滾動(dòng)軸承基本知識(shí)入門

第7章

滾動(dòng)軸承第7章

滾動(dòng)軸承

教學(xué)基本要求1.了解滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、材料、特點(diǎn)和應(yīng)用；2.掌握滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)和選擇；3.掌握滾動(dòng)軸承的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及校核計(jì)算方法；4.能正確進(jìn)行滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)。

重點(diǎn)與難點(diǎn)

1.滾動(dòng)軸承的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及滾動(dòng)軸承的選擇；2.角接觸球軸承和圓錐滾子軸承軸向載荷的計(jì)算以及滾動(dòng)軸承基本額定壽命的計(jì)算；3.滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)。

軸承是支承軸頸的部件，有時(shí)也用來支承軸上的回轉(zhuǎn)零件。根據(jù)其工作時(shí)接觸面間的摩擦性質(zhì)，分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩大類。本章只討論滾動(dòng)軸承。

7.1

概述

滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)的內(nèi)容一般為：①根據(jù)工作條件合理選用滾動(dòng)軸承的類型和尺寸，驗(yàn)算軸承的承載能力；②綜合考慮滾動(dòng)軸承的定位、裝拆、調(diào)整、潤(rùn)滑和密封等問題，進(jìn)行軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。7.1.1滾動(dòng)軸承的構(gòu)造

1-內(nèi)圈2-外圈3-滾動(dòng)體4-保持架滾動(dòng)軸承通常由內(nèi)圈1、外圈2、滾動(dòng)體3和保持架4組成。滾動(dòng)體是滾動(dòng)軸承中不可缺少的重要元件。內(nèi)圈與軸頸配合，外圈與軸承座配合。

外圈內(nèi)圈滾動(dòng)體保持架7.1.2軸承的材料

軸承內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體的材料應(yīng)具有較高的接觸疲勞強(qiáng)度和硬度、良好的耐磨性和沖擊韌性。一般用特殊軸承鋼如GCr15、GCr15SiMn等制造，熱處理后硬度一般不低于60HRC，工作表面要求磨削和拋光。由于一般軸承的這些元件都經(jīng)過150℃的回火處理，所以通常當(dāng)軸承的工作溫度不高于120℃時(shí)，零件的硬度不會(huì)下降。保持架可以是用低碳鋼薄板沖壓結(jié)構(gòu)，也可以是實(shí)體式結(jié)構(gòu)。沖壓結(jié)構(gòu)保持架生產(chǎn)率高，價(jià)格便宜，但制造精度差，保持架與滾動(dòng)體之間的間隙較大。實(shí)體保持架可以使用銅合金，鋁合金，塑料，樹脂等材料制成，金屬材料實(shí)體保持架須經(jīng)切削加工，價(jià)格較高，由于形狀準(zhǔn)確，與滾動(dòng)體配合良好，因而性能較好。7.1.3滾動(dòng)軸承的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用

與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的主要優(yōu)點(diǎn)是：摩擦力矩和發(fā)熱較小，在通常的速度范圍內(nèi)，摩擦力矩很少隨速度而改變；啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩比滑動(dòng)軸承??；消耗潤(rùn)滑劑少，便于密封，易于維護(hù)；大大地減少了有色金屬的消耗；軸承單位寬度的承載能力較大；標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成批生產(chǎn)，成本較低。

滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)是：接觸應(yīng)力高，承受沖擊載荷的能力較差，高速重載荷下軸承的壽命較低；徑向尺寸比滑動(dòng)軸承大；減振性能比滑動(dòng)軸承差，工作時(shí)振動(dòng)和噪音較大；小批生產(chǎn)特殊的滾動(dòng)軸承時(shí)成本較高。

滾動(dòng)軸承在海上鉆井平臺(tái)上的應(yīng)用滾動(dòng)軸承在火車車輪軸中的應(yīng)用滾動(dòng)軸承在減速器中的應(yīng)用7.2

滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)和選擇7.2.1滾動(dòng)軸承的主要類型、性能與特點(diǎn)

公稱接觸角a公稱接觸角是滾動(dòng)軸承的一個(gè)主要參數(shù)，它是指滾動(dòng)軸承中滾動(dòng)體與外圈接觸處的法線和垂直于軸承軸心線的平面間的夾角，用α表示。

注意：公稱接觸角越大，滾動(dòng)軸承承受軸向載荷的能力越大。按軸承所能承受的載荷方向或公稱接觸角a的不同分按滾動(dòng)體形狀分球軸承和滾子軸承球軸承滾子軸承常用滾動(dòng)軸承的類型及結(jié)構(gòu)（表7-1）

7.2.2滾動(dòng)軸承的代號(hào)

國(guó)標(biāo)GB/T272—93規(guī)定滾動(dòng)軸承代號(hào)由三部分組成：前置代號(hào)基本代號(hào)后置代號(hào)滾動(dòng)軸承代號(hào)的構(gòu)成前置代號(hào)基本代號(hào)后置代號(hào)軸承分部件代號(hào)五四三二一內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)密封和防塵結(jié)構(gòu)代號(hào)保持架及其材料代號(hào)特殊軸承材料代號(hào)公差等級(jí)代號(hào)游隙代號(hào)多軸承配置代號(hào)其他代號(hào)類型代號(hào)尺寸系列代號(hào)內(nèi)徑系列代號(hào)寬度系列代號(hào)直徑系列代號(hào)1.基本代號(hào)表示軸承的基本類型、結(jié)構(gòu)和尺寸，是軸承代號(hào)的基礎(chǔ)。包括：1）類型代號(hào)用數(shù)字或字母表示不同類型的軸承，見下表。

2）尺寸系列代號(hào)由兩位數(shù)字組成。前一位數(shù)字表示寬度系列（向心軸承）或高度系列（推力軸承），后一位數(shù)字表示直徑系列。寬度系列或高度系列是指結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑和直徑系列都相同的軸承，在寬度或高度方面的變化系列。

直徑系列的對(duì)比圖

向心軸承尺寸系列圖表0窄1正常2寬3特寬4特寬5特寬6特寬7超特輕--17--37------8超輕081828384858689超輕091929394959690特輕001020304050601特輕011121314151612輕021222324252623中03132333----634重04--24--------寬度系列代號(hào)直徑系列代號(hào)0系列（窄系列）多數(shù)可省略，圓錐滾子軸承不能省略。

3）內(nèi)徑代號(hào)基本代號(hào)舉例2.前置代號(hào)3.后置代號(hào)

后置代號(hào):用字母和數(shù)字表示——軸承的結(jié)構(gòu)、公差、游隙及材料的特殊要求等1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)

C、AC、B——角接觸球軸承的公稱接觸角2）軸承的公差等級(jí)

精度高————————————→低

代號(hào)/P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0

公差等級(jí)24566X0—普通級(jí)可省略

3）軸承的徑向游隙1組2組0組3組4組5組(徑向游隙由小到大)/C1/C2/C3/C4/C5表示

4）軸承的配置代號(hào)a)面對(duì)面b)背對(duì)背c)串聯(lián)

7.2.3滾動(dòng)軸承的選擇

滾動(dòng)軸承的選擇內(nèi)容滾動(dòng)軸承的選擇包括：軸承類型、尺寸系列、內(nèi)徑和公差等級(jí)等的選擇。類型的選擇是指從具體使用條件出發(fā)，結(jié)合軸承本身的特點(diǎn)，經(jīng)過分析比較，選出比較合適的類型和型號(hào)。類型的選擇1.滾動(dòng)軸承類型的選擇原則1）轉(zhuǎn)速較高，載荷不大，旋轉(zhuǎn)精度又有較高要求時(shí)，宜用點(diǎn)接觸的單列向心球軸承或向心角接觸球軸承。滾子軸承多用于轉(zhuǎn)速不太高、載荷較大的場(chǎng)合。2）有沖擊載荷時(shí)，宜用滾子軸承。3）徑向和軸向載荷都較大，轉(zhuǎn)速又高，宜用向心角接觸球軸承；轉(zhuǎn)速不太高，則可用圓錐滾子軸承；當(dāng)軸向載荷比徑向載荷大得多時(shí)，且轉(zhuǎn)速不太高，一個(gè)支點(diǎn)上可用兩種不同類型的軸承組合，例如推力軸承和向心球軸承組合，以分別承受軸向載荷和徑向載荷。4）當(dāng)要求支承有較大剛度時(shí)，宜用滾子軸承；5）支點(diǎn)跨距大，軸的彎曲變形較大時(shí)，可選用調(diào)心軸承；6）從價(jià)格上考慮，一般來說，球軸承比滾子軸承便宜。直徑系列：選輕系列或中系列寬度系列：正常系列公差等級(jí)：選０級(jí)優(yōu)先考慮用普通公差等級(jí)的軸承2.尺寸系列、內(nèi)徑的選擇7.3滾動(dòng)軸承的受力分析、失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則

7.3.1受力分析

1.向心軸承的載荷分布載荷通過軸頸作用于軸承內(nèi)圈，假設(shè)軸承內(nèi)外圈在載荷的作用下保持原有形狀，在載荷的作用下內(nèi)圈相對(duì)于外圈在載荷作用方向上位移為δ，上半圈的滾動(dòng)體仍然不受力，下半圈的滾動(dòng)體與內(nèi)外圈的接觸點(diǎn)處發(fā)生接觸變形δi。當(dāng)滾動(dòng)體在不同位置與座圈接觸時(shí)，由于變形量不同，因而接觸載荷也不同。根據(jù)力的平衡條件可求出受載最大的滾動(dòng)體所受的載荷為

軸承工作時(shí)，滾動(dòng)體上一點(diǎn)當(dāng)進(jìn)入接觸區(qū)時(shí)開始受載荷，應(yīng)力從零開始逐漸增大到最大值，這個(gè)最大值與載荷正比，當(dāng)接觸區(qū)離開該點(diǎn)后該點(diǎn)受力為零，直到滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)到下一次的接觸位置，滾動(dòng)體上的該點(diǎn)又一次開始受力，但是這一次的接觸位置改變了，載荷不同了，因而最大接觸應(yīng)力也不同了。滾動(dòng)體上一點(diǎn)的受力變化情況如上圖所示，固定座圈上一點(diǎn)(中心線以下)處的受力如下圖所示，座圈上的不同點(diǎn)處的最大應(yīng)力值不同。2.軸承元件上載荷及應(yīng)力的變化

軸承工作時(shí)軸承元件上載荷與應(yīng)力的變化

滾動(dòng)體——不穩(wěn)定脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力

固定套圈——穩(wěn)定的脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力

7.3.2滾動(dòng)軸承的失效形式

1.

疲勞點(diǎn)蝕2.

塑性變形3.

磨損其它還有銹蝕、電腐蝕和由于操作、維護(hù)不當(dāng)而引起的元件破裂等失效形式。4.

膠合滾動(dòng)軸承工作過程中，滾動(dòng)體和內(nèi)、外圈滾道分別受到脈動(dòng)循環(huán)交變應(yīng)力的作用。在載荷的反復(fù)作用下，首先在表面下一定深度處產(chǎn)生疲勞裂紋，繼而擴(kuò)展到接觸表面，形成疲勞點(diǎn)蝕，使軸承不能正常工作。通常，疲勞點(diǎn)蝕是滾動(dòng)軸承的主要失效形式。1．疲勞點(diǎn)蝕疲勞點(diǎn)蝕的形成疲勞點(diǎn)蝕的實(shí)例疲勞點(diǎn)蝕的實(shí)例當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很低或間歇擺動(dòng)時(shí)，一般不會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞。但在很大的靜載荷或沖擊載荷作用下，會(huì)使軸承滾道和滾動(dòng)體接觸處產(chǎn)生永久變形（滾道表面形成塑性變形凹坑），而使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和噪聲，運(yùn)轉(zhuǎn)精度的下降，以至軸承不能正常工作。2．塑性變形塑性變形實(shí)例磨粒磨損滾動(dòng)軸承在密封不可靠以及多塵的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下工作時(shí)，容易發(fā)生磨粒磨損。3.磨損4.膠合通常在滾動(dòng)體和套圈之間，特別是滾動(dòng)體和保持架之間有滑動(dòng)摩擦，如果潤(rùn)滑不充分，發(fā)熱嚴(yán)重時(shí)，可能使?jié)L動(dòng)體回火，甚至產(chǎn)生膠合現(xiàn)象。轉(zhuǎn)速越高，發(fā)熱越大，發(fā)生膠合的可能性就越高。內(nèi)、外圈破裂實(shí)例7.3.3滾動(dòng)軸承的計(jì)算準(zhǔn)則

1）一般，在正常安裝和維護(hù)下，轉(zhuǎn)速較高的軸承主要失效形式是疲勞點(diǎn)蝕，需進(jìn)行壽命計(jì)算。2）高速軸承除要進(jìn)行壽命計(jì)算外，還需使其轉(zhuǎn)速不得超過極限轉(zhuǎn)速。3）對(duì)于緩慢擺動(dòng)或低速回轉(zhuǎn)的軸承，一般是塑性變形失效，需進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。7.4.1滾動(dòng)軸承的基本額定壽命計(jì)算

一些基本概念：

滾動(dòng)軸承的壽命

滾動(dòng)軸承的基本額定壽命

滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷

滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷7.4滾動(dòng)軸承的校核計(jì)算1.基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷滾動(dòng)軸承的壽命：軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)，或在一定轉(zhuǎn)速下的總工作小時(shí)數(shù)。軸承壽命相當(dāng)離散，應(yīng)與一定的可靠度相聯(lián)系。滾動(dòng)軸承的基本額定壽命：一批型號(hào)相同的軸承在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，有10％的軸承產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕前的總轉(zhuǎn)數(shù)或在一定轉(zhuǎn)速下的總工作小時(shí)數(shù)。即可靠度為90%（失效概率為10%）時(shí)軸承的壽命?；绢~定動(dòng)載荷滾動(dòng)軸承的基本額定壽命與所受載荷的大小有關(guān)，載荷越大，軸承的基本額定壽命越短。實(shí)驗(yàn)條件：對(duì)于向心軸承，是一個(gè)方向、大小恒定的徑向載荷，稱徑向基本額定動(dòng)載荷，用Cr表示。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：軸承的基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷值，稱為軸承的基本額定動(dòng)載荷，用C表示。對(duì)于推力軸承，是一個(gè)恒定的中心軸向載荷，稱軸向基本額定動(dòng)載荷，用Ca表示。2.滾動(dòng)軸承基本額定壽命計(jì)算實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)于相同型號(hào)的軸承，在不同的載荷P1、P2、P3、……作用下，若軸承的額定壽命為L(zhǎng)1、L2、L3、……，則：壽命計(jì)算公式的推導(dǎo)當(dāng)L10=1（106轉(zhuǎn)）時(shí)，其對(duì)應(yīng)的載荷為基本額定動(dòng)載荷C（N）于是可得：(106)(h)公式修正引入溫度修正系數(shù)ft，則可得壽命的修正公式：如P和n已知，該軸承的預(yù)期壽命已定，則可得滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)公式：(h)3.滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P以向心軸承為例，它的額定動(dòng)載荷Cr值是在受純徑向載荷條件下確定的。折算后的當(dāng)量動(dòng)載荷是一個(gè)假想載荷，在這個(gè)載荷作用下，軸承的壽命與實(shí)際載荷作用下的壽命相同，這種折算后的載荷稱為當(dāng)量動(dòng)載荷。假設(shè)作用在軸承上的實(shí)際載荷并非純徑向載荷，還有軸向載荷。為了與基本額定動(dòng)載荷在相同載荷條件下進(jìn)行比較，在計(jì)算軸承壽命時(shí)，應(yīng)將實(shí)際載荷折算成當(dāng)量動(dòng)載荷。

當(dāng)量動(dòng)載荷P對(duì)于向心軸承，是一個(gè)方向、大小恒定的徑向載荷，稱徑向當(dāng)量動(dòng)載荷，用P表示。對(duì)于推力軸承，是一個(gè)恒定的中心軸向載荷，稱軸向當(dāng)量動(dòng)載荷，用P表示。當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算的統(tǒng)一表示常用軸承的X、Y值查取表7-9

上式求得的當(dāng)量動(dòng)載荷只是一個(gè)理論值。實(shí)際上，在許多支承中還會(huì)出現(xiàn)一些附加載荷，如沖擊力、慣性力以及軸撓曲或軸承座變形產(chǎn)生的附加力等等，這些因素很難從理論上精確計(jì)算。為了計(jì)及這些影響，應(yīng)對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷乘上一個(gè)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定的載荷系數(shù)

小節(jié)一（校核軸承過程）根據(jù)已知軸承從手冊(cè)中查取有關(guān)數(shù)據(jù)，比如C計(jì)算軸承所受的載荷（Fa、Fr）計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷（P）確定X、Y比較軸承實(shí)際壽命與預(yù)期壽命小節(jié)二（選擇軸承過程）根據(jù)C值從手冊(cè)中查取合適大小的軸承計(jì)算軸承所受的載荷（Fa、Fr）計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷（P）確定X、Y選擇軸承類型，估計(jì)所需軸承的預(yù)期壽命Lhˊ

深溝球軸承的軸向載荷Fa的計(jì)算由外界作用在軸上的總的軸向力FA決定

FA所指向的軸承承擔(dān)全部軸向力另一軸承承擔(dān)的軸向力為零4.角接觸軸承的軸向載荷的計(jì)算

角接觸軸承由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，支承面與軸線成一接觸角，因此，在承受徑向載荷Fr時(shí)要產(chǎn)生內(nèi)部軸向力S

。

內(nèi)部軸向力S

等于軸承承受載荷的各滾動(dòng)體產(chǎn)生的軸向分力之和。

a)正裝b)反裝

角接觸球軸承兩種不同的安裝方式

適合于傳動(dòng)零件位于兩支承之間

適合于傳動(dòng)零件處于外伸端內(nèi)部軸向力方向的判斷

不同的安裝方式所產(chǎn)生的內(nèi)部軸向力S的方向不同，但其方向總是由軸承外圈的寬邊一端指向窄邊一端，有迫使軸承內(nèi)圈與外圈脫開的趨勢(shì)。

內(nèi)部軸向力大小的計(jì)算見表7-11內(nèi)部軸向力的的影響①

在使用時(shí)，須成對(duì)使用，反向安裝（分正裝和反裝）。②

在計(jì)算軸向載荷時(shí)，除了考慮作用在軸上的外部軸向力外，還必須把內(nèi)部軸向力考慮進(jìn)去。實(shí)際軸承所受軸向載荷Fa的確定

1）若則軸有向右運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，此時(shí)軸承Ⅱ被壓緊，為保持軸的平衡，軸承Ⅱ?qū)⑹艿揭粋€(gè)向左的平衡反力

。S2+S2′就是作用在軸承Ⅱ上的軸向力Fa2；而軸承Ⅰ無影響。故： 2）若軸承Ⅰ被壓緊，軸承Ⅱ

被放松故：總結(jié)通過上述分析，可以歸納出向心角接觸軸承軸向力的計(jì)算方法：1）根據(jù)軸承的安裝方式及軸承類型,確定軸承的內(nèi)部軸向力的方向和大小;2)確定作用于軸上的軸向外載荷的合力的大小和方向;3)判明軸上全部軸向載荷的合力指向，再根據(jù)軸承的布置方式判定被“壓緊”和“放松”的軸承；4）“壓緊”端軸承的軸向力等于除本身內(nèi)部軸向力外，軸上其他所有軸向力的代數(shù)和；5）“放松”端軸承的軸向力等于本身的內(nèi)部軸向力。如圖所示，一對(duì)7306AC型角接觸球軸承面對(duì)面布置（正裝）。已知：Fr1=3000N，F(xiàn)r2=1000N，F(xiàn)A=500N。問：哪個(gè)軸承被“壓緊”？軸承所受軸向載荷Fa1、Fa2的大小。練習(xí)練習(xí)7

.4

.2滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算是為了限制滾動(dòng)軸承在靜載荷和沖擊載荷作用下產(chǎn)生過大的塑性變形。1

.基本額定靜載荷：標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：受載最大的滾動(dòng)體與滾道接觸中心處的接觸應(yīng)力達(dá)到一定值的載荷，稱為基本額定靜載荷，用C0表示。對(duì)于向心軸承，稱徑向基本額定靜載荷，用C0r表示；對(duì)于推力軸承，稱軸向基本額定靜載荷，用C0a表示；2.按額定靜載荷選擇軸承對(duì)于工作于靜止?fàn)顟B(tài)、緩慢擺動(dòng)和低速轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承，主要是防止?jié)L動(dòng)體與滾道接觸處產(chǎn)生過大的永久變形。由于這些變形的存在，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪聲，以致軸承未能正常工作。因此應(yīng)按額定靜載荷選擇軸承尺寸，一般計(jì)算時(shí)應(yīng)滿足：軸承使用情況使用要求、載荷性質(zhì)或使用場(chǎng)合球軸承滾子軸承旋轉(zhuǎn)軸承旋轉(zhuǎn)精度及平穩(wěn)性要求較高，或受沖擊載荷1.5～22.5～4正常使用0.5～21～3.5旋轉(zhuǎn)精度及平穩(wěn)性要求較低，沒有沖擊或振動(dòng)0.5～21～3靜止或擺動(dòng)的軸承水壩閘門裝置，大型起重吊鉤（附加載荷?。?吊橋，小型起重吊鉤（附加載荷大）≥1.5～1.6靜強(qiáng)度安全系數(shù)

3.當(dāng)量靜載荷P0當(dāng)軸承上同時(shí)作用有徑向載荷和軸向載荷時(shí)，應(yīng)折合成一個(gè)當(dāng)量靜載荷，其作用方向與基本額定靜載荷相同，亦為一假象的載荷，含義與相似，在當(dāng)量靜載荷作用下，軸承受載最大的滾動(dòng)體和套圈滾道接觸中心處產(chǎn)生的接觸應(yīng)力與實(shí)際載荷作用下產(chǎn)生的接觸應(yīng)力相同。當(dāng)量靜載荷計(jì)算公式為

取兩式中計(jì)算值大者

7.4.3滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速計(jì)算滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速是指在一定的載荷和潤(rùn)滑條件下所允許的最高轉(zhuǎn)速。它與軸承的類型、尺寸、載荷、精度和游隙、潤(rùn)滑與冷卻條件、保持架的結(jié)構(gòu)與材料等因素有關(guān)。

為保證軸承能夠正常工作，除合理選擇軸承類型、尺寸外，還應(yīng)正確進(jìn)行軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。也就是要解決軸系的軸向位置固定、軸承與相關(guān)零件的配合、間隙的調(diào)整、裝拆、潤(rùn)滑和密封等幾個(gè)方面的問題。

7.5 滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.5.1軸承軸系支點(diǎn)固定雙支點(diǎn)單向固定單支點(diǎn)雙向固定兩端游動(dòng)1.雙支點(diǎn)單向固定普通工作溫度（t≤70℃）的短軸（跨距L≤400㎜）,常采用雙支點(diǎn)單向固定的型式。這種軸系結(jié)構(gòu)的兩端支點(diǎn)中的每個(gè)支點(diǎn)分別承受一個(gè)方向的軸向力，限制軸一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)支點(diǎn)合起來就限制了軸的雙向移動(dòng)。軸向力不大時(shí)，可采用深溝球軸承軸向力較大時(shí)，可選用一對(duì)角接觸球軸承如圖所示或一對(duì)圓錐滾子軸承?？紤]到軸工作時(shí)因受熱而伸長(zhǎng)，在軸承蓋與外圈端面之間應(yīng)留出0.25㎜～0.4㎜熱補(bǔ)償間隙（間隙很小，結(jié)構(gòu)圖上不必畫出），間隙或游隙的大小，常用墊片或調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)如圖所示。2.單支點(diǎn)雙向固定固定端軸承限制軸的雙向移動(dòng)，而游動(dòng)端軸承的外圈可以在座孔內(nèi)沿軸向移動(dòng)，以補(bǔ)償軸的受熱伸長(zhǎng)。適用場(chǎng)合：常用于軸較長(zhǎng)或溫差較大時(shí)的情況。所示的結(jié)構(gòu)中左支點(diǎn)為固定端，所選軸承為可以承受少量雙向軸向載荷的深溝球軸承，軸承內(nèi)、外圈均被固定，當(dāng)軸受到任何方向的軸向力時(shí)都通過這一支點(diǎn)傳遞到箱體，另一端（游動(dòng)端）也選擇深溝球軸承，但是軸承只將內(nèi)圈相對(duì)于軸雙向固定，而與孔在兩個(gè)方向上均不固定，使得當(dāng)軸受熱伸長(zhǎng)時(shí)軸承外圈可相對(duì)于箱體自由移動(dòng)，不受限制，這樣，溫升不會(huì)使軸系產(chǎn)生附加軸向載荷，由于固定端使用的深溝球軸承承受軸向載荷的能力不大，所以這種軸系結(jié)構(gòu)適用于軸向載荷不大的場(chǎng)合。圖所示結(jié)構(gòu)中兩端均采用圓柱滾子軸承，通常這種軸承基本不具有軸向承載能力，但是左端的圓柱滾子軸承在內(nèi)外圈上均有擋邊，當(dāng)軸系偶爾有少量軸向力時(shí)可以依靠這些擋邊限制左支點(diǎn)軸承的雙向位置，右支點(diǎn)采用的是外圈雙向均無擋邊的圓柱滾子軸承，雖然軸承內(nèi)外圈相對(duì)于軸和孔雙向固定，但由于軸承結(jié)構(gòu)的關(guān)系，軸承內(nèi)圈可以相對(duì)于外圈自由移動(dòng)，形成游動(dòng)端，由于固定端采用基本無軸向承載能力的圓柱滾子軸承，所以這種軸系結(jié)構(gòu)適用于基本無軸向載荷（理想情況下無軸向載荷）的情況。兩端游動(dòng)的軸系結(jié)構(gòu)兩端均采用完全不具有軸承定位能力的軸承，整個(gè)軸系的軸向位置處于完全浮動(dòng)狀態(tài)。兩端游動(dòng)軸系的軸向位置在工作中是依靠傳動(dòng)零件確定的，一般這種軸系結(jié)構(gòu)應(yīng)用在雙斜齒輪軸系或人字齒輪軸系中。3.兩端游動(dòng)在人字齒輪傳動(dòng)中，為避免人字齒輪兩半齒圈受力不勻或卡住，常將小齒輪做成可以兩端游動(dòng)的軸系結(jié)構(gòu)，如圖中左、右兩端的軸承均不限制軸的軸向游動(dòng)。這種軸系的傳動(dòng)零件具有雙向軸向定位能力，如果軸承也具有軸向定位能力則構(gòu)成過定位的軸系，這是不允許的。特殊情況下使用。7.5.2滾動(dòng)軸承的軸向定位和緊固軸承內(nèi)圈的固定軸承外圈的固定a)軸端擋圈b)圓螺母c)軸用彈性擋圈d)緊定套軸承內(nèi)圈的固定結(jié)構(gòu)a)凸肩與孔用彈性擋圈b)止動(dòng)卡環(huán)c)凸肩與軸承端蓋d)螺紋環(huán)軸承外圈的固定結(jié)構(gòu)7.5.3軸承游隙和軸上零件位置的調(diào)整軸承游隙的大小對(duì)軸承的壽命、效率、旋轉(zhuǎn)精度、溫升及噪聲等都有很大的影響。游隙過大，則軸承的旋轉(zhuǎn)精度降低，噪聲增大；游隙過小，則由于軸的熱膨脹使軸承受的載荷加大，壽命縮短，效率降低。因此，軸承組合裝配時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際的工作狀況適當(dāng)?shù)卣{(diào)整游隙，并從結(jié)構(gòu)上保證能方便地進(jìn)行調(diào)整。

通過改變軸承蓋與箱體之間的墊片厚度來實(shí)現(xiàn)的。裝配中首先在不裝墊片的情況下測(cè)量端蓋與箱體之間的間隙，將這個(gè)間隙與軸系所需的工作游隙相加，就是所需的墊片總厚度。

裝配時(shí)的調(diào)整軸向間隙是靠軸上的圓螺母來調(diào)整的，操作不甚方便，且螺紋為應(yīng)力集中源，削弱了軸的強(qiáng)度。

所示為嵌入式軸承端蓋結(jié)構(gòu)，在端蓋與軸承之間有一墊圈，在裝配中可以通過調(diào)整（或選配）這一墊圈的厚度實(shí)現(xiàn)正確的軸向間隙。

工作中的調(diào)整實(shí)際機(jī)器在工作中會(huì)由于磨損使軸系的軸向間隙發(fā)生變化，所以需要在使用過程中不斷對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，以補(bǔ)償磨損造成的間隙變化，保持正確的軸向間隙。通過螺釘進(jìn)行調(diào)整，通過螺母實(shí)現(xiàn)防松。軸系的軸承間隙通過改變套杯與端蓋之間的墊片1厚度來調(diào)整，節(jié)錐點(diǎn)位置通過改變套杯與箱體之間的墊片2厚度來調(diào)整。

7.5.4滾動(dòng)軸承的配合滾動(dòng)軸承的配合是指滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸的配合及滾動(dòng)軸承外圈與孔的配合。滾動(dòng)軸承的配合直接影響軸承的定位與固定效果，影響軸承的工作間隙。

為保證滾動(dòng)軸承能正常工作，并具有一定的旋轉(zhuǎn)精度，應(yīng)使軸承工作時(shí)具有一定的間隙。向心軸承出廠時(shí)具有原始間隙，裝配后由于內(nèi)圈與軸及外圈與孔之間的過盈使間隙變小，工作中的受力使間隙加大，由于內(nèi)圈的散熱條件比外圈差，工作溫升使間隙變小，這些因素綜合作用所形成的間隙稱為工作間隙。工作間隙的大小對(duì)滾動(dòng)軸承元件的受力，軸系的旋轉(zhuǎn)精度，軸承的壽命及溫升都有很大的影響，合理地選擇滾動(dòng)軸承的配合是改善軸承工作間隙，影響其它工作性能的重要手段。（1）由于滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)組件，只能通過改變與滾動(dòng)軸承配合的軸頸和孔的尺寸滿足配合要求，所以滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，滾動(dòng)軸承外圈與孔的配合采用基軸制。（2）通常基孔制配合中基準(zhǔn)孔的尺寸公差帶采用下偏差為零，上偏差為正值的分布，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與外圈的尺寸公差帶均采用上偏差為零，下偏差為負(fù)值的分布，所以與滾動(dòng)軸承內(nèi)圈配合的軸在采用同樣