一般所說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。該類軸承有單列的或多列的,以下就單列軸承進行討論。角接觸軸承由于滾動體與外圈滾道接觸處法線與徑向之間存在接觸角 a , 受徑向載荷 Fr 時,會派生出附加軸向力 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 通過內(nèi)圈作用于軸上,所以應成對使用。成對使用時,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),如圖 2( a) 示;二是鎖口在內(nèi)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(nèi)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支點上(設軸為短軸,支點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 ( 即軸承中各滾動體的載荷矢量與軸中心線的交點),落到支承跨距點 c 、 d (即軸承寬度中點處所在的徑向平面與軸中心線的交點)之內(nèi);另一種為反安裝(負配置),如圖 3(b)示,或稱背對背安裝,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 c 、 d 之外。
在使用時,為提高支承的剛性和旋轉精度,有時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上,常用的配置型式: 一是正安裝,如圖 4(a)所示,或稱面對面安裝,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 c 、 d 之內(nèi);二是反安裝,如圖 4(b)所示,或稱背對背安裝,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 c 、d 之外。
(a)正安裝(b) 反安裝
圖 3 分裝于兩支點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還是一支點,其配置形式可劃分為:
(1) 按外圈的寬窄邊相對來劃分,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 c 、 d 的位置來劃分,兩軸承的載荷作用中心 a 、b 落到支承跨距點 c 、d 之內(nèi)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 c 、 d 之外為反安裝。
2.1.1 鎖口在內(nèi)圈上的角接觸球軸承
此類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。有些書又稱其為內(nèi)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(nèi)圈,內(nèi)圈存在寬窄邊, 而外圈寬窄邊不明顯,顯然該類軸承的配置形式不能套用按外圈的寬窄邊相對來劃分,能否按兩軸承的載荷作用中心 a 、 b 相對于支承跨距點 c 、 d 的位置來劃分,目前筆者所見文獻也無介紹。
要探討該類軸承的配置,先分析受徑向力 Fr 時產(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(nèi)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, 兩類軸承承載區(qū)相同位置的任一滾動體受力 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,暫且稱這種情況下鎖口在內(nèi)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,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,分別按 B1 與 A1 ,B2 與 A2 相當?shù)奈恢脤?B1 、B2 也裝于一支點,如圖 6(b)所示。顯然,此時兩套 B 的配置形式與兩套 A 相同,即為正安裝。這時從結構看,兩軸承內(nèi)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 c 、d 之內(nèi)。將兩套 A(A1 , A2 )按反安裝裝于一支點,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?shù)奈恢冒惭b兩套 B1 、B2 于同一支點, 如圖 7(b)所示,顯然此配置形式為反安裝,兩軸承B 內(nèi)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 c 、 d 之外。
(a)軸承 A(鎖口在外圈)(b)軸承 B(鎖口在內(nèi)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(nèi)圈
圖 6 正 安 裝
(a) 鎖口在外圈(b) 鎖口在內(nèi)圈
圖 7 反 安 裝
若兩套鎖口在內(nèi)圈的軸承分裝于兩支點,與上類同,如圖 8 所示,兩軸承內(nèi)圈的寬邊相對為正安裝。此時,兩軸承的載荷作用中心 a 、 b 落到支承跨距點 c 、 d 之內(nèi);反安裝如圖 9 所示,兩軸承內(nèi)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 c 、 d 之外
圖 8 正安裝(鎖口在內(nèi)圈)
圖 9 反安裝(鎖口在內(nèi)圈)
由上可知,鎖口在內(nèi)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 c 、 d 的位置來劃分,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 c 、 d 之內(nèi)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 c 、 d 之外為反安裝。
若按結構特點劃分,與鎖口在外圈上的角接觸球軸承不同,兩軸承內(nèi)圈的寬邊相對為正安裝,反之,兩軸承內(nèi)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,除滾動體為圓錐滾子外,其結構與鎖口在外圈的角接觸球軸承類似。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(nèi)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(nèi)圈的寬窄邊相對來劃分。若兩軸承內(nèi)圈的窄邊相對,則為反安裝;若兩軸承內(nèi)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 c 、 d 的位置這一相同標準來劃分。兩軸承的載荷作用中心 a 、 b 落到支承跨距點 c 、 d 之內(nèi)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 c 、 d 之外,為反安裝。