會以高于參考速度的速度運行(使用潤滑系統分配少量、精確測量的潤滑劑量)或當熱量移除時(使用循環油潤滑、外殼上的冷卻肋片或使用定向冷卻氣流)。在某些情況下,組件設計和材料的變化可以產生更高的允許運行速度。
4、剛度
軸承的剛度類似于彈簧的剛度,其特征在于軸承在負載下的彈性變形(回彈力)的大小。一般來說,這種變形很小,可以忽略不計。然而,在某些情況下(例如機床的主軸軸承布置或汽車軸驅動中的小齒輪軸承布置),剛度成為一個關鍵因素。一般來說,與類似尺寸的球軸承相比,滾子軸承中滾動體和滾道之間的接觸條件提供了更高的剛度。軸承剛度也會受到預載荷的影響。
5、預載
軸承預載荷將通過降低運行噪音、提高軸引導精度、補償運行中的磨損和沉降(松弛)過程以及有助于延長使用壽命來提高系統剛度并提供其他優勢。預載基本上會在軸承配置中施加“負工作游隙”以實現這些好處。根據軸承的類型,預載可以是徑向的還是軸向的。軸承在空載或輕載高速運轉時,應施加預緊力,使軸承承受的載荷最小,防止滾動體滑動造成軸承損壞。預加載可以通過多種方式實現,包括使用彈簧、墊圈、摩擦扭矩或調整程序等。
6、軸承配置
通常指定的配置包括定位和非定位、調整或浮動版本。軸一端的定位軸承提供徑向支撐,同時在兩個方向上軸向定位軸,承受軸上的任何軸向載荷。定位軸承必須固定在軸上和軸承座中。合適的軸承類型包括可承受組合載荷的徑向軸承或可承受純徑向載荷的徑向軸承組合。軸另一端的浮動軸承提供徑向支撐,同時還必須能夠軸向位移(不承載軸向載荷),以防止軸承相互受力(如軸長因熱膨脹而發生變化)。設計人員可以從范圍廣泛的定位/非定位軸承組合中進行選擇,以實現與應用需求一致的特定性能目標。
通過調整軸承配置,軸通過一個軸承在一個方向上軸向定位,在另一個軸承的相反方向上定位。這種類型的軸承布置被稱為“交叉定位”,通常用于短軸。合適的軸承包括能夠承受至少一個方向上的軸向載荷的所有類型的徑向軸承。浮動軸承布置類似交叉定位,通常在對軸向定位要求適中或軸上的其他部件用于軸向定位的情況下指定。在這些配置中,每個軸承的一個環應該能夠在其軸承座上或軸承座中移動,最好是軸承座中的外環。
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