轴承设计：轴承的配置

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一般来说，一根轴需要两个支点，每个支点可由一个或一个以上的轴承组成。合理的轴承配置应考虑轴在机器中有正确的位置、防止轴向窜动以及轴受热膨胀后不致将轴承卡死等因素。
3 f! ]1 o1 V9 b% T  I常用的轴承配置方法有以下三种：
1．双支点单向固定
这种轴承配置常用两个反向安装的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，两个轴承各限制一个方向的轴向移动，如图1、图2所示。安装时，通过调整轴承外圈（图1）或内圈（图2）的轴向位置，可使轴承达到理想的游隙或所要求的预紧程度。图1和图2所示的结构均为悬臂支承的小圆锥齿轮轴。从图中可看出，在支承距离b相同的条件下，压力中心间的距离，图1中为L1，图2中为L2，且 L1＜L2，故前者悬臂较长，支承刚性较差。在受热变形方面，因运转时轴的温度一般高于外壳的温度，轴的轴向和径向热膨胀将大于外壳的热膨胀，这时图1的结构中减小了预调的间隙，可能导致卡死，而图2的结构可以避免这种情况发生。
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图1 小圆锥齿轮轴支撑结构之一
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2 f, F8 T7 c8 G, x图2 小圆锥齿轮轴支撑结构之二深沟球轴承也可用于双支点单向固定的支承，如图3所示。这种轴承在安装时，通过调整端盖端面与外壳之间垫片的厚度，使轴承外圈与端盖之间留有十分之几毫米的轴向间隙，以适当补偿轴受热伸长。由于轴向间隙的存在，这种支承不能作精确的轴向定位。由于轴向间隙不能过大（避免在交变的轴向力作用下轴来回窜动），因此这种支承不能用于工作温度较高的场合。
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图3 采用深沟球轴承的双支点各单向固定2.单支点双向固定
7 g; E- K; `5 ]$ V0 T对于跨距较大（如大于350mm）且工作温度较高的轴，其热伸长量大，应采用一支点双向固定，另一支点游动的支承结构。作为固定支承的轴承，应能承受双向轴向载荷，故内外圈在轴向都要固定。作为补偿轴的热膨胀的游动支承，若使用的是内外圈不可分离型轴承，只需固定内圈，其外留在座孔内应可以轴向游动，如图A所示；若使用的是可分离型的圆柱浪子轴承或滚针轴承，则内外圈都要固定，如图B所示。当轴向载荷较大时，作为固定的支点可以采用向心轴承和推力轴承组合在一起的结构，如图C所示；也可以采用两个角接触球轴承（或圆锥滚子轴承）“背对背”或“面对面”组合在一起的结构，如图D所示（左端两轴承“面对面”安装）。


+ g: S* G7 z6 F) [图C 一端固定、一端游动支撑方案之三
3.两端游动支承
9 \! J) o! N/ a( P; W9 i' S+ V对于一对人字齿轮轴，由于人字齿轮本身的相互轴向阳位作用，它们的轴承内外圈的轴向紧固应设计成只保证其中一根轴相对机座有固定的轴向位置，而另一根轴上的两个轴承都必须是游动的，以防止齿轮卡死或人字齿的两侧受力不均匀。
" l* U1 O& M8 m轴承游隙及轴上零件位置的调整
前面图1、图C中的右支点及图D中的左支点，轴承的游隙和预紧是靠端盖下的垫片来调整的，这样比较方便。而图2中的结构，轴承的游隙是靠轮上的圆螺母来调整的，操作不甚方便；更为不利的是必须在轴上制出应力集中严重的螺纹，削弱了轴的强度。
圆锥齿轮或蜗杆在装配时；通常需要进行轴向位置的调整。为了便于调整，可将确定其轴向位置的轴承装在一个套杯中（参看图1和图2中的圆锥滚子轴承；图C中的双向推力球轴承，图D中的两个角接触球轴承），套杯则装在外壳孔中。通过增减套杯端面与外壳之间垫片的厚度，即可调整圆锥齿轮或蜗杆的轴向位置。
文章关键词： 轴承