在旋轉(zhuǎn)軸的情況下,最廣泛使用的支撐方法是使用一個(gè)或多個(gè)軸承。通常有大量不同類型的軸承可供使用。所選系統(tǒng)是系統(tǒng)承受的負(fù)載和速度的函數(shù);對于非常高速的應(yīng)用,使用空氣軸承或磁軸承代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬對金屬滾動(dòng)接觸。
常規(guī)軸承:
用于旋轉(zhuǎn)部件(如軸)的軸承布置通常需要兩個(gè)軸承來相對于機(jī)器的靜止部件徑向和軸向地支撐和定位該部件。根據(jù)應(yīng)用、負(fù)載、運(yùn)行精度和成本,可以考慮以下方法:
定位和非定位軸承配置。
調(diào)整軸承布置。
浮動(dòng)軸承布置。
定位和非定位軸承配置:
軸一端的定位軸承提供徑向支撐,同時(shí)在兩個(gè)方向上軸向定位軸。因此,應(yīng)檢查軸和軸承座上的位置。例如,合適的軸承是可以承受組合載荷的徑向軸承。例如,深溝球軸承。
第二個(gè)軸承提供兩個(gè)方向的軸向定位,但它必須以徑向自由度(即帶間隙調(diào)整)安裝在其軸承箱中。
調(diào)整后的軸承配置:
在緊湊的軸承配置中,軸由軸承沿一個(gè)方向軸向定位,并沿另一個(gè)軸承的相反方向定位。這種布置稱為交叉定位,通常用于短軸。合適的軸承包括能夠承受至少一個(gè)方向的軸向載荷的所有類型的徑向軸承。
浮動(dòng)軸承配置:
浮動(dòng)軸承布置也是水平布置,適用于對軸向位置要求適中或采用軸上其他零件作軸向定位的場合。深溝球軸承將滿足這種布置。
空氣軸承:
空氣軸承可以是空氣靜力設(shè)計(jì)或空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)。在實(shí)踐中,空氣動(dòng)力軸承用于在高溫環(huán)境下轉(zhuǎn)速高達(dá)36 000 rev min-1的渦輪機(jī)械。
在靜態(tài)空氣軸承中,兩個(gè)軸承表面被壓縮空氣膜隔開。壓縮空氣由軸承箱中的多個(gè)噴嘴供應(yīng)。軸承面之間的距離約為5至30μm。
使用空氣軸承的優(yōu)點(diǎn):
可達(dá)到高旋轉(zhuǎn)精度,通常大于5×10-8 m,并且隨著時(shí)間的推移保持恒定,因?yàn)樾D(zhuǎn)軸和外殼之間沒有接觸,因此不會產(chǎn)生磨損。
低摩擦阻力,允許高速;使用合適的軸承可實(shí)現(xiàn)高達(dá)200 000 rev min-1的軸速。
高剛度,由于升力效應(yīng)提高了速度。
磁性軸承:
在磁性軸承中,旋轉(zhuǎn)軸被支撐在強(qiáng)磁場中。與空氣軸承一樣,它具有許多顯著的優(yōu)點(diǎn):
轉(zhuǎn)動(dòng)件與靜止件無接觸,無磨損
在較寬的溫度范圍內(nèi)工作,通常為-250C至220C:因此,磁軸承廣泛用于超導(dǎo)機(jī)器。
固定和旋轉(zhuǎn)部件之間的非磁性護(hù)套允許在腐蝕性環(huán)境中運(yùn)行。
軸上的摩擦阻力極小,可達(dá)到極高的轉(zhuǎn)速。