轴承作为机械系统的核心部件,选型过程中需要全面考量安装空间、载荷特点、运行状况等多方面因素。以下是需要重点关注的内容:
1、空间限制
径向空间紧张时:应优先选择径向截面高度较小的轴承,像滚针轴承、特定系列的深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、调心滚子轴承以及薄壁轴承都适用。
2、轴向空间有限时:可采用宽度较窄的轴承。
轴径的影响:小轴径一般会选用球轴承;大轴径则更适合圆柱滚子轴承、调心滚子轴承或圆锥滚子轴承(球轴承也是可选的)。
3、载荷特性
载荷大小:处于重载工况时,滚子轴承是首选(其承载能力比同尺寸的球轴承更强);轻中载荷情况下,球轴承即可满足需求。
4、载荷方向:
纯径向载荷:可选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承。
纯轴向载荷:推力球轴承、推力圆柱滚子轴承较为合适。
联合载荷(同时存在径向和轴向载荷):角接触球轴承或圆锥滚子轴承能发挥良好作用。
径向载荷大、轴向载荷小时:深沟球轴承、带挡边圆柱滚子轴承可以选用;若轴或壳体存在变形,或者对中性较差,调心球轴承或调心滚子轴承是更好的选择。
轴向载荷大、径向载荷小时:推力角接触球轴承、四点接触球轴承较为适用;当需要具备调心性能时,可选用推力调心滚子轴承。
5、转速要求
轴承的允许转速主要受工作温度的制约。适合高速工况的是那些摩擦小、发热少的轴承。
在纯径向载荷作用下,深沟球轴承和圆柱滚子轴承能够达到较高的转速。
存在联合载荷时,角接触球轴承是合适的选择;经过高精度设计的角接触球轴承,甚至可以实现极高的转速。
推力轴承的极限转速通常要低于径向轴承。
6、旋转精度
在大多数应用场景中,标准公差等级的轴承就能够满足需求。
对于旋转精度有严格要求的场合(例如机床主轴、精密仪器),则需要选用高公差等级的深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承或者推力角接触球轴承。
7、刚性需求
轴承的刚性表现为承受载荷时的弹性变形程度。在精密机械(如机床主轴)里,静态刚性和动态刚性都极为重要。
一般来说,滚子轴承的刚性要高于球轴承。
通过采取适当的预紧措施,能够有效提高各类轴承的刚性。
8、噪声与振动
对于噪声和运转平稳性要求较高的应用(如中小型电机、办公设备、家用电器、仪器等),应选用低噪声轴承。
9、轴向移动补偿
常见的配置是一端使用能实现轴向定位的 “固定轴承”,另一端使用可进行轴向移动的 “游动轴承”,以此来吸收轴因热胀冷缩产生的位移。
常用的游动轴承有:内圈或外圈无挡边的圆柱滚子轴承(可与轴或外壳孔采用过盈配合)。
替代方案包括:深沟球轴承或调心滚子轴承(这种情况下,内圈与轴或者外圈与外壳孔必须采用间隙配合,以保证轴向能够自由移动)。
10、摩擦力矩
球轴承的摩擦力矩通常比滚子轴承小。
对于低摩擦要求的应用(如仪器等),应优先考虑使用球轴承或圆柱滚子轴承。
优化措施有:避免使用接触式密封;采用滴油润滑、油气润滑等能减少摩擦的润滑方式。
11、安装与拆卸便利性
在需要频繁装拆的场合,应优先选择分离型轴承(如角接触球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承、推力轴承)。
圆锥孔轴承可以直接安装在锥形轴颈上,或者借助紧定套、退卸套安装在圆柱轴颈上,装拆过程较为方便。
结论:轴承选型必须与具体的应用场景紧密结合,全面权衡空间、载荷、速度、精度、刚性、噪声、热位移、摩擦以及维护需求等多方面因素,这样才能实现最优的匹配,保证轴承可靠运行。