探索轴承类型及其在工业中的重要性
探索轴承类型及其在工业中的重要性
轴承是工业机械中不可或缺的部件，它们通过减少摩擦和支持运动，确保机器的高效运转。从微型手表到大型工业设备，各种类型的轴承发挥着关键作用。本文将详细介绍不同类型的轴承及其工作原理，帮助读者了解如何选择合适的轴承以提高机械系统的性能和寿命。
轴承的工作原理
轴承通过减少接触和支撑运动或旋转部件，使两个表面之间的运动平稳高效。滚动摩擦是轴承运行的基础，因为它大大小于滑动摩擦。这表明两个表面相互滚动时的阻力小于相互滑动时的阻力。
轴承的滚动部件在承受载荷时会将载荷分散到与滚道的接触点上。各种类型的轴承采用相对的结构来支撑所有重量。载荷重量利用球表面的简单金属功能作为轴承旋转的驱动力。轴承的承载能力由其滚动部件的尺寸、类型和组成以及保持架和滚道设计决定。
轴承的承重
这是指轴承承受力的能力。轴承承受的载荷主要有两种：
1.轴向载荷
这是与旋转轴平行的力，通常称为 "推力"。当机械部件沿轴线方向移动时，就会产生轴向载荷。在汽车传动系统中，齿轮和轴用于传递动力。当齿轮移位和旋转时，它们会沿轴产生轴向载荷，因为它们的运动方向与轴的轴线方向相同。承受此类载荷的轴承有圆锥滚子轴承和推力球轴承。
2.径向载荷
这种载荷垂直于旋转轴。当载荷从上方压向轴承时产生。在传送带系统中，移动和支撑传送带的滚筒承受径向载荷。这是由于输送机上的物料重量从上方压向滚筒。主要承受这种载荷的轴承类型是球轴承和滚子轴承。
3.综合负载
在许多实际应用中，轴承会同时承受轴向和径向载荷。特殊类型的轴承，如角接触球轴承。就是用来承受这种载荷的。考虑一辆直线行驶的汽车。径向载荷通常由车轮的重量施加在车轮轴承上。但是，在转弯的瞬间，由于横向力将车轮沿轴线向外或向内推，会产生轴向载荷 "推力"。
轴承元件细目
滚动部件：这些元件可以是球或滚子。它们位于两个相对运动的表面之间。
内外滚道它们将滚动体固定在一起。它们是圆形轨道，滚动体在其中移动。
保持架或固定器：其目的是保持滚动体的适当间距，防止相互接触。这有助于平稳运行。
润滑：在轴承上涂抹润滑脂或润滑油，以避免摩擦和磨损。润滑剂在滚道和滚动体之间形成一层保护膜，最大限度地减少金属与金属之间的接触。
密封：这是轴承的一个重要部件。它对于清洁和保持轴承内的润滑剂至关重要。
2RS轴承的外盖两侧都有橡胶密封圈，这是一种接触式密封设计。它们非常适合在存在湿气、灰尘和其他污染物的环境中使用。
ZZ轴承两侧有金属屏蔽。与橡胶密封圈相比，它们能有效阻挡较大的颗粒，产生的摩擦也更小，因此最适合高速运转，效率更高。
轴承类型及其特点
1.球轴承
i) 深沟球轴承：
这是最常用的轴承类型。它们由一排球组成，作为滚动体被夹在滚道之间。同时，它们可以承受轴向和径向载荷，但仅限于小重量。它们需要的维护最少，而且易于安装。它们摩擦小、噪音低，非常适合高速应用，如电机。
ii) 角接触球轴承：
这种轴承的内外滚道可沿轴线方向相对移动。因此，轴向载荷通过轴承传递到轴承座。它能够承受两个方向的重轴向载荷以及径向载荷。这意味着它们可以承受组合载荷。这些轴承的轴向载荷能力随着轴向载荷的增加而提高。接触角增加。这是球与滚道的接触点与垂直于轴承轴线的直线之间的夹角。这些轴承是齿轮箱等高精度和高速应用的理想选择、数控机床和泵。
iii) 调心球轴承。
这些轴承可以承受轴承座和轴之间的偏差。它们有两排球，外圈上有球形滚道，内圈上有两个连续的滚道槽。如果出现偏差，外圈的凹形可使内圈相应地重新排列。主要处理径向载荷，适用于农业机械等错位严重的地方。
滚子轴承
i) 圆柱滚子轴承：
滚动体是圆柱形的，而不是滚道之间的滚珠。滚子是一种长度大于直径的元件。这种圆柱形可以与内外滚道接触，从而使载荷分布在更大的范围内。这种结构适用于径向载荷，而不适用于推力载荷。
这些轴承可承受重负荷、冲击负荷和低摩擦。适用于重型机械应用和输送系统。
ii) 调心滚子轴承：
球面轴承可以承受径向和轴向载荷。它们还能补偿偏心。这使它们具有高度的通用性，成为轴承系列中的首选。它们可以倾斜、旋转和调整角度偏差，以保持接触并平均分散载荷。这最大限度地降低了维护成本，延长了使用寿命。因此，它们是各种应用的理想选择：机器人、天文学、越野车和泵。
iii) 圆锥滚子轴承：
圆锥滚子轴承是无可争议的承载冠军，可以毫不费力地承受径向和轴向力。它们能保证平稳旋转，尤其是在急转弯时。滚子位于空心锥体的两个滚道之间。该锥体起承载作用。圆锥滚子轴承可背靠背使用，以实现两个方向的等效轴向载荷支撑。适用于变速箱和汽车轮毂。
滚针轴承
它们的圆柱形滚子因径向尺寸小而类似于针。这样就可以在相同的空间内安装更多的滚子，增加与滚道接触的表面积。细长的圆柱滚子使其成为承受高径向载荷的理想选择。滚针轴承有两种类型：带内圈的滚针轴承和不带内圈的滚针轴承。
由于壳体和车轴之间的间隙很小，因此它们的体积小，可用于空间有限的场合。它们在摩托车、压缩机、泵和纺织业都有广泛的应用。
推力轴承
i) 推力球轴承
这是一种特殊类型的球轴承，设计用于承受轴向载荷。它们不能承受径向载荷。推力球轴承运行平稳，噪音极小，适用于高速应用。单向或双向轴承的选择取决于负载是单向还是双向。适用于汽车变速器、镟床和涡轮机。
ii) 推力滚子轴承
由垂直于轴线布置的锥形或圆柱形滚子组成。因此，它们具有很高的轴向刚度，摩擦最小，轴向载荷大，是重载应用的理想选择。止推滚子可承受轻微冲击和单向轴向应力。在低速应用中，推力球轴承不适用的场合经常使用推力滚子。例如起重机吊钩、绞车、轧机和汽车转向系统。
磁性轴承
磁力轴承利用电磁铁将旋转轴悬浮在半空中，而不发生物理接触。因此，它们是零磨损轴承。此外，它能控制的最大相对速度也不受限制。磁悬浮轴承可以承受一定的错位，因为轴的位置会根据其中心质量自动改变。它们适用于核磁共振成像仪、高速列车等。
分为两类；
有源磁轴承轴周围有电磁铁以保持位置。一旦出现偏差，传感器就会接收信号，然后系统就会调整到原来的位置。
无源磁轴承使用永久磁铁维持轴周围的磁场。因此，无需输入动力。然而，由于这项技术仍处于早期阶段，系统设计仍具有挑战性。
流体轴承
利用加压流体或气体提升和支撑负载。它们能够减少摩擦和磨损、抑制振动并处理重负荷，因而备受赞誉。在恶劣条件下，它们的使用寿命更长，因此可以降低成本。
滑动轴承
滑动轴承也可称为轴套或套筒轴承。这是一种简单的轴承，其形状为圆柱形或具有滑动表面的法兰套筒。它们在低摩擦条件下工作，其设计无需维护。在液压缸、悬挂系统、铰接接头等无法进行润滑的地方非常理想。
为系统选择轴承时考虑的因素
1.负载类型和容量
轴承设计用于管理三种类型的负载：轴向负载、径向负载和组合负载。确定轴承需要承受的载荷类型和大小可确保轴承的最佳性能和使用寿命。
2.运行速度和条件
轴承的设计能够承受一定的速度限制，因此轴承的选择必须符合机器的特定要求。此外，还必须考虑所暴露的环境条件。例如，球轴承因其设计而通常适用于高速运转。在农业机械等恶劣的环境条件下，必须使用具有更强防尘功能的密封轴承。
3.润滑和维护
润滑对轴承的使用寿命至关重要。密封轴承终生润滑，运行时可自润滑，而油润滑轴承适用于对温度控制和维护要求较高的场合。
4.安装和装配
轴承设计应便于安装和维护。带座轴承和枕式轴承适用于直接组装，而剖分式轴承则适用于拆卸和安装。
5.成本和维护要求
有些轴承的前期成本可能较高，但维护较少，因此长期使用成本较低。在航空航天等关键应用中，采用使用寿命长的优质轴承至关重要。这可以防止停机，而停机可能会产生严重影响。
6.尺寸和空间限制
轴承的类型和尺寸可能取决于系统中的可用空间。空间有限的应用最适合使用薄截面轴承。滚针轴承可以在较小的空间内承受较大的载荷。
7.材料
轴承材料对耐用性和性能有很大影响。根据应用的不同，轴承的工作条件也不同。不同的材料可以承受不同的条件。例如标准钢轴承是高级钢材，可应对多种应用。不锈钢轴承可抵御腐蚀性环境。然而，在极端条件下，陶瓷轴承可能会提供更好的耐用性。陶瓷轴承是高速、低重量和高温条件下的最佳选择。
结论
根据系统的要求，大量可用的轴承可实现一系列功能。一个匹配良好的轴承可以让一切变得不同。它能保证机械系统的良好性能和使用寿命。通过做出明智的决定，工程师可以提高性能，最大限度地减少停机时间，使设备顺利运转。归根结底，合适的轴承不仅仅是一个小部件，它还是保持整个运行状态的关键。