1 支承端結構形式
為保證滾動軸承軸系能正常傳遞軸向力且不發(fā)生竄動,在軸上零件定位固定的基礎上,必須合理地設計軸系支點的軸向固定結構。典型的結構形式有三類。
(1)兩端單向固定
普通工作溫度下的短軸(跨距L<400mm),支點常采用兩端單向固定方式,每個軸承分別承受一個方向的軸向力。如圖17-15。為允許軸工作時有少量熱膨脹,軸承安裝時應留有0.25mm-0.4mm的軸向間隙(間隙很小,結構圖上不必畫出),間隙量常用墊片或調整螺釘調節(jié)。
。2)一端雙向固定、一端游動
當軸較長或工作溫度較高時,軸的熱膨脹收縮量較大,宜采用一端雙向固定、一端游動的支點結構。固定端由單個軸承或軸承組承受雙向軸向力,而游動端則保證軸伸縮時能自由游動。為避免松脫,游動軸承內圈應與軸作軸向固定(常采用彈性擋圈)。用圓柱滾子軸承作游動支點時,軸承外圈要與機座作軸向固定,靠滾子與套圈間的游動來保證軸的自由伸縮。
。3)兩端游動
要求能左右雙向游動的軸,可采用兩端游動的軸系結構。為人字齒輪傳動的高速主動軸,為了自動補償輪齒兩側螺旋角的誤差,使輪齒受力均勻,采用允許軸系左右少量軸向游動的結構,故兩端都選用圓柱滾子軸承。與其相嚙合的低速齒輪軸系則必須兩端固定,以便兩軸都得到軸向定位。
軸承在軸上一般用軸肩或套筒定位,定位端面與軸線保持良好的垂直度。為保證可靠定位,軸肩圓角半徑r1必須小于軸承的圓角半徑r。軸肩的高度通常不大于內圈高度的3/4,過高不便于軸承拆卸。
軸承內圈的軸向固定應根據軸向載荷的大小選用軸端擋圈、圓螺母、軸用彈性擋圈等結構。外圈則采用機座孔端面、孔用彈性擋圈、壓板、端蓋等形式固定。
2 軸承的配合
軸承與軸或軸承座的配合目的是把內、外圈牢固地固定于軸或軸承座上,使之相互不發(fā)生有害的滑動。如配合面產生滑動,則會產生不正常的發(fā)熱和磨損,以及因磨損產生粉末進入軸承內而引起早期損壞和振動等弊病,導致軸承不能充分發(fā)揮其功能。此外,軸承的配合可影響軸承的徑向游隙,徑向游隙不僅關系到軸承的運轉精度,同時影響它的壽命。
滾動軸承是標準組件,所以與相關零件配合時其內孔和外徑分別是基準孔和基準軸,在配合中不必標注。決定配合時最主要的問題是軸承內、外圈所承受的載荷狀態(tài)。
一般來說,尺寸大、載荷大、振動大、轉速高或工作溫度高等情況下應選緊一些的配合,而經常拆卸或游動套圈則采用較松的配合。
3 軸承座的剛度與同軸度
軸和軸承座必須有足夠的剛度,以免因過大的變形使?jié)L動體受力不均。因此軸承座孔壁應有足夠的厚度,并常設置加強筋以增加剛度。此外,軸承座的懸臂應盡可能縮短。
兩軸承孔必須保證同軸度,以免軸承內外圈軸線傾斜過大。為此,兩端軸承尺寸應力求相同,以便一次鏜孔,可以減小其同軸度的誤差。當同一軸上裝有不同外徑尺寸的軸承時,可采用套杯結構來安裝尺寸較小的軸承,使軸承孔能一次鏜出。
4 潤滑與密封
。1)滾動軸承的潤滑
滾動軸承的潤滑主要是為了降低摩擦阻力和減輕磨損,同時也有吸振、冷卻、防銹和密封等作用。合理的潤滑對提高軸承性能,延長軸承的使用壽命有重要意義。
滾動軸承餓的潤滑材料有潤滑油、潤滑脂及固體潤滑劑,具體潤滑方式可根據速度因素dn值。
滾動軸承潤滑劑的選擇主要取決于速度、載荷、溫度等工作條件。一般情況下,采用的潤滑油黏度應不低于13mm2/s~32mm2/s(球軸承油粘度略低而滾子軸承略高)。脂潤滑軸承在低速、工作溫度65°C以下時可選鈣基脂,較高溫度時選用鈉基脂或鈣鈉基脂;高速或載荷工況復雜時可選鋰基脂;潮濕環(huán)境可選用鋁基脂或鋇基脂,而不宜選用遇水分解的鈉基脂。
。2)滾動軸承的密封
為了充分發(fā)揮軸承的性能,要防止?jié)櫥瑒┲兄蛴偷男孤疫要防止有害異物從外部侵入軸承內,因而有必要盡可能采用完全密封。密封裝置是軸承系統(tǒng)的重要設計環(huán)節(jié)之一。設計要求應能達到長期密封和防塵作用;摩擦和安裝誤差都要;拆卸、裝配方便且保養(yǎng)簡單。
密封按照其原理不同可分為接觸式密封和非接觸式密封兩大類。非接觸式密封不受速度限制。接觸式密封只能用在線速度較低的場合,為保證密封的壽命及減少軸的磨損,軸接觸部分的硬度應在HRC40以上,表面粗糙度宜小于Ra1.60μm- Ra0.80μm。軸承零件熱處理淬火質量的好壞主要決定于淬火加熱條件和冷卻條件,而冷卻條件主要決定于選擇相應的淬火油和冷卻技術。
軸承零件主要采用礦物油來進行淬火冷卻。礦物油是有石蠟、壞烷、芳香烴和石蠟-芳香系列的談氫化合物及其各種衍生物所組成。由于組成成份和煉制方法的不同,形成不同特性、不同用途的專用淬火油。根據使用要求(包括冷卻速度、使用溫度、光亮度等)可分為普通淬火油、快速淬火油、超速淬火油、分級淬火油、真空淬火油、快速光亮淬火油及機械油。
選擇淬火油時,必須充分考慮要處理零件的材料、形狀、大小尺寸、變形淬硬層深度、工藝、光亮度和采用熱處理裝備等因素。優(yōu)良的淬火油是采用熱穩(wěn)定性高的精練基礎油(一般為石蠟基)加上能提高使用性能和使用壽命的各種添加劑配置而成。對于滾動軸承零件在淬火冷卻過程中,應防止珠光體類型的轉變,以避免出現(xiàn)淬火不透明或局部出現(xiàn)屈氏體、軟點等缺陷。為此,淬火油冷卻速度要大于軸承鋼的臨界冷卻速度。但冷卻速度不宜過大,以免引起較大的內應力,導致開裂和過大淬火變形。根據C曲線可知GCr15軸承鋼的奧氏體最易轉變的溫度約為650℃和450℃,在此溫度以前必須快冷,而在以后的溫度,則可緩慢冷卻,特別是在馬氏體轉變開始點Ms和Mf之間慢冷可減少變形和裂紋,但也不能太慢,否則奧氏體陳化穩(wěn)定易引起殘余奧氏體量的增加。因此可以選擇在650℃和450℃時冷速大于臨界冷速,而在此溫度之后冷速度緩慢的油品為淬火油.在通常條件下,由于現(xiàn)場條件不同而難以確定各種條件下鋼的臨界冷卻速度.但在現(xiàn)場可以根據影響臨界冷速度的因素來判斷臨界冷卻速度變化的趨勢,據此來選擇淬火油.如淬火溫度高,保溫時間長,原始組織細,則臨界冷速將小一些,這是可以選擇冷卻能力小的淬火油。
對于壁厚大的軸承套圈,如果得到足夠的淬硬層,淬火油應當有較快的冷卻速度。而對于薄壁軸承套圈,淬火油應當有較慢的冷卻速度。對于形狀復雜的零件則應當選擇蒸汽膜階段短而冷卻速度較快的淬火油。
對于要求變形小的軸承套圈,最好選用分級淬火油。軸承鋼套圈分級溫度在Ms點以上分級則冷卻速達臨界冷速。
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