軸承布置間距(支承跨距)是影響軸系整體剛性和承載能力的關(guān)鍵幾何參數(shù)。增大軸承間距能顯著提高軸系對(duì)傾覆力矩(扭矩)的抵抗能力，即提高軸系的角剛度。在承受徑向載荷時(shí)，軸承間距的增大雖然會(huì)降低軸在跨距內(nèi)的彎曲剛度，但它通過(guò)將外部載荷更有效地轉(zhuǎn)化為力偶，使得軸承端點(diǎn)承受的反作用力減小。在承受彎曲載荷的應(yīng)用中，需要平衡軸承間距對(duì)角剛度的有利影響與軸本身彎曲剛度的不利影響。
一、間距增大對(duì)角剛度的積極作用
? 抵抗傾覆力矩的能力： 在自動(dòng)化機(jī)械或機(jī)床主軸中，軸系經(jīng)常承受偏心載荷或作用在懸臂端的載荷，產(chǎn)生傾覆力矩。
1.力偶轉(zhuǎn)化： 傾覆力矩由軸承處產(chǎn)生的反作用力偶來(lái)平衡。當(dāng)軸承間距(力臂)增大時(shí)，平衡該力矩所需的單個(gè)軸承反作用力會(huì)相應(yīng)減小。
2.角剛度提升： 由于軸承受力減小，其彈性變形減小，軸系整體對(duì)傾覆力矩的抵抗能力(角剛度)顯著提高。這對(duì)于要求高定位精度和抗震性的系統(tǒng)至關(guān)重要。
? 減小軸承受力：
●延長(zhǎng)壽命： 軸承反作用力的減小意味著軸承承受的等效動(dòng)載荷降低，從而延長(zhǎng)了軸承的疲勞壽命。
二、間距變化對(duì)軸本身彎曲剛度的影響
? 軸跨距內(nèi)彎曲剛度的降低： 雖然增大間距有利于角剛度，但會(huì)對(duì)軸本身的彎曲剛度產(chǎn)生不利影響。
1.彎曲應(yīng)力： 軸的撓度(彎曲變形)與軸承間距的立方成正比。在兩軸承之間跨距內(nèi)承受徑向集中載荷時(shí)，間距越大，軸的彎曲變形量越大，導(dǎo)致軸系的徑向剛度降低。
2.臨界轉(zhuǎn)速下降： 軸承間距的增大通常會(huì)導(dǎo)致軸系的一階或更高階固有頻率下降，從而降低軸的臨界轉(zhuǎn)速。在高速應(yīng)用中，這會(huì)限制設(shè)備的工作速度。
? 平衡設(shè)計(jì)原則：
●權(quán)衡取舍： 在設(shè)計(jì)中必須權(quán)衡軸承布置間距增大帶來(lái)的有利的角剛度提升與不利的軸跨距內(nèi)彎曲剛度下降。通常需要通過(guò)增加軸徑(提高軸截面慣性矩)來(lái)補(bǔ)償間距增大帶來(lái)的彎曲剛度損失。
三、懸臂結(jié)構(gòu)與載荷分配的考量
? 懸臂長(zhǎng)度與間距的關(guān)系： 在存在懸臂載荷(例如安裝在軸端部的帶輪)的應(yīng)用中，軸承布置間距的選擇尤為關(guān)鍵。
1.減小懸臂： 為了最大限度地減小作用在軸承上的力矩，應(yīng)盡量使載荷的作用點(diǎn)靠近最近的軸承，即減小懸臂長(zhǎng)度。
2.優(yōu)化載荷分配： 通過(guò)優(yōu)化軸承間距，可以控制兩個(gè)支承軸承的受力分配，確保任一軸承都不會(huì)過(guò)度超載，以達(dá)到最佳的系統(tǒng)可靠性。在某些情況下，采用緊密布置(小間距)的軸承可以更有效地抵抗徑向載荷。
剛性總結(jié)：
●系統(tǒng)剛性： 軸承布置間距是決定軸系系統(tǒng)剛性的首要因素。間距應(yīng)根據(jù)軸系所受的主要載荷類型(彎曲或力矩)進(jìn)行優(yōu)化，并通過(guò)軸徑的設(shè)計(jì)來(lái)保證所需的臨界轉(zhuǎn)速和撓度極限。本文內(nèi)容是上隆自動(dòng)化零件商城對(duì)“軸承”產(chǎn)品知識(shí)基礎(chǔ)介紹的整理介紹，希望幫助各行業(yè)用戶加深對(duì)產(chǎn)品的了解，更好地選擇符合企業(yè)需求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，解決產(chǎn)品選型中遇到的困擾，如有其他的疑問(wèn)也可免費(fèi)咨詢上隆自動(dòng)化零件商城。
