轴承配置和轴向限位的方案确定

在轴承类型基本选择后，应考虑轴两端轴承的配置方案及相应的限位结构。若所设计的轴为主轴，由于主轴前端承担着主要的工作载荷，因而主轴前端轴承的额定载荷、刚度、精度比主轴后轴承或其他传动轴的轴承要高。

轴的支承一般都是前、后两支承结构，少数重载或长轴也有采用三支承的。采用三支承的轴，由于存在不可避免的轴承支座孔间的同轴度误差和轴与支座孔的同轴度误差等造成的过定位问题，故中间支承常作成浮动支承，即在中间支承的轴承外圈与轴承座孔间留有一定间隙，作为轴的辅助支承使用，实质上仍为双支承结构。

轴承的配置，包括选择两端轴承的类型（考虑载荷大小、方向、轴承极限转速、轴承的限位功能、调心功能和刚度等）和确定轴的径向、轴向限位要求。轴承类型的选择在本章2.1节中已说明，轴的径向限位只要选用向心轴承装入轴承座孔便可限定，轴的轴向位置则需由轴承的不同限位方法确定。

轴的轴向位置是通过轴承的不同限位安装结构来限定的，轴承的限位安装结构有如下三种：

1）单轴向限位。只限定轴在一个方向的轴向位移，只承载一个方向的轴向力。

2）双轴向限位。限定轴在两个轴向上的位移，承载两个方向的轴向力。双向限位可配置一个轴承或两个轴承，为了轴承拆装方便，双向限位的轴承安装结构常采用轴承套。

3）游动支承。只承载径向力而轴向可在两个方向游动的轴，在轴向不定位。采用游动支承时，若支承用内、外圈不可分离的轴承，则可采用轴承内圈在轴向双向固定，外圈在轴承座孔中自由移动，或采用轴承外圈在轴承座孔中双向固定，轴承内圈在轴上自由游动。采用圆柱滚子轴承作为游动支承时，需考虑双向固定的内圈或外圈在轴向位置可以调整的结构，以补偿加工、装配误差影响外圈或内圈的游动空间。

单轴向、双轴向限位和游动支承的轴承安装结构见表4.2-3。

表4.2-3 单轴向、双轴向限位和游动支承的轴承安装结构

（续）

三种轴向限位的轴承组合结构示例如图4.2-1～图4.2-3所示。

图4.2-1 单向限位支承组合结构示例

图4.2-1所示为轴在两个方向的轴向限位组合结构。图4.2-1a所示为采用两个深沟球轴承的结构，适用于主要承载径向载荷而轴向载荷较小，轴的少量轴向位移不影响传动和轴的工作功能时，此时轴承外圈与轴承座孔配合应较松，且轴承端面与端盖应留有0.5～1mm的间隙，以备轴运转后发热伸长。图4.2-1b所示为采用两个调心滚子轴承的结构，可以承受较大的径向载荷和小的轴向载荷，用于承受较大的径向载荷而基本上没有轴向载荷的一般传动轴。此时轴颈与轴承内圈的配合不能太紧，在轴肩与内圈间留有轴运转后受热伸长的少量间隙。图4.2-1c所示为轴两端采用一对角接触球轴承，用于径向和轴向均有较大载荷时，端盖与轴承外圈应有少量间隙，对于高速而轴向载荷很小的轴（如磨床砂轮轴），为了使角接触轴承有高旋转精度，应在端盖上加设弹簧压紧外圈，使轴在受热后既能伸长又能消除轴承的间隙。

图4.2-2 双向限位支承的结构示例

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图4.2-3 游动支承结构示例

图4.2-2所示为轴一端固定、一端游动的支承结构，轴承在一端限定了轴在两个轴向的位移，限位端可安装一个轴承，也可安装两个相同或不同的轴承。游动端可用深沟球轴承、调心轴承，也可用内、外圈可分离的圆柱滚子轴承。图4.2-2a所示，左端为采用深沟球轴承的固定支承，右端为内圈无挡边圆柱滚子轴承的游动支承，可承载较大的径向载荷和较小的轴向载荷；如图4.2-2b所示，左端为成对安装的圆锥滚子轴承，右端为外圈无挡边的圆柱滚子轴承的游动支承，可同时承载大的径向载荷和较大的轴向载荷；如图4.2-2c所示，左端为固定限位端，用一个深沟球轴承和一个圆柱滚子轴承，游动端为内圈无挡边圆柱滚子轴承，可承载较大的径向载荷和较小的轴向载荷。

图4.2-3所示为轴在双轴向均可游动的支承，两端的圆柱滚子轴承的外圈固定，内圈与轴一起可相对于外圈左右游动。例如：在人字齿轮传动中，如果大的人字齿轮轴在两个轴向已限定移动，则可能会由于加工、安装误差，使小的人字齿轮无法与大的人字齿轮对中啮合，这时通过轴承的两个方向的游动，可使人字齿轮副自动对中啮合。

轴的限位结构除了轴向定位外，有时还必须具有轴向调整功能。轴向位置调整常常是为了配合两轴间相啮合传动件的需要。

轴两端的轴承配置方案，除了上述示例外还有多种。常见的轴承配置方案见表4.2-4，方案示意图中的符号说明见表4.2-5。

表4.2-4 常见的轴承配置方案

（续）

表4.2-5 常见的轴承配置方案示意图符号说明

可同时承载径向和轴向载荷的角接触球轴承和圆锥轴承，选配时需成对安装。角接触球轴承的安装排列方式有三种，如图4.2-4所示。

图4.2-4 角接触球轴承成对安装的三种排列方式

a）背对背 b）面对面 c）串联

图4.2-4a所示为背对背安装（两轴承的外圈以宽端面相对）。此时，两轴承的支承力的作用点落在两轴承的安装跨距之外，支承力的跨距大。若轴端为悬臂轴，则悬臂轴的支承力矩的力臂长，刚性好。当轴受热伸长时，两轴承的游隙增大，轴承不会咬紧卡死，若轴承已有预紧，则轴受热伸长时其预紧量减少。此安装方式使用广泛。

图4.2-4b所示为面对面安装（两轴承的外圈以窄端面相对）。此时，两轴承的支承力的作用点落在两轴承的安装跨距之内。这种排列方式安装、固定、拆卸方便，主要用于短轴和发热温升不大的场合，但要给轴承留有轴向游动的适量游隙（游隙不宜大，否则轴承接触过松影响旋转精度）。

图4.2-4c所示为串联安装方式（两轴承的宽、窄端安装方向相同），用于轴向力较大，需由多个轴承同时承载时。此时，各轴承的支承力作用点落在轴承的同一侧。采用此种结构需注意调整好两轴承内、外圈的相对距离，使两轴承均匀受力，以免只有一个轴承起作用。图4.2-4c所示结构中，通过调整两轴承中间内、外垫圈的厚度（宽度）差，可使两轴承同时均匀受力。