一般所說(shuō)的角接觸軸承是指向心角接觸軸承, 常用的如角接觸球軸承、圓錐滾子軸承等。該類(lèi)軸承有單列的或多列的,以下就單列軸承進(jìn)行討論。角接觸軸承由于滾動(dòng)體與外圈滾道接觸處法線(xiàn)與徑向之間存在接觸角 a , 受徑向載荷 Fr 時(shí),會(huì )派生出附加軸向力 Fs ( Fs = SFsi ), 如圖 1 所示。
圖 1 受徑向載荷的角接觸軸承
由圖 1 可知 Fs 通過(guò)內圈作用于軸上,所以應成對使用。成對使用時(shí),就涉及軸承的配置方式。
1 配置方式
1.1 角接觸球軸承的配置方式
角接觸球軸承有兩種結構:一是人們常用的鎖口在外圈上的軸承(70000 類(lèi)),如圖 2( a) 示;二是鎖口在內圈上的軸承,如 B70000 型和 SN70000 型,如圖 2(b)示。
(a)鎖口在外圈(b) 鎖口在內圈
圖 2 結構不同的角接觸球軸承
2.1.1 鎖口在外圈上的角接觸球軸承
若兩套軸承分別裝于同一軸的兩個(gè)支點(diǎn)上(設軸為短軸,支點(diǎn)采用兩端單向固定的方式),其配置方式有兩種:一種為正安裝(正配置),或稱(chēng)面對面安裝,如圖 3(a)所示,此種配置方式兩軸承外圈的窄邊相對,從另一方面看,兩軸承的載荷作用中心 a 、b ( 即軸承中各滾動(dòng)體的載荷矢量與軸中心線(xiàn)的交點(diǎn)),落到支承跨距點(diǎn) c 、 d (即軸承寬度中點(diǎn)處所在的徑向平面與軸中心線(xiàn)的交點(diǎn))之內;另一種為反安裝(負配置),如圖 3(b)示,或稱(chēng)背對背安裝,此種配置方式兩軸承外圈的寬邊相對,兩軸承的載荷作用中心 a 、 b 落到支承跨距點(diǎn) c 、 d 之外。
在使用時(shí),為提高支承的剛性和旋轉精度,有時(shí)也為承受較大的徑向、軸向載荷,常將兩套單列角接觸球軸承裝在同一支點(diǎn)上,常用的配置型式: 一是正安裝,如圖 4(a)所示,或稱(chēng)面對面安裝,此種配置方式兩軸承外圈的窄邊相對,從另一方面看, 兩軸承的載荷作用中心 a 、 b 落到支承跨距點(diǎn) c 、 d 之內;二是反安裝,如圖 4(b)所示,或稱(chēng)背對背安裝,此種配置方式是兩軸承外圈的寬邊相對,從兩軸承的載荷作用中心 a 、b 看,其落到支承跨距點(diǎn) c 、d 之外。
(a)正安裝(b) 反安裝
圖 3 分裝于兩支點(diǎn)角接觸軸承配置方式
(a)正安裝(b) 反安裝
圖 4 組合為一支點(diǎn)角接觸軸承配置方式
由上述可知,鎖口在外圈上的角接觸球軸承, 不管兩軸承裝于兩支點(diǎn)還是一支點(diǎn),其配置形式可劃分為:
(1) 按外圈的寬窄邊相對來(lái)劃分,兩軸承外圈的窄邊相對即為正安裝,兩軸承外圈的寬邊相對即為反安裝。
(2) 按兩軸承的載荷作用中心 a 、b 相對于支承跨距點(diǎn) c 、 d 的位置來(lái)劃分,兩軸承的載荷作用中心 a 、b 落到支承跨距點(diǎn) c 、d 之內為正安裝;反之, 兩軸承的載荷作用中心 a 、 b 落到支承跨距點(diǎn) c 、 d 之外為反安裝。
2.1.1 鎖口在內圈上的角接觸球軸承
此類(lèi)軸承不如鎖口在外圈的角接觸球軸承常用,只有為獲得高速、高負荷能力的常常采用。有些書(shū)又稱(chēng)其為內圈接觸式軸承,其結構如圖 2(b)所示。由于存在接觸角 a 與鎖口在外圈的軸承相似, 也須成對使用。由于鎖口在內圈,內圈存在寬窄邊, 而外圈寬窄邊不明顯,顯然該類(lèi)軸承的配置形式不能套用按外圈的寬窄邊相對來(lái)劃分,能否按兩軸承的載荷作用中心 a 、 b 相對于支承跨距點(diǎn) c 、 d 的位置來(lái)劃分,目前筆者所見(jiàn)文獻也無(wú)介紹。
要探討該類(lèi)軸承的配置,先分析受徑向力 Fr 時(shí)產(chǎn)生附加軸向力 Fs 的情況。為便于分析,將鎖口在外圈的軸承 A 與鎖口在內圈的軸承 B 對比,如圖 5 所示。設接觸角 a 相同,按圖示位置,受徑向力時(shí), 兩類(lèi)軸承承載區相同位置的任一滾動(dòng)體受力 Fi 相同,其附加軸向力 Fs 相同,除結構不同外,從承載方面看,二者完全相當,暫且稱(chēng)這種情況下鎖口在內圈的軸承 B 與鎖口在外圈的軸承 A 相當。今將兩套 A(A1 , A2 )裝于一支點(diǎn),如圖 6(a)所示,兩外圈的窄邊相對,即正安裝;兩套 B(B1 ,B2 )也裝于一支點(diǎn),分別按 B1 與 A1 ,B2 與 A2 相當的位置將 B1 、B2 也裝于一支點(diǎn),如圖 6(b)所示。顯然,此時(shí)兩套 B 的配置形式與兩套 A 相同,即為正安裝。這時(shí)從結構看,兩軸承內圈的寬邊相對;從另一方面看,兩軸承的載荷作用中心 a 、b 落到支承跨距點(diǎn) c 、d 之內。將兩套 A(A1 , A2 )按反安裝裝于一支點(diǎn),如圖 7(a) 所示,即兩外圈寬邊相對。用上述同樣方法,分別按與 A1 、A2 相當的位置安裝兩套 B1 、B2 于同一支點(diǎn), 如圖 7(b)所示,顯然此配置形式為反安裝,兩軸承B 內圈的窄邊相對; 從另一方面看,兩軸承的載荷作用中心 a 、 b 落到支承跨距點(diǎn) c 、 d 之外。
(a)軸承 A(鎖口在外圈)(b)軸承 B(鎖口在內圈)
圖 5 接觸角相同的兩種軸承對比
(a)鎖口在外圈(b) 鎖口在內圈
圖 6 正 安 裝
(a) 鎖口在外圈(b) 鎖口在內圈
圖 7 反 安 裝
若兩套鎖口在內圈的軸承分裝于兩支點(diǎn),與上類(lèi)同,如圖 8 所示,兩軸承內圈的寬邊相對為正安裝。此時(shí),兩軸承的載荷作用中心 a 、 b 落到支承跨距點(diǎn) c 、 d 之內;反安裝如圖 9 所示,兩軸承內圈的窄邊相對,兩軸承的載荷作用中心 a 、 b 落到支承跨距點(diǎn) c 、 d 之外
圖 8 正安裝(鎖口在內圈)
圖 9 反安裝(鎖口在內圈)
由上可知,鎖口在內圈上的角接觸球軸承的配置形式,若按兩軸承的載荷作用中心 a 、 b 相對于支承跨距點(diǎn) c 、 d 的位置來(lái)劃分,是同鎖口在外圈的角接觸球軸承一致的,兩軸承的載荷作用中心 a 、b 落到支承跨距點(diǎn) c 、 d 之內為正安裝;反之,兩軸承的載荷作用中心 a 、 b 落到支承跨距點(diǎn) c 、 d 之外為反安裝。
若按結構特點(diǎn)劃分,與鎖口在外圈上的角接觸球軸承不同,兩軸承內圈的寬邊相對為正安裝,反之,兩軸承內圈的窄邊相對為反安裝。
2.1 圓錐滾子軸承的配置形式
圓錐滾子軸承,除滾動(dòng)體為圓錐滾子外,其結構與鎖口在外圈的角接觸球軸承類(lèi)似。所以,其配置形式與鎖口在外圈的角接觸球軸承相同。圖 10所示為正安裝,如圖 11 所示為反安裝。
圖 10 正 安裝
圖 11 反 安 裝
2 結論
(1) 常用的單列角接觸軸承,鎖口在外圈的角接觸球軸承、圓錐滾子軸承等,配置形式可按兩軸承外圈的寬窄邊相對來(lái)劃分,若兩軸承外圈的窄邊相對則為正安裝,若兩軸承外圈的寬邊相對則為反安裝。
(2) 鎖口在內圈的單列角接觸球軸承,由于其結構的特殊性,配置形式可按兩軸承內圈的寬窄邊相對來(lái)劃分。若兩軸承內圈的窄邊相對,則為反安裝;若兩軸承內圈的寬邊相對,則為正安裝。
(3) 單列角接觸軸承,不管其結構如何特殊, 其配置形式可按兩軸承的載荷作用中心 a 、 b 相對于支承跨距點(diǎn) c 、 d 的位置這一相同標準來(lái)劃分。兩軸承的載荷作用中心 a 、 b 落到支承跨距點(diǎn) c 、 d 之內為正安裝;反之,兩軸承的載荷作用中心 a 、b 落到支承跨距點(diǎn) c 、 d 之外,為反安裝。
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