一文了解球軸承的分類及選型

一、球軸承的分類球軸承在傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，其優(yōu)點(diǎn)有摩擦阻力小、極限轉(zhuǎn)速高、價(jià)格低廉等。常見的球軸承有以下四種：1.

深溝球軸承特點(diǎn)：主要承受徑向載荷，應(yīng)用最廣泛。應(yīng)用：深溝球軸承主要可承受徑向載荷，但在承受徑向及軸向復(fù)合載荷時(shí)，也能運(yùn)行良好；其摩擦系數(shù)小，還適用于高轉(zhuǎn)速工況；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于達(dá)到較高精度，故可批量生產(chǎn)。

圖1深溝球軸承2.

角接觸球軸承特點(diǎn)：較高的軸向承載能力。應(yīng)用：角接觸球軸承具有轉(zhuǎn)速高、精度高、噪聲振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于軸向力較高以至于深溝球軸承不適用的場(chǎng)合中。圖2角接觸球軸承3.

調(diào)心球軸承特點(diǎn)：具有調(diào)心功能應(yīng)用：調(diào)心球軸承適用于軸易出現(xiàn)繞曲或長(zhǎng)軸中軸承座孔定位精度較差的的場(chǎng)合，但由于剛性較差，適用于轉(zhuǎn)速不高、對(duì)噪聲和振動(dòng)無嚴(yán)格要求的工況。圖3調(diào)心球軸承4.

止推球軸承特點(diǎn)：只能承受單向軸向載荷應(yīng)用：該類軸承設(shè)計(jì)用于高軸向載荷、低速且允許高扭矩的工況中。圖4止推球軸承綜上，對(duì)四種球軸承進(jìn)行特征總結(jié)見表1，可根據(jù)應(yīng)用工況對(duì)軸承進(jìn)行類型的選擇和載荷的分配。表1球軸承相關(guān)特征表深溝球軸承角接觸球軸承調(diào)心球軸承止推球軸承純徑向載荷良好中等中等差純軸向載荷中等良好中等極佳復(fù)合載荷良好極佳中等差力矩負(fù)載中等良好中等差偏心能力良好差極佳差高剛性中等良好差良好低摩擦極佳良好中等良好轉(zhuǎn)速極佳極佳中等極佳角接觸球軸承的接觸角定義為承載作用線和徑向平面之間的夾角，接觸角可分為15°（代號(hào)：C）、25°（代號(hào)：AC）、30°（代號(hào)：A）、40°（代號(hào)：B），接觸角越大，同樣尺寸就能承受越大的軸向力，但大多數(shù)軸承接觸角為15°或25°。角接觸球軸承在承受純徑向載荷的同時(shí)，由于滾動(dòng)體載荷作用線與徑向載荷作用線不在同一徑向平面內(nèi)，由此會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部軸承分力，因此大多數(shù)角接觸球軸承均為成對(duì)安裝，且相互壓緊，以相互平衡產(chǎn)生的軸向分立，并提高整個(gè)組件軸向剛性。主要的裝配方式有背對(duì)背（DB）、面對(duì)面（DF）、串聯(lián)（DT），如圖5：圖5角接觸球軸承裝配表2角接觸球軸承裝配方式及特點(diǎn)常用組合型式特性成對(duì)雙聯(lián)(背對(duì)背)

DB可以承受徑向載荷及兩個(gè)方向的軸向載荷。作用點(diǎn)距離a0大，所以適于力矩載荷大的用途成對(duì)雙聯(lián)(面對(duì)面)

DF可以承受徑向載荷及兩個(gè)方向的軸向載荷，與背對(duì)背成對(duì)雙聯(lián)對(duì)比，作用點(diǎn)距離a0小，所以力矩載荷能力差成對(duì)雙聯(lián)(串聯(lián))

DT可以承受徑向載荷和一個(gè)方向的軸向載荷，以兩個(gè)軸承承受軸向載荷，所以用于一個(gè)方向載荷大的場(chǎng)合軸承選型時(shí)，保持架的種類也是需要我們考慮的，不同材料及制造工藝的保持架適用于不同的場(chǎng)合，見表3。表3球軸承保持架主要種類球軸承保持架種類特性沖壓焊接鋼制保持架深溝球標(biāo)準(zhǔn)保持架，適用于高溫，不適用偏心應(yīng)用尼龍保持架最高工作溫度120℃，瞬時(shí)150℃，無腐蝕，自潤(rùn)滑，有較好的耐磨性，抗大部分溶劑與潤(rùn)滑脂機(jī)加工酚醛樹脂保持架質(zhì)量輕，具有吸油性，適用于高速應(yīng)用銅與鋼制保持架重載應(yīng)用在軸承設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮潤(rùn)滑方式為油潤(rùn)滑還是脂潤(rùn)滑，對(duì)于轉(zhuǎn)速極高的場(chǎng)合，優(yōu)先使用油潤(rùn)滑，可以最快的帶走軸承熱量。在應(yīng)用脂潤(rùn)滑時(shí)，需要額外考慮低溫條件下的軸承起動(dòng)扭矩，在某些小型機(jī)器中，當(dāng)溫度極低時(shí)，部分潤(rùn)滑脂可能會(huì)導(dǎo)致軸承無法起動(dòng)。使用脂潤(rùn)滑的深溝球及角接觸球軸承常具有密封結(jié)構(gòu)，常見分類如下：表4密封結(jié)構(gòu)主要種類球軸承密封結(jié)構(gòu)種類特性防塵罩型可設(shè)計(jì)為單側(cè)或雙側(cè)為軸承提供保護(hù)，防止粗粒污物進(jìn)入軸承，可用潤(rùn)滑脂預(yù)先潤(rùn)滑軸承，單側(cè)的還可以進(jìn)行再次潤(rùn)滑，主要用于環(huán)境干燥且有灰塵的環(huán)境，高速性好非接觸式橡膠密封圈型密封性較好，高速性好接觸式橡膠密封圈型密封性好，摩擦力大，高速性差，具有一定防水性，適合潮濕的環(huán)境迷宮或機(jī)械密封型非接觸型，密封性好，有效的保留潤(rùn)滑脂并排除異物氈密封型接觸型除傳統(tǒng)軸承外，市場(chǎng)上也有一些帶有特殊結(jié)構(gòu)的球軸承可供選擇，適合有特殊要求的場(chǎng)合。1.

帶填充槽的深溝球軸承，為了增加承載能力，在內(nèi)圈上加工出填充槽以裝入滾珠，增加的滾珠會(huì)提高徑向承載能力，但會(huì)犧牲軸向承載能力。2.

帶卡環(huán)的軸承，卡環(huán)卡入軸承外圈凹槽可作為軸承擋肩，簡(jiǎn)化了軸承座的結(jié)構(gòu)并縮小了軸承尺寸。3.

帶鎖緊的軸承，有獨(dú)立鎖緊裝置，適合安裝于直軸上。二、球軸承選型在進(jìn)行球軸承選型時(shí)，首先要根據(jù)軸承受力狀況、速度能力、噪聲要求、安裝要求等選擇合適的軸承種類，同時(shí)需考慮溫度、環(huán)境的限制條件，選擇合適的軸承材料及潤(rùn)滑方式，再根據(jù)設(shè)計(jì)空間尺寸對(duì)所選的軸承型號(hào)進(jìn)行壽命計(jì)算，設(shè)計(jì)流程圖如圖6。圖6軸承選擇流程軸承壽命主要可以從兩個(gè)類型去考核，當(dāng)疲勞失效為軸承的主要失效形式時(shí)，需校核軸承疲勞壽命，當(dāng)軸承受過大的靜負(fù)荷或在極低轉(zhuǎn)速下承受沖擊負(fù)荷時(shí)，此時(shí)軸承的壽命不是取決于材料的疲勞，而需考核軸承靜態(tài)強(qiáng)度。需要額外考慮的是，軸承載荷是否小于最小軸承負(fù)荷。1.

軸承疲勞壽命計(jì)算額定壽命：在一塊疲勞剝落前，90%的一組同樣的軸承將達(dá)到或超過的壽命。軸承調(diào)整壽命：考慮壽命調(diào)整系數(shù)的額定壽命。動(dòng)態(tài)額定載荷：表示在該載荷作用下，一定數(shù)量的軸承的額定壽命為一百萬轉(zhuǎn)。對(duì)于向心軸承，載荷是指純徑向載荷（C）；對(duì)于推力軸承，載荷是指純軸向載荷；向心推力軸承，載荷是指產(chǎn)生軸承套圈相互間純徑向位移的載荷的徑向分量（C）。動(dòng)態(tài)徑向當(dāng)量載荷：在一恒定的徑向載荷下，滾動(dòng)軸承具有與實(shí)際載荷相同的壽命。其中X、Y分別為徑向、軸向動(dòng)載荷系數(shù)，分別為軸承實(shí)際載荷的徑向、軸向分量。X、Y值可查閱軸承公司網(wǎng)站的建議值。動(dòng)態(tài)軸向當(dāng)量載荷：在一恒定的軸向載荷下，滾動(dòng)軸承具有與實(shí)際載荷相同的壽命。常有：其中為可靠性壽命系數(shù)，為材料壽命系數(shù)，為軸承制造商壽命修正系數(shù)，均可查閱軸承公司網(wǎng)站的建議值。當(dāng)大于實(shí)際工作壽命時(shí)，軸承疲勞強(qiáng)度滿足要求。2.

軸承靜態(tài)強(qiáng)度校核靜態(tài)額定載荷：是指可以在軸承滾道上引起看得見的輕微壓痕標(biāo)記的載荷，對(duì)于球軸承一般為產(chǎn)生4200Mpa接觸應(yīng)力的載荷。靜態(tài)徑向當(dāng)量載荷：在一個(gè)純徑向力作用下，滾動(dòng)體中產(chǎn)生的最大接觸應(yīng)力與實(shí)際復(fù)合外力造成的應(yīng)力相同。其中分別為徑向、軸向靜載荷系數(shù)，分別為軸承實(shí)際載荷的徑向、軸向分量。值可查閱軸承公司網(wǎng)站的建議值。靜態(tài)軸向當(dāng)量載荷：在一個(gè)純軸向力作用下，滾動(dòng)體中產(chǎn)生的最大接觸應(yīng)力與實(shí)際復(fù)合外力造成的應(yīng)力相同。當(dāng)滿足上述公式時(shí)，軸承靜強(qiáng)度滿足要求。