滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦,从而减少摩擦损失的一种精密机械元件,其作用是支承轴及轴上的零件并保持其有效运转,轴承的基本结构和外形尺寸已高度标准化和系列化,广泛使用在各种机器和仪器中。滚动轴承由专业工厂按国家标准成批生产,在机械设计中主要是根据工作条件解决两个方面的问题:一是选用合适的滚动轴承类型及尺寸;二是进行滚动轴承的组合配置设计,合理解决其固定、配合、装拆、调整、润滑和密封等问题。
滚动轴承的基本结构如图9-1所示,一般由内圈、外圈、滚动体、保持架四部分组成。内圈装在轴颈上,外圈装在轴承座孔内,通常情况下,内圈随轴颈回转,外圈固定不动,也有外圈旋转、内圈固定的应用,滚动体借助于保持架均匀分布在内圈和外圈之间,它使相对运动表面间的滑动摩擦变为滚动摩擦,滚动体的形状、大小、数量对滚动轴承的承载能力和极限转速有很大影响。滚动体常用的类型有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子、球面滚子和非对称球面滚子等,如图9-2所示。保持架可将滚动体均匀地隔开,避免其因直接接触而产生摩擦和磨损。
图9-1 滚动轴承的基本结构
图9-2 常用滚动体
为了满足使用中的不同需要,滚动轴承在其基本结构的基础上形成派生结构,会增加或减少一些零件,如无内圈或无外圈轴承,带润滑脂及防尘盖或密封圈的自润滑密封轴承等。(www.xing528.com)
滚动轴承的内外圈和滚动体材料一般为高碳铬轴承钢,如GCr15、GCr15SiMn,其强度高、耐磨性好,经热处理后硬度应不低于60~65 HRC。保持架一般选用较软材料制造,常用低碳钢板冲压成型或工程塑料注塑成型;实体机加工保持架常选用铜合金、铝合金或工程塑料等材料。
与滑动轴承相比,滚动轴承具有摩擦阻力小、效率高、启动灵敏、润滑简便、易于互换等优点,应用十分广泛。其缺点是抗冲击能力较差,高速重载时寿命低及噪声和振动较大。随着科技的发展和机械产品对速度、尺寸、精度等提出更高要求,满足特殊要求的新型轴承不断出现,如精密轴承、直线滚动轴承、交叉滚子轴承等,广泛应用于数控机床、机器人等现代设备中。
滚动轴承在基本结构和外形尺寸上是标准件,由专业轴承工厂批量生产,虽然不需要自行设计,但在选择使用时研究轴承的载荷、温度、转速、润滑、安装配合和环境条件,并进行合理配置和优化也非常重要,相同型号轴承的精度、游隙、保持架类型、密封结构、润滑脂种类等,对轴承的运转性能和使用效果有很大差别,因此在机械设计工作中,学习轴承知识、研究轴承应用技术,对发挥轴承最优性能具有重要意义。
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