滚动轴承的组合结构设计

为保证轴承正常工作，除正确选择轴承类型和确定型号外，还需要合理的进行轴承的组合设计，主要解决轴系的轴向固定、轴承与相关零件的配合、间隙调整和润滑密封等方面的问题。

1．轴系支点的轴向固定型式

为保证滚动轴承轴系能正常传递轴向力且不发生串动，在轴上各零件定位固定的基础上，必须合理地设计轴系支点的轴向固定结构。

（1）两端单向固定

如图13、图14所示，轴系中的每个轴承分别承受轴系一个方向的轴向力，限制轴系的一个方向的移动，两个支点的轴承合起来就能承受轴系双向的轴向力，从而限制了轴系沿轴向的双向移动，这种固定方式称为两端单向固定。它适用于工作温度变化不大的短轴，为允许轴工作时有少量热膨胀，轴承安装时应留有0．25mm～0．4mm的轴向间隙，结构图上不必画出间隙。


图13两端固定的深沟球轴承轴系	图14两端固定的角接触轴承轴系

（2）一端双向固定、一端游动

如图15a、b、c所示，轴系中一个支点为固定端，由单个轴承或轴承组承受轴系的双向轴向力，限制轴系的双向移动，另一个支点为游动端，能使轴沿轴向自由游动。为避免松脱，游动轴承内圈应与轴作轴向固定（常采用弹性挡圈）。用圆柱滚子轴承作游动支点时，轴承外圈要与机座作轴向固定，靠滚子与套图间的游动来保证轴的自由伸缩。这种固定方式适用于较长的轴或工作温度变化大的轴，此时轴的热膨胀伸缩量大。


a)	b)	c)

图15一端固定、一端游动轴系

（3）两端游动

预埋槽道

要求能左右双向游动的轴，可采用两端游动的轴系结构。图16为人字齿轮传动的高速主动轴，为了自动补偿轮齿两侧螺旋角的制造误差，使轮齿受力均匀，采用允许轴系左右少量轴向游动的结构，故两端都选用圆柱滚子轴承。与其相啮合的低速齿轮轴系则必须两端固定，以便两轴都得到轴向定位。

轴承在轴上的轴向定位常用轴肩或套筒，定位端面应与轴线有较好的垂直度。为保证可靠定位，轴肩圆角半径rl必须小于轴承的圆角半径r。轴肩高度通常不大于内圈高度的3/4，过高不便于轴承拆卸（图17）。

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图16两端游动轴系	图17轴承拆卸

轴承内圈的轴向固定可选用轴端挡圈、圆螺母、轴用弹性挡圈等结构（18）。外圈可采用机座孔端面、孔用弹性挡圈、压板、端盖等形式固定（19）。


图18 轴承内圈的轴向固定结构图	19轴承外圈的轴向固定结构

图20轴承间隙的调整

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（2）轴承的预紧

向心角接触轴承可通过预紧的方法使滚动体和内、外套圈之间产生一定预变形，使轴承带负游隙运行。预紧可增加轴承刚度，提高旋转精度，延长轴承寿命。通过加金属垫片、磨窄套圈或调整两轴承之间内、外套筒的宽度来得到一定的预紧量（图21），固定结构中必须要有可调环节（如圆螺母）。预紧量的合理数值应参考有关资料或通过试验取得。

（3）轴承组合位置的调整

轴承组合位置的调整的目的，是使轴上零件（如齿轮、带轮等）具有准确的工作位置。如圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合；又如蜗杆传动，要求蜗轮主平面通过蜗杆的轴线。图22为圆锥齿轮轴承组合位置调整，垫片1用来调整锥齿轮轴的轴向位置，垫片2用来调整轴承间隙。


图21轴承的预紧	伯努利方程实验图22轴承组合位置的调整

4．滚动轴承的润滑

铝合金框架滚动轴承润滑的目的降低摩擦阻力和减轻磨损，还有吸振、冷却、防锈和密封等作用。

合理的润滑对提高轴承性能，延长轴承的使用寿命有重要意义。

滚动轴承的润滑剂可以是脂润滑、润滑油或固体润滑剂。滚动轴承的润滑方式可根据速度因数dn值，参考表12选择。d为轴颈直径，mm； n为工作转速， r／min。

表12滚动轴承润滑方式的选择

丹参提取物

轴承类型	dn （mm·r／min）值
轴承类型	浸油飞溅润滑	滴油润滑	喷油润滑	油雾润滑	脂润滑
深沟球轴承	≤2.5×105	≤4×105	≤6×105	＞6×105	≤(2～3)×105
角接触球轴承
圆柱滚子轴承
圆锥滚子轴承	≤1.6×105	≤2.3×105	≤3×105	——
推力轴承	≤0.6×105	≤1.2×105	≤1.5×105	——

低速时常用脂润滑，脂润滑能承受较大载荷，且结构简单，易于密封。润滑脂的装填量一般不超过轴承空间的1／3～l／2，装脂过多，易于引起摩擦发热，影响轴承的正常工作。

速度较高的轴承都用油润滑，润滑和冷却效果均较好。减速器轴承常用浸油或飞溅润滑。浸油润滑时油面不应高于最下方滚动体的中心，否则搅油能量损失较大易使轴承过热。喷油或油雾润滑兼有冷却作用，常用于高速情况。

滚动轴承润滑剂的选择主要取决于速度、载荷、温度等工作条件。一般情况下，采用的润滑油粘度应不低于13 mm2/s～32 mm2/s（球轴承油粘度略低，而滚子轴承略高）。载荷大、工作温度高时宜选用高粘度油，容易形成油膜；而dn值大或喷雾润滑时选用低粘度油，搅油损失小，冷却效果好。脂润滑轴承在低速、工作温度65℃以下时可选钙基脂，较高温度时选钠基脂或钙钠基脂；高速或载荷工况复杂时可选理基脂；潮湿环境采用铝基脂或钡基脂，而不宜选用遇水分解的钠基脂。润滑脂中加入3％～5％的二硫化钼（如二硫化钼理基脂）润滑效果将更好。

5．滚动轴承的密封

密封是为了阻止润滑剂从轴承中流失和外界灰尘、水分等侵入轴承。滚动轴承密封方法的选择与润滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度有关。密封按照其原理不同可分为接触式密封和非接触式密封两大类。非接触式密封不受速度的限制。接触式密封只能用在线速度较低的场合，为保证密封的寿命及减少轴的磨损，轴接触部分的硬度应在40HRC以上，表面粗糙度宜小于Ra 1．60 μm ～ Ra0. 8 μm 。

各种密封装置的结构和特点见表13。

作为标准产品提供的密封轴承（如 60 000－RZ型、60 000－ZRS型）单面或双面带防尘盖、密封圈，装配时已填入润滑脂，无需维护或再加密封装置，结构简单，使用方便，使用日趋广泛。

表13 各种密封装置的结构和特点

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