分享一份球軸承分類和選型的干貨

今天分享一份球軸承分類和選型的干貨，幫助大家更了解球軸承。

一、 球軸承的分類

球軸承在傳動系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，其優(yōu)點有摩擦阻力小、極限轉(zhuǎn)速高、價格低廉等。常見的球軸承有以下四種：

1.深溝球軸承

特點：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，也能運行良好；其摩擦系數(shù)小，還適用于高轉(zhuǎn)速工況；結(jié)構(gòu)簡單，易于達到較高精度，故可批量生產(chǎn)。

2.角接觸球軸承

特點：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、噪聲振動小等優(yōu)點，主要應(yīng)用于軸向力較高以至于深溝球軸承不適用的場合中。

圖2 角接觸球軸承

3.調(diào)心球軸承

特點：具有調(diào)心功能

應(yīng)用：調(diào)心球軸承適用于軸易出現(xiàn)繞曲或長軸中軸承座孔定位精度較差的的場合，但由于剛性較差，適用于轉(zhuǎn)速不高、對噪聲和振動無嚴格要求的工況。

4.止推球軸承

特點：只能承受單向軸向載荷

應(yīng)用：該類軸承設(shè)計用于高軸向載荷、低速且允許高扭矩的工況中。

綜上，對四種球軸承進行特征總結(jié)見表1，可根據(jù)應(yīng)用工況對軸承進行類型的選擇和載荷的分配。

表1 球軸承相關(guān)特征表

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：C）、25°（代號：AC）、30°（代號：A）、40°（代號：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，由于滾動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，并提高整個組件軸向剛性。主要的裝配方式有背對背（DB）、面對面（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

軸承選型時，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合，見表3。

表3 球軸承保持架主要種類

在軸承設(shè)計時，需考慮潤滑方式為油潤滑還是脂潤滑，對于轉(zhuǎn)速極高的場合，優(yōu)先使用油潤滑，可以最快的帶走軸承熱量。

在應(yīng)用脂潤滑時，需要額外考慮低溫條件下的軸承起動扭矩，在某些小型機器中，當溫度極低時，部分潤滑脂可能會導(dǎo)致軸承無法起動。

使用脂潤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

除傳統(tǒng)軸承外，市場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，增加的滾珠會提高徑向承載能力，但會犧牲軸向承載能力。

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，有獨立鎖緊裝置，適合安裝于直軸上。

二、 球軸承選型

在進行球軸承選型時，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，同時需考慮溫度、環(huán)境的限制條件，選擇合適的軸承材料及潤滑方式，再根據(jù)設(shè)計空間尺寸對所選的軸承型號進行壽命計算，設(shè)計流程圖如圖6。

圖6 軸承選擇流程

軸承壽命主要可以從兩個類型去考核，當疲勞失效為軸承的主要失效形式時，需校核軸承疲勞壽命，當軸承受過大的靜負荷或在極低轉(zhuǎn)速下承受沖擊負荷時，此時軸承的壽命不是取決于材料的疲勞，而需考核軸承靜態(tài)強度。需要額外考慮的是，軸承載荷是否小于最小軸承負荷。

1. 軸承疲勞壽命計算

額定壽命：在一塊疲勞剝落前，90%的一組同樣的軸承將達到或超過的壽命。

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)。對于向心軸承，載荷是指純徑向載荷（C）；對于推力軸承，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）。

動態(tài)徑向當量載荷：在一恒定的徑向載荷下，滾動軸承具有與實際載荷相同的壽命。

其中X、Y分別為徑向、軸向動載荷系數(shù)，分別為軸承實際載荷的徑向、軸向分量。X、Y值可查閱軸承公司網(wǎng)站的建議值。

動態(tài)軸向當量載荷：在一恒定的軸向載荷下，滾動軸承具有與實際載荷相同的壽命。

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。當大于實際工作壽命時，軸承疲勞強度滿足要求。

2. 軸承靜態(tài)強度校核

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記的載荷，對于球軸承一般為產(chǎn)生4200Mpa接觸應(yīng)力的載荷。

靜態(tài)徑向當量載荷：在一個純徑向力作用下，滾動體中產(chǎn)生的最大接觸應(yīng)力與實際復(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)軸向當量載荷：在一個純軸向力作用下，滾動體中產(chǎn)生的最大接觸應(yīng)力與實際復(fù)合外力造成的應(yīng)力相同。

當滿足上述公式時，軸承靜強度滿足要求。

3.最小軸承負荷

當軸承有可能會較長時間運行在較小載荷工況時，建議咨詢軸承供應(yīng)商，如果載荷太小，且潤滑不良，軸承容易打滑，造成軸承損傷，影響壽命。

以上，就完成了對軸承壽命、承載能力、轉(zhuǎn)速、溫度限制等性能指標的考慮，若有不止一個軸承符合要求，應(yīng)選擇經(jīng)濟性、性能綜合性最佳的軸承。

審核編輯：劉清