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，軸承間距的增大雖然會降低軸在跨距內(nèi)的彎曲剛度，但它通過將外部載荷更有效地轉(zhuǎn)化為力偶，使得軸承端點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、間距增大對角剛度的積極作用
? 抵抗傾覆力矩的能力： 在自動化機械或機床主軸中，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)生的反作用力偶來平衡。當(dāng)軸承間距(力臂)增大時，平衡該力矩所需的單個軸承反作用力會相應(yīng)減小。
2.角剛度提升： 由于軸承受力減小，其彈性變形減小，軸系整體對傾覆力矩的抵抗能力(角剛度)顯著提高。這對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：
●延長壽命： 軸承反作用力的減小意味著軸承承受的等效動載荷降低，從而延長了軸承的疲勞壽命。
二、間距變化對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，但會對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，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，這會限制設(shè)備的工作速度。
? 平衡設(shè)計原則：
●權(quán)衡取舍： 在設(shè)計中必須權(quán)衡軸承布置間距增大帶來的有利的角剛度提升與不利的軸跨距內(nèi)彎曲剛度下降。通常需要通過增加軸徑(提高軸截面慣性矩)來補償間距增大帶來的彎曲剛度損失。
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靠近最近的軸承，即減小懸臂長度。
2.優(yōu)化載荷分配： 通過優(yōu)化軸承間距，可以控制兩個支承軸承的受力分配，確保任一軸承都不會過度超載，以達到最佳的系統(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)進行優(yōu)化，并通過軸徑的設(shè)計來保證所需的臨界轉(zhuǎn)速和撓度極限。本文內(nèi)容是上隆自動化零件商城對“軸承”產(chǎn)品知識基礎(chǔ)介紹的整理介紹，希望幫助各行業(yè)用戶加深對產(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，如有其他的疑問也可免費咨詢上隆自動化零件商城。
