轴颈相对于支座孔做滚动摩擦转动的轴承称为滚动轴承。滚动轴承与滑动轴承相比摩擦与磨损较小。滚动轴承已标准化,在机械中应用非常广泛。
(一)滚动轴承的应用特点
滚动轴承是机器上重要的通用部件。它依靠主要元件间的滚动摩擦接触来支承转动零件,与滑动轴承有着不同的摩擦性质,如图5-2-7所示。
图5-2-7 轴承的摩擦
滚动轴承的优点如下:
(1)摩擦阻力小,传动效率高、发热量小,并且润滑简单,耗油量少,维护保养方便。
(2)轴承径向间隙小,并且可用预紧的方法调整间隙,以提高旋转精度。
(3)轴向尺寸小,某些滚动轴承可同时承受径向载荷与轴向载荷,故可使机器结构简单、紧凑。
(4)滚动轴承是标准件,可由专门工厂大批量生产供应,使用、更换方便。
滚动轴承的主要缺点:抗冲击性能差,高速时噪声大,工作寿命较短。
(二)滚动轴承的结构
滚动轴承是一个组合标准件。如图5-2-8所示,它由外圈1、内圈2、滚动体3和保持架4组成。外圈装在支座孔内,并与支座孔周向固定在一起转动;内圈装在轴颈上,并与轴颈周向固定在一起转动。内圈外表面和外圈内表面都有凹槽式的滚道,滚动体位于内外圈的滚道上。当内圈与外圈相对转动时,滚动体将沿滚道滚动,做自转和公转运动,滚动体把内、外圈的相对滑动摩擦变成相对滚动摩擦。保持架使滚动体均匀隔开分布在滚道上,避免相邻滚动体之间的接触。滚动体的形状有球形、圆柱形、圆锥形、鼓形、滚针形等多种,如图5-2-9所示。
图5-2-8 滚动轴承结构(滚动轴承的组成动画见AR)
1—外圈;2—内圈;3—滚动体;4—保持架。
图5-2-9 滚动体
(三)滚动轴承的类型
滚动轴承中,滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的径向平面之间的夹角α称为接触角,如图5-2-10所示,它是滚动轴承的一个重要参数。
图5-2-10 滚动轴承的接触角
(1)按滚动轴承承载方向,滚动轴承可分为向心轴承和推力轴承。
① 向心轴承,主要承受或只承受径向载荷,其接触角α为0°~45°。
② 推力轴承,主要承受或只承受轴向载荷,其接触角α为45°~90°。
(2)按滚动轴承滚动体形状,滚动轴承可分为球轴承和滚子轴承,其中滚子轴承又分为圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等。
(3)按滚动轴承工作时能否调心,滚动轴承可分为刚性轴承和调心轴承。
常用滚动轴承类型、结构简图和性能特点见表5-2-1。
表5-2-1 常用滚动轴承类型、结构简图和性能特点
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(四)滚动轴承的代号
滚动轴承的类型和尺寸繁多,为了方便生产、设计和使用,对滚动轴承的类型、结构、精度和技术要求等采用代号进行表示。滚动轴承的代号通常印在该轴承的端面上,由数字和字母组成,表示其类型、结构和内径等。滚动轴承代号由前置代号、基本代号和后置代号组成,见表5-2-2。
(1)前置代号。前置代号表示成套轴承的分部件,在基本代号前面用字母表示。
(2)基本代号由轴承类型代号、尺寸系列代号和内径代号构成。
表5-2-2 滚动轴承代号的构成
① 类型代号。轴承的类型代号见表5-2-3。(www.xing528.com)
② 尺寸系列代号。尺寸系列代号包括宽度系列代号和直径系列代号。宽度系列表示轴承的内径外径相同,宽度不同,常用代号有0(窄)、1(正常)、2(宽)、3、4、5、6(特宽)等。若宽度系列代号为零的时候,可以省略不写,调心滚子轴承和圆锥滚子轴承不能省略。直径系列表示同一内径不同的外径,常用代号有0、1(特轻)、2(轻)、3(中)、4(重)等。
表5-2-3 轴承的类型代号
③ 内径代号。轴承内径代号表示轴承公称内径,一般由两位数字表示,并紧接在尺寸系列代号之后标写,其表示方法见表5-2-4。
表5-2-4 轴承内径代号
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(3)后置代号。后置代号表示轴承在结构形状、尺寸公差、技术要求等方面的改变,在基本代号的后面用字母或字母加数字表示,为补充说明代号。
轴承内部结构:如C、AC、B分别表示内部接触角α=15°、25°、40°。
轴承公差等级:其精度顺序为/P0、/P6、/P6X、/P5、/P4、/P2。其中,/P2级为高精度,/P0级为普通级,不标出。
轴承游隙:/C1、/C2、/C0、/C3、/C4、/C5,依次递增。/C0为常用的基本组,不标出。
滚动轴承代号示例如图5-2-11和图5-2-12所示。
图5-2-11 深沟球轴承代号
图5-2-12 圆锥滚子轴承代号
(五)滚动轴承类型的选择
正确选择滚动轴承的类型应考虑以下因素。
1. 按载荷的大小、方向
(1)载荷大小。轴承所受载荷的大小、方向是选择轴承类型的主要依据。通常,球轴承主要元件间的接触是点接触,适合中小载荷及载荷波动较小的场合;滚子轴承主要元件的接触是线接触,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,一般选推力轴承;若轴承承受纯径向载荷,一般选深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承;同时承受径向载荷和轴向载荷时,选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承;当轴向载荷比径向载荷大得多时,使用深沟球轴承和推力轴承的组合。
2. 按轴承的转速
轴承转速较高、载荷较小或旋转精度要求较高时,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。
3. 按轴承的调心性能
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反生偏斜。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。
4. 按轴承的装调性能
当轴承没有剖分面而必须沿轴向安装或拆卸轴承部件时应优先选用内圈、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,为便于拆装,可选用其内圈孔为圆锥孔的轴承。
5. 按经济性
在满足使用要求情况下,尽量选用价格低廉的轴承,以降低成本。
一般普通结构的轴承比特殊结构的轴承便宜,球轴承比滚子轴承便宜,精度低的轴承比精度高的轴承便宜。
【思考】
滚动轴承利用滚动体和内外圈的相对运动,实现了轴承的滑动摩擦向滚动摩擦的转变,大大降低了磨损,从重载车轮轴和机床主轴到精密的钟表零件,滚动轴承都得到了广泛的应用。滚动轴承的这种特殊结构是不是很奇妙呢?那你知道滚动轴承是谁发明的吗?请查一下资料来感受一下科学家勇于探索的钻研精神。
【实践操作】
你能识别轴承代号6206、7312AC、51410/P6及71908/P5的含义吗?如果让你给城轨车辆牵引电动机轴选轴承,你会怎么选?
【任务测评】
1. 滑动轴承按结构分有哪几种类型?各有什么特点?
2. 滚动轴承相对于滑动轴承有哪些优缺点?
3. 滚动轴承代号由哪几部分组成?其中基本代号用来表示轴承的哪些特征?
4. 滚动轴承的选择应考虑哪些因素?如果只承受径向载荷,且载荷较大时一般选用什么轴承?
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