轴承的选型与应用

轴承是现代机械设备中非常重要零部件，它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，只要是旋转的设备，都离不开轴承，轴承与我们的生活密切相关，从自行车、汽车，到高铁、飞机，轴承的扮演这只管重要的角色。        

轴承一般分为两类，即滚动轴承和滑动轴承。        

滚动轴承是将主轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，引导滚动体旋转起润滑作用。        

滑动轴承是在滑动摩擦下工作的轴承，在液体润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，还可以大大减小摩擦损失和表面磨损，油膜还具有一定的吸振能力，滑动轴承应用场合一般在高速轻载工况条件下。        

与滑动轴承相比，滚动轴承的摩擦力远远小于滑动轴承，滚动轴承维修方便，质量可靠，所以滚动轴承的应用要比滑动轴承广泛。        

在选择轴承时，要依据几个重要参数：轴承的负荷、轴承的转速、调心要求、允许的空间、轴承的安装与拆卸、公差等级以及价格。轴承在机械设备中主要起支撑及减少磨擦的作用，所以轴承的精度、噪音等都直接关系到机械设备的稳定运行与使用寿命。
一般来说，选择轴承的步骤有：
1. 根据轴承工作条件，包括载荷方向及类型、转速、润滑方式、同轴度要求、定位或非定位、安装和维修环境、环境温度等，选择轴承基本类型、公差等级和游隙；
2. 根据轴承的工作条件、受力情况和寿命要求，通过计算确定轴承型号，或根据使用要求，选定轴承型号，再验算寿命；
3. 验算所选轴承的额定载荷和极限转速。
选择轴承的主要考虑因素是极限转速、载荷能力，其它的因素则有助于确定轴承类型、结构、尺寸及公差等级和游隙要求。        

选择轴承要考虑的7个因素：
各类滚动轴承具有不同的特性，适用于各种机械的不同使用情况。一般情况下，承受推力载荷时选用推力轴承、角接触轴承；高速应用场合通常使用球轴承；承受重的径向载荷时，则选用滚子轴承。
1.轴承所占机械的空间和位置
在机械设计中，一般先确定轴的尺寸，然后，根据轴的尺寸选择滚动轴承。通常是小轴选用球轴承，大轴选用滚子轴承。但是，当轴承在机器的直径方向受到限制时，则选用滚针轴承、特轻和超轻系列的球或滚子轴承；当轴承在机器的轴向位置受到限制时，可选用窄的或特窄系列的球或滚子轴承。        

2.轴承所受载荷的大小、方向和性质
载荷是选用轴承的最主要因素。滚子轴承用于承受较重的载荷，球轴承用于承受较轻的或中等载荷，渗碳钢制造或贝氏体淬火的轴承，可承受冲击与振动载荷。
在载荷的作用方向方面，承受纯径向载荷时，可选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承。承受较小的纯轴向载荷时，可选用推力球轴承；承受较大的纯轴向载荷时，可选用推力滚子轴承。当轴承承受径向和轴向联合载荷时，一般选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承。        

3.轴承的调心性能
当轴的中心线与轴承座中心线不同，有角度误差，或因轴的两支承间距较大而轴的刚性较小，容易受力弯曲或倾斜时，可选用具有良好调心性能的调心球或调心滚子轴承，以及外球轴承。此类轴承在轴稍微倾斜或弯曲情况下，能保持正常工作。
轴承调心性能的好坏，与其允许的不同轴度有关，不同轴度值越大，调心性能越好。
4.轴承的刚性
轴承的刚性，是指轴承产生单位变形所需力之大小。滚动轴承的弹性变形很小，在大多数机械中可以不必考虑，但在某些机械中，如机床主轴，轴承刚性则是一个重要因素，一般应选用圆柱和圆锥滚子轴承。因为这两类轴承在承受载荷时，其滚动体与滚道属于点接触，刚性较差。        

另外，各类轴承还可以通过预紧，达到增大支承刚性的目的。如角接触球轴承和圆锥滚子轴承，为防止轴的振动，增加支承刚性，往往在安装时预先施加一定的轴向力，使其相互压紧。但是预紧量不可过大，否则会使轴承摩擦增大，温升增高，影响轴承使用寿命。
5.轴承的转速
每一个轴承型号都有其自身的极限转速，它是由尺寸、类型及结构等物理特性所决定的，超过这一极限会导致轴承温度升高，润滑剂干枯，甚至使轴承卡死。实践证明，在低于极限转速90%的状态下工作是比较好的。
脂润滑轴承的极限转速比油润滑轴承的极限转速低，轴承的供油方式对可达到的极限转速有影响。必须注意，对脂润滑轴承，其极限转速一般仅是该轴承采用一个高质量的重复循环油系统时的极限转速的80%，但对油雾润滑系统，其极限转速一般比相同的基本润滑系统高50%。保持架的设计和结构也影响轴承的极限转速。                  
6.轴承游动和轴向位移
通常情况下，一个轴用两个轴承相隔一定的距离给予支承。为了适应轴和外壳不同程度的热涨影响，安装时应将一个轴承在轴向固定，另一个轴承使之在轴上可以游动（即游动支承），以防止因轴的伸长或收缩引起的卡死现象。
7.便于轴承的安装和拆卸
选用轴承类型时，也需要考虑安装拆卸是否方便，特别是大型和特大型轴承的安装和拆卸尤为重要。
轴承是机械设备中重要零部件，合理选型，正确操作和维护，能有效提升轴承和设备的性能及使用寿命。