有多種軸承類型可供選擇,設計師可以從中選擇最適合自己需求的軸承,然而,由于應用的多樣性以及對軸承位置的不同影響,不可能在這里給出軸承類型選擇的一般適用規則,在決定特定軸承類型時,通常需要權衡幾個標準。
以下描述旨在幫助設計者。參考了在軸承類型選擇中起主要作用的因素。有關各個軸承類型、特性和可用設計的更精確數據,請參閱具體的產品章節。
可在軸承類型選擇中發揮作用的產品特性參見左邊列表
在許多應用中,滾動軸承的主要尺寸通常由機器或設備的整體設計來確定。
對于小直徑軸,最合適的軸承是滾珠軸承,尤其是深溝球軸承和滾針軸承,在大直徑的情況下,可用的軸承有圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、調心滾子軸承和環形滾子軸承,以及深溝球軸承及滾針軸承等。
窄且外徑大的軸承以及寬且外徑小的軸承都可以實現大致相同的承載能力。
三組圓柱滾子軸承的基本額定載荷C0大致相當 其中SL183026是滿裝型圓柱滾子軸承 |
如果軸承載荷在徑向方向上受到限制,例如在車輛的高性能齒輪箱中,可優先使用具有較小橫截面高度的軸承,如滾針和保持架組件,沖壓外圈滾針軸承等,由于線接觸的截面高度較低,這些軸承具有較高的徑向承載能力。
截面高度較小的軸承,徑向截面高度比較 ①滾針和保持架組件 ②開式沖壓外圈滾針軸承 ③無內圈滾針軸承 ④帶內圈滾針軸承 |
如果軸承設計在軸向方向上較小,則適使用一些系列的圓柱滾子軸承,如NJ系列半定位軸承與深溝球軸承或組合滾針軸承配合使用
與深溝球軸承配合使用,可支撐一個方向上的軸向力的半定位軸承 ①圓柱滾子軸承NJ系列(半定位軸承) ②深溝球軸承(定位軸承) |
組合滾針軸承,用于支撐一個或兩個方向上的高徑向力和軸向力 ①滾針/軸向深溝球軸承,不帶內圈,不帶用于單向軸向力的端蓋 ②滾針/帶內圈的角接觸球軸承,用于兩個方向的軸向力 |
如果軸承僅承受軸向載荷,則合適的軸承為軸向滾針和軸向圓柱滾子及保持架組件、軸向滾針和徑向圓柱滾子軸承以及軸向截面高度較小的軸向深溝球軸承。
軸向軸承——橫截面比較 ①軸向滾針和保持架組件 ②軸向滾針軸承 ③軸向深溝球軸承 ④軸向圓柱滾子軸承 |
軸承尺寸通常由外部載荷決定,在選擇軸承時,必須注意的是,與相同尺寸的滾珠軸承相比,由于線接觸,滾子軸承可以承受更高的載荷。
徑向承載能力——深溝球軸承/圓柱滾子軸承的比較 ①深溝球軸承–徑向承載能力較低 ②圓柱滾子軸承NU系列–徑向承載能力更高 |
如果存在徑向載荷(即所謂的橫向力),這些力是垂直于縱軸的力,則使用專門或主要支撐徑向力的軸承,如徑向滾珠軸承和徑向滾子軸承。
圓柱滾子軸承N和NU系列、滾針和保持架組件、帶開口端的沖壓外圈滾針軸承、滾針軸承和環形滾子軸承只能承受徑向力。
徑向軸承,即主要用于承受徑向負載的軸承 ①開式深溝球軸承 ②角接觸球軸承 ③圓柱滾子軸承NU系列 ④圓錐滾子軸承 ⑤調心滾子軸承 |
如果主要存在軸向力(沿軸方向的力)——則使用主要支撐軸向力的軸承。
如果存在低到中等的純軸向載荷,合適的軸承是軸向深溝球軸承和四點接觸軸承,如果存在一個方向的軸向載荷,則可以使用單向軸向深溝球軸承。
如果在一個方向上存在中等到高的軸向載荷,可用的軸承有軸向滾針軸承、軸向圓柱滾子軸承、軸向圓錐滾子軸承和軸向調心滾子軸承。成對相鄰布置的軸向圓柱滾子軸承或軸向調心滾子軸承適用于交替方向的高軸向載荷。
主要用于軸向負載的軸承 ①軸向深溝球軸承,單向 ②軸向角接觸球軸承,雙列,雙向 ③軸向滾針軸承,單向 ④軸向圓柱滾子軸承,單向 ⑤軸向調心滾子軸承 |
某些滾動軸承可能承受組合載荷(徑向和軸向)。
軸承的軸向承載能力由標稱接觸角α決定。該角度越大,軸承的軸向承載能力就越高。其軸向承載能力也由產品表中的軸承特定軸向載荷系數Y標識,該系數越小,軸向承載能力就越高。
適用的軸承有深溝球軸承、四點接觸軸承、單列和雙列角接觸球軸承、調心滾子軸承和單列圓錐滾子軸承,調心球軸承和圓柱滾子軸承NJ(半定位軸承)和NU(定位軸承)+L型環HJ(=半定位軸承單元)也可以使用。
一個方向上存在的軸向載荷只能由單列角接觸球軸承和圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承NJ以及NU+HJ和軸向調心滾子軸承支撐。對于交替的負載方向,這些軸承必須始終與第二個軸承一起安裝(第二個軸承必須在相反的方向上提供支撐)。對于成組安裝,可使用配對的單列角接觸球軸承或由兩個單個軸承組成的匹配圓錐滾子軸承組。
組合負載軸承 ①深溝球軸承 ②四點接觸球軸承 ③單列角接觸球軸承 ④雙列角接觸球軸承 ⑤圓錐滾子軸承 ⑥調心滾子軸承 |
組合負載軸承 ①調心球軸承(定位軸承) ②圓柱滾子軸承NJ(半定位軸承) ③圓柱滾子軸承NUP(定位軸承) ④圓柱滾子軸承NJ+HJ(定位軸承) ⑤圓柱滾子軸承NU+HJ(半定位軸承) |
如果軸向載荷分量過高,也可以通過單獨的軸承來支撐軸向載荷。除了純軸向軸承外,使用徑向軸承(如深溝球軸承和圓柱滾子軸承或四點接觸軸承)可以在兩個方向上支撐軸向力。
如果四點接觸軸承僅用作軸向軸承,則外圈在殼體中必須具有徑向間隙。
用于支撐組合載荷的圓柱滾子軸承和四點接觸球軸承 ①圓柱滾子軸承NU,徑向軸承 ②四點接觸球軸承,軸向軸承(如果軸承承受純軸向載荷,則徑向不得保留外圈) |
如果負載偏心,軸承會受到傾斜力矩的作用。除了雙列深溝球軸承和角接觸球軸承外,在這種情況下,適合使用面對面或背對背配對的單列角接觸球或圓錐滾子軸承
用于支撐傾斜力矩的軸承 M=傾斜力矩 ①雙列角接觸球軸承 ②角接觸滾珠軸承組,包括兩個匹配的單列角接觸滾珠,O型配對 ③圓錐滾子軸承組,包括兩個匹配的單列圓錐滾子軸承,X型排列 |
偏心作用力F產生的傾斜力矩由雙列深溝球軸承支撐。
單向軸承布置 M=傾斜力矩 F=偏心作用的徑向力 ①雙列深溝球軸承 |
一般來說,滾動軸承可達到的最高速度由允許的工作溫度決定。這取決于軸承中產生的摩擦熱、從外部來源的熱量以及從軸承裝置散發的熱量。當條件處于平衡狀態時,軸承溫度是恒定的。
最高轉速是通過具有特別低摩擦的單列軸承實現的。在純徑向載荷下,使用開式深溝球軸承,而在組合載荷下,使用角接觸球軸承
由于其設計,軸向軸承的允許轉速通常低于徑向軸承的允許轉速。
高轉速和極高轉速軸承 ①深溝球軸承,單列,開式 ②角接觸球軸承,單列,開式 |
對于大多數應用,滾動軸承的正常尺寸和運行精度是足夠的(正常公差等級)。在對運行精度和具有非常高轉速的軸承布置有更高要求的情況下,例如在機床主軸的情況中,需要使用具有更高精度的軸承。
軸通常使用定位軸承和非定位軸承進行支撐。定位軸承可在兩個方向上為軸提供緊密的軸向導向。非定位軸承可沿軸向移動,從而防止定位軸承和非定位軸承相互支撐。通過這種方式,非定位軸承可以補償軸向長度和熱脹冷縮的變化
圓柱滾子軸承NU,非定位軸承,軸承內位移補償 s=軸向位移距離 |
適合作為與軸承補償的非定位軸承配對的軸承有很多,包括具有一個無肋環(內圈或外圈)的圓柱滾子軸承NU和N、圓柱滾子軸承NJ、一些設計的滿裝圓柱滾子軸承(SI軸承)、滾針軸承和環形滾子軸承等。
用于軸承內補償的非定位軸承 ①滾針軸承 ②圓柱滾子軸承NU ③圓柱滾子軸承N ④圓柱滾子軸承SL0248 ⑤環形滾子軸承 |
深溝球軸承和調心滾子軸承等不可分離軸承也可以用作非定位軸承。兩個軸承套圈中的一個必須松動配合,并且不得軸向接觸,這樣相關的軸承環才能在閥座表面上移動
通過滑動座進行長度補償 s=軸向位移距離(軸承套圈松配合) ①調心滾子軸承,內圈可移動(松配合) ②深溝球軸承,外圈可移動(松配合) |
如果軸和殼體之間發生偏斜,例如,如果軸承座未對齊,軸在負載下變形,或者軸承位置相距相當大的距離,則必須通過適當的軸承(自對準軸承)進行補償。如果使用了單獨的外殼,如軸承座或法蘭外殼,也應預計會出現錯位。類似的影響(軸承位置的對準不準確性)是由滾動軸承環的徑向座表面和橫向接觸表面之間的角度缺陷引起的。
錯位和角度缺陷可以通過自對準滾動軸承在一定范圍內進行補償(見產品章節)。這些軸承包括圓柱滾子軸承、調心滾子軸承、自對準滾珠軸承、環形滾子軸承和軸向調心滾子軸承。這些軸承有一個凹形外圈滾道,內圈和滾動元件組可以在其中旋轉。
套圈只能在同時旋轉的同時旋轉,否則會損壞滾道。
用于靜態和動態錯位補償的軸承 ①滾子軸承(非定位軸承) ②調心滾子軸承(定位軸承) ③調心球軸承(定位軸承) ④環形滾子軸承(非定位軸承) |
徑向插入式滾珠軸承和調心滾針軸承具有冠狀(球形)外圈外表面,安裝后可在凹形配合面上對齊。這些軸承適用于靜態錯位調整。但是,它們不得用于動態錯位調整、擺動錯位調整等。
軸向深溝球軸承不能支持軸的翻滾運動,因此對角度錯位的反應非常敏感。
如果殼體中的接觸面不垂直于軸承的旋轉軸線,則可以通過帶有球形殼體定位墊圈和支撐墊圈的軸向深溝球軸承來補償角度錯位
靜態角度錯位補償軸承 ①徑向嵌入滾珠軸承(徑向軸承) ②對齊滾針軸承(徑向軸承) ③帶球面殼體定位墊圈和支撐墊圈的軸向深溝球軸承 |
在小型電氣設備中,如辦公設備或家用電器,通常需要非常低的運行噪音。深溝球軸承可以滿足這種要求。
滾動軸承的剛度由軸承類型、軸承尺寸和運行間隙決定。剛性隨著支撐負載的滾動元件的數量而增加。在機床中的主軸軸承布置和轉盤軸承布置以及在小齒輪軸承布置中,需要更高的剛性。
由于滾動元件和滾道之間的接觸條件(線接觸),滾子軸承的剛度高于滾珠軸承。
軸承裝置工作溫度的決定性因素是軸承摩擦水平。具有特別低摩擦的軸承包括開式深溝球軸承、單列角接觸球軸承和在徑向載荷下帶有保持架的圓柱滾子軸承。在帶有接觸密封的軸承、滿裝圓柱滾子軸承和軸向滾子軸承中會產生相對較高的摩擦。
在可分離軸承的情況下,軸承套圈可以相互獨立安裝
非自保持軸承簡化了軸承的安裝和拆卸,因為軸承零件可以單獨安裝。如果兩個套圈都緊密配合,這也是一個優勢??煞蛛x軸承包括四點接觸軸承、帶開口內圈的雙列角接觸球軸承、某些圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、軸向深溝球軸承、軸向調心滾子軸承、軸向圓柱滾子軸承和某些滾針軸承。
可分離軸承 ①圓柱滾子軸承NU ②圓錐滾子軸承 ③軸向深溝球軸承 |
深溝球軸承、單列角接觸球軸承、自調心球軸承、圓柱滾子軸承和調心滾子軸承通常不可分離。
帶有錐孔的軸承可以直接安裝在錐形軸座上,例如在高精度變體的單列和雙列圓柱滾子軸承的情況下。在安裝這些軸承的過程中,徑向內部間隙可以設置為定義的值。
在運行精度要求較低的情況下,緊定套和退卸套可用于定位自對準滾珠軸承、滾子軸承和調心滾子軸承,尤其是在圓柱形軸座上的錐形孔。這種軸承裝置的安裝和拆卸特別簡單。
帶錐形孔、緊定套和退卸套的軸承 ①雙列圓柱滾子軸承 ②帶緊定套的自調心球軸承 ③帶退卸套的調心滾子軸承 |