3.2 轴承装配结构设计与装配工艺性实例分析_机械零部件结构设计实例与典型设备装配工艺性-QQ阅读男生玄幻网

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3.2 轴承装配结构设计与装配工艺性实例分析

3.2.1　滚动轴承装配结构常见错误及其改进

实例3-1

①原设计实例及结构特点　如图3-1（a），是用内座圈定位圆锥滚子轴承，安装时压盖压紧圆锥滚子轴承的外座圈。齿轮减速器使用一段时间后，轴的温度升高，轴将受热伸长，造成圆锥滚子轴承的推力增加，减小了圆锥滚子轴承的间隙，使轴承得不到良好的润滑，轴承温升异常，阻力急剧增加，致使高速轴无法正常运行。

②改进后装配特点　改进后的结构如图3-1（b），是将轴承内座圈定位改为外座圈定位，在轴端用圆螺母将轴承内座圈压紧。当轴在工作一段时间后，温度升高，轴自然伸长，圆锥滚子轴承的间隙并不会因为轴的伸长而减小，反而增加了；轴承内圈座的位置可以自由调整，轴承没有附加载荷，保持高速轴的平稳运行。

图3-1　轴承定位结构

1—齿轮；2—高速轴；3—圆锥滚子轴承；4—压盖；5—机壳；6—圆螺母

③工艺性分析对比　当轴上使用圆锥滚子轴承时，要注意保持圆锥滚子轴承的间隙，这个间隙是用来进入润滑剂的，保持间隙就是保持轴承的润滑。

实例3-2

①原设计实例及装配结构特点　如图3-2（a），轴承受轴向和径向的双向载荷且都比较大，轴向力会使一个圆锥轴承轴向窜动而不能承受径向力。图示的轴向力会使左端的圆锥轴承窜动，而不能承受径向力，使右端的圆锥轴承发生承载超重，发生磨损。

②改进后装配特点　如图3-2（b），将左端的圆锥轴承换成圆柱滚子轴承，轴的结构尺寸也相应变化。轴向力压紧右端的圆锥轴承，同时左端的圆柱滚子轴承也不会发生窜动，轴向力和径向力都得到了很好的分布载荷。

图3-2　轴上圆锥轴承的安装

③工艺性分析对比　圆锥轴承因其结构特点，装配时常用于有轴向和径向双向载荷的轴上，但当径向载荷较大时，就不能使用一对圆锥轴承了，这是因为一对圆锥轴承不能承受较大的径向载荷。

实例3-3

①原设计实例及装配结构特点　如图3-3（a），有法兰、螺母和轴肩等，结构设计过于复杂，不利于操作。

②改进后装配特点　若将其改为图3-3（b），用弹性挡圈代替法兰、螺母和轴肩，则可简化零件的结构设计。

图3-3　弹性挡圈代替法兰的结构

③工艺性分析对比　用弹性挡圈代替法兰与轴承关联，结构简化、操作方便。

实例3-4

①原设计实例及装配结构特点　图3-4（a）中的端盖不方便拆卸，费时费力，操作麻烦。

②改进后装配特点　如图3-4（b），在端盖上设置两个拆卸螺孔。

图3-4　端盖的拆卸结构

③工艺性分析对比　轴承装配结构设计时应考虑结构上拆卸方便，省时省力，操作简单。

实例3-5

①原设计实例及装配结构特点　如图3-5（a），轴承端盖为铸件，其螺钉孔的位置距离零件的边缘太近；没有拔模斜度，不利于安装和拆卸。

②改进后装配特点　如图3-5（b）则较为合理，螺钉孔的位置距离零件的边缘有一定的距离；在轴承端盖的透盖上设计密封圈；设计有一定的拔模斜度。

图3-5　端盖的固定与密封结构

③工艺性分析对比　轴承端盖的主要作用并不是支撑，而是：轴承外圈的轴向定位；防尘和密封，除它本身可以防尘和密封外，它常和密封件配合以达到密封的作用。

实例3-6

①原设计实例及装配结构特点　如图3-6（a），轴承与轴配合处，轴肩过高，挡住了轴承内圈，不便于轴承的拆卸。

②改进后装配特点　改为图3-6（b），降低了轴肩的高度，使外力能够通过敲击轴承内圈而将轴承拆卸下来。

图3-6　轴肩高度低于滚动轴承内圈高度的结构

③工艺性分析对比　滚动轴承在安装时轴承内圈需要和轴的表面通常采用过盈配合，因此在安装时轴承内圈和轴表面之间就有了很大的力，在拆卸的时候需要很大的外力才能拆下来，因此，轴肩高度应低于滚动轴承内圈的高度，应留有足够的拆卸空间。

实例3-7

①原设计实例及装配结构特点　轴承润滑采用了迷宫密封，如图3-7（a），而迷宫密封的泄漏不可能为零。若变速箱采用迷宫密封，停止时轴处会有泄漏。

②改进后装配特点　改进后如图3-7（b），以挡油垫代替原来的迷宫环，并在垫的下面开油槽，箱体上加开回油孔，这样就会有效地阻止泄漏。

图3-7　轴承润滑密封结构

③工艺性分析对比　轴承装配时最重要的一项就是考虑润滑问题，而润滑的选择与其润滑结构、密封性有密切的关系。

实例3-8

①原设计实例及装配结构特点　如图3-8（a），轴承端盖受轴向力，轴承箱体与端盖结合面间出现间隙，并且螺纹为通孔，产生泄漏。

②改进后装配特点　如图3-8（b），螺纹孔为不通孔，纸垫改为塑料垫，端盖结合端面作为内锥面，保证了密封的可靠性。

图3-8　轴承箱体与端盖结合面结构

③工艺性分析对比　轴承密封盖上有轴向作用力时，要注意密封的可靠性。

实例3-9

①原设计实例及装配结构特点　轴承密封结构如图3-9（a），采用油沟镶入毛毡油封，密封效果不好，漏油严重，造成浪费，对生产极其不便。

②改进后滚动轴承装配特点　改进后如图3-9（b），采用骨架油封，密封效果较好。密封的装配工艺性也较为合理。

图3-9　密封结构

③工艺性分析对比　采用油沟镶入毛毡油封，生产中漏油严重；采用骨架油封，密封效果较好。

实例3-10

①原设计实例及装配结构特点　游艺机中设在垂直回转轴下部的滚动轴承，为了防止脱落采用了弹性挡圈固定，如图3-10（a）。因轴承受的轴向力超过了挡圈所能承受的力，因而会变形脱落。

②改进后装配特点　如图3-10（b），将弹性挡圈固定改为轴承盖固定。

图3-10　垂直回转轴轴承固定

③工艺性分析对比　游艺机中设在垂直回转轴下部的滚动轴承采用轴承盖固定后，能承受较大的轴向力，且装配方便。

实例3-11

①原设计实例及结构特点　图3-11（a）为轴承与轴配合的结构，由于轴上与轴承配合的配合轴段和非配合轴段径向尺寸一致，又由于配合轴段和轴承配合是过盈配合，所以在轴装进轴承孔的时候，轴上非配合面会和轴承内孔接触，并且在拆卸的时候非配合轴段依然和轴承孔接触。这种情况会擦伤轴表面。

②改进后装配特点　改为图3-11（b），将轴的右端非配合轴段的径向尺寸设计为稍小于轴承配合面的尺寸，这样在安装和拆卸轴承的时候就不会擦伤轴表面。

图3-11　轴与轴承配合时过盈轴段的设计

③工艺性分析对比　轴与轴承配合时应便于拆卸，如过盈轴段与非过盈轴段径向尺寸应有区别，以便于装卸。

实例3-12

①原设计实例及结构特点　图3-12（a）为轴承、轴、端盖及箱体间的配合结构，可以看出，ϕA>ϕB，轴的轴肩过高，不便于轴承的拆卸。

②改进后装配特点　改为图3-12（b），降低轴肩，使得ϕA<ϕB，这样就解决了轴承不易拆卸的问题。

图3-12　轴和轴承配合时轴肩的结构设计

1—轴；2—箱体；3—轴承；4—端盖

③工艺性分析对比　轴与轴承配合时，轴肩高度要小于轴承内环高度，以使轴承便于拆卸。

实例3-13

①原设计实例及结构特点　图3-13（a）为滚动轴承、轴、端盖及箱体间的配合。轴承安装不产生干涉的条件是轴承的圆角半径必须要大于轴的圆角半径，以保证轴承的安装精度和工作质量；当轴承圆角比较小时，则相应减小轴部圆角，此时应力集中会增大。

②改进后装配特点　改为图3-13（b），在轴肩圆角位置安装间隔环［局部视图如图3-13（b）中放大图B］，这样解决了应力集中问题。

图3-13　避免装配时产生应力集中的结构

③工艺性分析对比　滚动轴承与轴配合时，轴承的安装不应产生干涉，以保证轴承的安装精度和工作质量；当轴承圆角比较小时，为了避免装配时的应力集中，可以在轴肩圆角位置安装间隔环，以解决应力集中问题。

实例3-14

①原设计实例及结构特点　如图3-14（a）为轴承、轴、轴套间的配合，配合部分尺寸过长，使装配的接触面过长；另外，装配时容易损坏轴，影响传动。

②改进后装配特点　若改为图3-14（b），轴与轴套配合，配合的部分做成非配合面，这样就减小了配合的长度，装配和运转时轴不易被损坏。

图3-14　轴与轴套配合的结构

③工艺性分析对比　轴与轴套配合部分应适当。如装配过程中为了减少不必要的配合、方便轴承的安装和拆卸，可以将轴做成非配合面，减少不必要的配合长度。

实例3-15

①原设计实例及结构特点　图3-15（a）为轻型传动带托辊，滚珠轴承2装配在其中，支撑架安装在两端机架的圆孔内，并用开口销轴向定位；但是仅采用开口销定位，不能有效地防止轴沿轴向窜动。由于传动带上的载荷常有变化，甚至偏载，在运行中传动带经常对托辊施加交变的轴向力，使托辊在绕轴旋转的同时有左右窜动，造成轴承工况条件恶劣，轴衬迅速损坏。该组件的定位不好，容易致使轴承损坏。

②改进后装配特点　改为图3-15（b），即在轴两端分别加工出平面，与托辊组装好后，嵌入两端架的开口槽中将轴卡住。改进后托辊轴不再窜动，轴承的损坏大大减小。

图3-15　托辊定位的结构

1—传动带；2—滚珠轴承；3—机架；4—托辊轴；5—开口销

③工艺性分析对比　传动带上的载荷常有变化，甚至偏载，在运行中传动带经常对托辊施加交变的轴向力，使托辊在绕轴旋转的同时产生左右窜动，开口销轴向定位不能有效地防止轴沿轴向窜动。为了避免轴承工况条件恶劣，在轴两端分别加工出平面，与托辊组装好后，嵌入两端架的开口槽中将轴卡住。这样，托辊轴不再窜动，轴承的损坏减小，组件定位合理。