冠县华诚轴承有限公司

轴承的选型和应用原理简介

轴承的选型和应用原理简介


轴承的选型


(一)、各种类型轴承的主要性能和应用场合。

    深沟球轴承结构简单,使用方便,是生产批量最大,应用范围最广的一类轴承,主要用以承受径向载荷,也可承受一定的轴向载荷。当轴承的径向游隙加大时,具有角接触球轴承的功能,可承受一定的轴向载荷。与尺寸相同的其它类型轴承比较,此类轴承磨擦系数小,极限转速高。


    调心球轴承有两列钢球,内圈有两条滚道,外圈滚道为内球面型,具有自动调心的性能。可以自动补偿由于轴的挠曲和壳体变形产生的同轴度误差,适用于支承座孔不能保证严格同轴度的部件中。

    此类轴承主要用在联合收割机等农业机械、鼓风机、造纸厂、纺织机械、木工机械、桥式吊车走轮及传动轴上。


    角接触球轴承极限转速较高,可以同时承受径向载荷和轴向载荷,也可以承受纯轴向载荷,其轴向载荷能力由接触角(载荷作用线与轴承径向平面之间的夹角)决定,并随接触角增大而增大。

    此类轴承适用于支承间距不大,刚性好的双支承轴上,如机床主轴,尤其是磨床砂轮轴,内燃机液力变速箱、蜗杆减速器、电钻、离心机和增压器等。


    圆柱滚子轴承的滚子通常由一个轴承套圈的两个挡边引导,保持架、滚子和引导套圈组成一个组合件,可与另一个轴承套圈分离,属于分离型轴承。此种轴承安装、拆卸比较方便,尤其是当要求内外圈与轴、壳体都是过盈配合时更显其优点。此类轴承一般只用于承受径向载荷,只有内、外圈均带挡边的单列轴承可承受较小的定向轴向载荷或较大的间隙轴向载荷。

    与外形尺寸相同的深沟球轴承相比,此种轴承具有较大的径向载荷能力。但对于此类轴承配合的轴、壳体孔等相关零件的加工要求较高。此类轴承主要用于大型电机、机床主轴、车床主轴、柴油机曲轴以及汽车、拖拉机的变速箱等。


    调心滚子轴承具有两列滚子,主要用于承受径向载荷,同时也能承受任一方向的轴向载荷。有高的径向载荷能力,特别适用于重载荷或振动载荷下工作,但不能承受纯轴向载荷。调心性能良好,能补偿同轴度误差。主要用于轧钢机。


    圆锥滚子轴承主要是用于承受径向载荷为主的径向与轴向联合载荷,而大锥角圆锥滚子轴承可以用于承受以轴向载荷为主的径、轴向联合载荷。此种轴承为分离型轴承,其内圈(含圆锥滚子和保持架)和外圈可以分别安装。在安装和使用过程中可以调整轴承的径向游隙和轴向游隙,也可以预过盈安装。此类轴承多用于汽车后桥轮毂、大型机床主轴、大功率减速器、车床轴箱、输送装置的滚轮,以及轧钢机的支承辊和工作辊上。


    推力球轴承是分离型轴承,该接触角为90°只能承受轴向载荷,极限转速低。此类轴承常用于立式钻床、立式水泵、车床顶针座、机床主轴、汽车离合器、蜗杆减速器、千斤顶、阀门、钻探机转盘、起重机和天车吊钩等机械中。


(二)、滚动轴承类型的选择

轴承的种类、类型及尺寸是多种多样的。为使机械装置发挥出预期的性能,选择最适宜的轴承是至关重要的。

为选定轴承,需要 分析诸多因素。从各个角度进行研究、评价。一般按下列顺序进行:

掌握机械装置和轴承的使用条件。

明确对轴承的要求。

选定轴承类型。

选定轴承配置方式。

选定轴承尺寸。

选定轴承规格。

(三)、滚动轴承精度的选择

滚动轴承公差等级选择要与所用的机械精度相适应,不应单纯依靠提高轴承公差等级来提高机器的旋转精度,减少振动和噪声等。必须注意相配零件的制造精度、制造质量和装配质量等。轴承公差等级提高相应价格成倍提高,因此合理的选择轴承公差等级是很重要的。

各类轴承都有0级公差轴承,应用最广,对于大多数机械可以满足使用要求。当旋转精度要求高时,则应选择较高公差等级的轴承或特殊公差等级的轴承,如机床主轴、精密机械和仪表等所用的轴承。对高速旋转的轴,也应选用高公差等级的轴承。

、滚动轴承游隙的选择

滚动轴承滚动体与滚道之间的间隙称为游隙(俗称旷动量或轴承间隙)。它可分为径向游隙和轴向游隙两类。

游隙的大小对轴承寿命、温升和噪音影响很大。如果游隙太小,轴承容易磨损,发热甚至烧毁;游隙太大,易引起振动和噪音,从而影响使用寿命。根据使用条件选用最适合的游隙时应考虑下列几点:

1.轴承与轴和外壳的配合而导致游隙的缩小。

2.轴承工作时由于内、外套圈的温度差而导致游隙的变化。

3.轴和外壳所用的材料因膨胀系数不同而影响游隙的变化。

一般正常工作的轴承,应优先选用基本组的径向游隙。但在特殊条件下工作的轴承,如高温、高速、低噪音、低摩擦等要求,可选用辅助组的径向游隙。对精密轴承,机床主轴用轴承等选用较小的径向游隙。对轴承游隙有特殊要求的,HRB轴承也可满足用户的要求。

HRB轴承游隙值与GB4604、ISO5753相同。

(五)轴承选型误区及对策


1. 盲目选购高精度轴承,达不到使用要求。如电机轴承多数不要求高的旋转精度。而对噪音有较高要求,特别是不能有异常声,因此应按国家标准选橡胶密封的深沟球Z2组。电机厂应在定货时 应对异常声有单独要求。而有的顾客选用P5级轴承,认为贵的就好。在实际使用中,寿命提高不明显,噪音指标一般,有的甚至不能满足电机低噪音的要求,轴承的精度也得不到发挥。高精度不代表低噪音,同样低噪音也不等同高精度。

盲目选用小轴向游隙的轴承。顾客在选轴承时,经常用手感觉轴承的串动量,即轴向游隙。认为串动小的就好,串动大的不好。但这是一个误区。其实轴承工作时必须有适当的游隙,运转时才能灵活,温升小,并有长寿命。轴承安装时轴与轴承一般是过盈配合。因此装配后的轴承内部游隙比原始游隙减小。因此轴承在高温或冲击负载工作时应选用大游隙,C3,C4组。工作中,有温升时,内部游隙会更小。因此绝大部分情况应考虑径向游隙满足要求,至于轴向游隙很少用到。除非是电风扇、电动工具等对轴向移动有严格要求的场合。这样场合使用的轴承有单独的技术条件,需订制。不能采用通用轴承。国外工程电机有相当一部分受冲击负荷,所用的轴承有相当一部分选用大游隙C3组。

盲目选购低价代用轴承。例如磨床磨头轴承为保证精度出厂时一般选用P4级配对的,但维修时一般改成P5级单套的。装配后,各轴承无法实现均匀预紧,旋转精度达不到要求。再如,高速电主轴轴承应选用配对的(CETA/P4DB,CDTA/P4DB)专用结构。但客户通常用CTA或普通的内引导结构C,结果寿命较短。

不分场合对角接触球轴承随意代用。表现在36、46(新型号后缀为C、AC)相互代用。顾客认为46能代用36,但36不能代用46。其实这是不确切的。36系列角接触球轴承比46系列有利于高速。且可承受径向力比较大,但可承受轴向力较小。46系列与之相反。即有利于承受轴向力,极限转速较低。所以应根据使用环境分析36、46系列的代用问题,而不是简单地46能代36,36代替不了46。

密封轴承能防水。这是错误的,只有真正的RS结构(我厂称为RS1) 才能做到有限度地防水。另外不同RS结构密封性能也有区别。我厂生产RS1结构是密封性能较好的结构。而RZ和Z结构的密封是不能防水的。因为密封盖与轴承内圈有间隙。

6. 很多客户愿意使用带金属保持架的轴承,认为装尼龙保持架的轴承不好用。这个观点是不正确的。因为在轴承正常运转时保持架只是起分离滚动体,并引导其运动的作用,基本不受力。尼龙保持架具有比强度高,可加工出各种复杂形状(有利于优化设计),具有自润滑特性,在短暂缺油时不至于“抱死”。可在-30~120°C长期工作。九十年代初我国轴承行业采用尼龙保持架就推广应用了。尼龙保持架材料是选用美国杜邦公司生产的玻璃纤维增强尼龙66, 并添加抗老化剂。它具有很高的强度和弹性,抗化学腐蚀,抗老化和尺寸稳定性好等特点。所以装尼龙保持架轴承具有摩擦系数小、温升低,自润滑性能好,振动、噪音小,极限转速高等性能。故它在调心球轴承、单双列角接触球轴承、短园柱滚子轴承、直线运动球轴承、滚动丝杠用角接触推力球轴承,高速纺杯轴承中得到广泛应用。

对于尼龙架我国还制定了相应标准Q/HJ1—76—91“尼龙保持架技术条件”。并且对进口材料严格按JB/T6638—93标准进行验收。尼龙架能确保高质量。

  7.添加二硫化钼的润滑脂可用于决大多数轴承的润滑,这也是不正确的。M0S2是固体润滑剂。适合于低速重载,而对高速旋转的滚动轴承润滑不利。有的客户甚至用钙基脂填充在轴承中做润滑,其实钙基脂的滴点在800C左右。当温升达到75 0C以上,油脂就开始变稀,很快从轴承中流失。得不到润滑的轴承自然很快损坏。通常轴承中使用的润滑脂应根据工作场合,例如有的高转速,有的重负荷,有的低噪音等等选用专用的锂基润滑脂。这样可使轴承的寿命提高30%以上。常用的轴承专用润滑脂后边有专门的介绍。

滚动轴承应用原理

配合公差

  滚动轴承的内径尺寸和外径尺寸是按标准公差制造的,轴承内圈与轴、外圈与座孔的配合松紧程度只能通过控制轴颈的公差和座孔的公差来实现,轴承内圈与轴的配合采用基孔制,轴承外圈与座孔的配合采用基轴制。正确选择配合,必须知道轴承的实际负荷,工作温度及其他要求,通常将当量径向负荷P分成“轻”、“正常”、“重”负荷三种情况,其与轴承额定动负荷C的关系列于表3-1。供选择轴和座孔公差带时参考。

表3-1

P的大小    P与C之比率

轻负荷      P〈=0.07C

正常负荷    0.07C〈P〈=0.15C

重负荷      0.15C〈P

3.寿命

滚动轴承的寿命系指一个轴承中任一滚动体或任一滚道在出现疲劳剥落以前达到的总转数,或在一定转速下的工作小时数。

通过试验室试验和实际经验证明,滚动轴承的寿命是相当离散的,相同的轴承在同样工作条件下的寿命具有明显的差异,因此,寿命计算中必须考虑寿命的离散性,计算在一定使用概率下的寿命。

4.滚动轴承的润滑

为了使滚动轴承能正常工作,防止正常破坏,必须对滚动轴承进行润滑。正确的润滑不仅能保证轴承达到并提高轴承使用寿命,而且能减少轴承的摩擦磨损,降低能耗,加快散热,防止烧伤,预防锈蚀,降低振动和噪声等作用。

一般情况下滚动轴承采用脂润滑或油润滑,在特殊情况下也可采用固体润滑。人们常常将润滑剂当作滚动轴承的“第五大件”。

脂润滑

脂润滑指采用润滑脂对轴承进行润滑,与采用润滑油为润滑剂的润滑相比,有很多优点,如:润滑脂很容易保持在轴承内,不易泄漏,维护简单可防止水气、灰尘和其它有害杂质侵入,油膜强度较高,可以使用较长时间不需更换等。

润滑脂按其主要成分分为钙基、钙钠基、钠基、锂基、钡基等多种。

钙基润滑脂的特点是不溶于水,但耐温性能差,滴点为800C左右。适用于环境潮湿但温度较低的轴承中。如马车等农用场合。

钙钠基润滑脂的特点是不溶于水,但耐温性能较钙基脂好,适用于环境较潮湿,湿度稍高的轴承使用场合。

钠基润滑脂,其特点是耐温性更好,但易溶于水,故适用于温度120℃左右但环境干燥的场合。

锂基润滑脂,其耐温性能及抗水性能均较好,因而寿命也长,可适用于环境温度150℃以下且潮湿的场合。锂基脂已成为国内外使用最广泛的轴承润滑脂。

轴承中充填润滑脂的量不宜过多,根据经验,以填满轴承空间的1/3——1/2为宜,高速时应仅填充至1/3,转速很低而且对密封要求较严格的情况下,可以填满轴承空间。

下表列出部分场合可共选用的润滑脂。


使用场合      牌 号      生产商   工作温度 C    联系电话

一般场合     HP-R         津 脂    -30-120     02225693347       

             egols-8003   意格尔   -20-120     05105342696

             egols-8035   意格尔   -20-120

低扭矩       egols-8005   意格尔   -50-110     02365430216

低温         egols-8004   意格尔   -50-110           

           特种白色锂基脂   津脂    -20-110     02225693347

           lsoflex LDS18   克虏伯   -50-110

           Multemp SRL     协 同   -50-110

高速、低扭矩    egols-8012   意格尔   -40-130           

低噪音       egols-8003   意格尔   -20-120

             egols-8022   意格尔   -20-120

              H S A       津脂     -30-120

低噪音、长寿命   egols-8001   意格尔   -35-130

             egols-8002   意格尔   -35-130

高温、低噪音   goels-8008   意格尔   -40-220

高温、重负荷   egols-8054   意格尔   -20-160

             egols-8052   意格尔   -20-160

             egols-8007   意格尔   -20-220

              HP-R           津脂    -20-120     02225693347

高温、高速      HTHS           津脂     -40-160


油润滑

当轴承转速较高时,脂润滑的摩擦损失较大,从而使轴承温升增高。由于油润滑的速度性能和耐湿性能较脂润滑好,当脂润滑不能满足要求时采用油润滑。

粘度是润滑油的重要特性,随着工作温度的增高,润滑油粘度将会降低,同时为了保证滚动体和滚道接触面间形成足够的润滑油膜,润滑油必须保持一定的粘度。因此,当轴承转速较高应选用较低粘度的润滑油,负荷较重则应选用粘度较高的润滑油。

常用的润滑油有机械油,高速机械油,气轮机油,压缩机油,变压器油,汽缸油等。

对于航空仪表和精密仪器可用仪表油,高温仪表油等。

油润滑主要润滑方式:

油浴润滑

油浴润滑是最普通的方式,适用于低、中速轴承的润滑。轴承的一部分浸在油中,润滑油由旋转的轴承零件带起,然后又流回油槽中,当轴承静止时油面不应超过最低滚动体中心。

滴油润滑

此种润滑方式可控制润滑油的供油量,因过多的油量将引起轴承温升增高,故适用于需要定量供应润滑油的场合。

循环油润滑

用油泵将经过过滤的油输送到轴承中,通过轴承润滑后再经过滤,冷却后循环使用。降低温升,适用于转速较高的轴承。

喷雾润滑

用干燥的压缩空气经喷雾器与润滑油混合形成油雾,同入轴承中,油雾气流有效地使轴承降温并可防止杂质进入。适用于高速高温轴承的润滑。

喷射润滑

用油泵将高压油经喷嘴喷射到轴承中,由于轴承在高速旋转时,使其周围空气也形成气流,用一般的润滑方式很难将润滑油输送到轴承。

喷嘴的位置应放在内圈和保持架中心之间。靠离心力作用使轴承得到均匀润滑。

3 固体润滑

在一些特殊条件下,采取脂润滑、油润滑均受限制时可用固体润滑方法。

将固体润滑剂加入润滑脂中,一般是在润滑脂中加入30%-50%的一号二硫化钼。

用粘接剂将固体润滑剂粘接在滚道、保持架和滚动体上,形成固体润滑膜。

把固体润滑剂加入工程塑料和粉末冶金材料中,制成有自润滑性能的轴承零件。

.滚动轴承的密封

滚动轴承密封的作用

滚动轴承密封装置的作用是防止灰尘、水分、酸气和其它污物进入轴承以及防止润滑油从轴承箱内流出。

滚动轴承密封装置的选择

密封装置的形式很多,选择时主要应考虑下列因素:

轴承的工作环境;

轴承部件的结构特点(即可选用空间大小);

轴承转速(轴的圆周速度);

轴承润滑剂的种类(润滑油和润滑脂);

轴承部件的工作温度;

费用。

滚动轴承密封装置和种类

滚动轴承基本的密封形式有非接触式密封、接触式密封和综合式密封。

非接触式密封

非接触式密封工作时,密封装置和与其相对运动的零件不接触,在工作中几乎不产生摩擦热,没有磨损,特别适用于高速和高温场合。表示此类密封形式的轴承后缀代号为Z 或 RZ。

接触式密封

接触式密封,由于其密封件与配合件直接接触,在工作中摩擦较大,发热亦大,接触面容易磨损,从而导致密封性能下降,因此适用于中低速的工作条件。接触式密封常用的有毡封圈、橡胶圈密封等结构形式。表示此类密封形式的轴承后缀代号为RS1。

综合式密封

在粉尘、水分多等恶劣的环境下,以及在不允许有润滑剂泄漏的场合,往往综合运用各种密封形式,以达到更好的密封效果。

带防尘盖或密封圈的轴承

作为标准产品提供的密封轴承包括单面或双面带防尘盖和单面和双面带密封圈的深沟球轴承,带座外球面球轴承等,双面带防尘盖或密封圈的轴承装配时已填入适量的润滑脂,无须保养,在一般工作条件下密封轴承能防止润滑脂泄漏和外部杂质进入轴承内部,因此轴承外部不需再加密封装置,这样既简化结构又节省空间。


6. 滚动轴承的安装与拆卸

     轴承安装不当是轴承过早损坏的主要原因之一,因此,轴承的安装和拆卸应严格按照规程进行。

滚动轴承的安装

安装轴承的地方应保持清洁,不应靠近车床、磨床等机械加工设备,以免切屑,磨粒等进入轴承。

检查相关零件的尺寸及精加工情况是否合格。

使用、安装时要认真仔细,不允许强力冲击轴承,不允许用锤子直接敲击轴承,不允许通过滚动体传递压力,压力不能加在保持架、密封圈、防尘盖等零件上。

使用合适的安装工具,尽量使用专用工具安装。极力避免使用布类和短纤维之类的东西。

安装方法

         当轴承内圈与轴紧配合,外圈与壳体为较松配合时可用压力机将轴承先压装在轴上,然后将轴连同轴承一起装入壳体中。

轴承安装时要使轴和轴承孔的中心线重合,轴承相对轴歪斜不仅使安装困难,而且会造成压痕、轴颈弯曲、甚至使轴承内圈断裂。

在缺少或不能使用压力机的地方,可以用小锤安装,此时装配套管锤击力的端面应制成球形,以使装配压力均匀。

压入配合

轴承内圈与轴是紧配合,外圈与轴承座孔是较松配合时,可用压力机将轴承先压装在轴上,然后将轴连同轴承一起装入轴承座孔内。压装时在轴承内圈端面上,垫一软金属材料做的装配套管“铜或软钢”,装配套管的内径应比轴颈大0.5到1mm,外径应比轴承外圈挡边略小,以免压在外套上。与轴承接触的端面应修平。

轴承外圈与轴承座孔为紧配合,内圈与轴为较松配合时,可将轴承先压入轴承座孔内,这时装配套管的外径应略小于座孔的直径。

如果轴承套圈与轴及座孔都是紧配合时,安装时内圈和外圈要同时压入轴和座孔,装配套管的结构应能同时压紧轴承内圈和外圈的端面。

加热配合

通过加热轴承或轴承座,利用热膨胀将紧配合转变为松配合的安装方法。此法适用于过盈量较大的轴承的安装,安装前,可将轴承或壳体在热矿物油中加热(不超过100℃)使轴承安装更容易些。

对于内径为圆锥孔的轴承,可以直接装在有锥度的轴颈上,或装在紧定套和退卸套的锥面上。此类轴承内圈与轴紧配合的程度,不再是由轴的公差来决定,而是由轴承压进锥形配合面上的距离而定。因此,在安装过程中应经常测量轴承的游隙,并以此来衡量配合的松紧程度直到达到所要求的程度为止。

对于角接触球轴承和滚子轴承,常常是成对安装,并在安装时同时调整轴承的游隙,此类轴承游隙大小对主机正常工作影响很大,如轴承用于机床主轴时,游隙或预紧量的大小还直接影响到加工产品的质量。因此,在轴承安装过程中必须精确地进行调整。

在推力轴承安装时,由于轴圈与轴一般为过度配合,座圈与壳体一般为间隙配合,因而较易装配,但应检查与轴一起旋转的轴圈和轴中心线的垂直度,以保证安装质量。

在双列圆柱滚子轴承安装前应用着色法检查主轴与轴承内孔的接触面积,确保80%接触,并且大端接触良好。否则用研磨济研磨。对机床厂建议对主轴和轴承分别计量其锥度差,并按上限和下限分成两组或三组,分别对应安装。这样做对保证装配后的精度和刚性极其重要。

滚动轴承的拆卸

拆卸滚动轴承时应特别仔细,不应损坏轴承及其相结合的零件,拆卸轴承的力不应作用在滚动体上。

当轴承与轴配合较紧,与外壳配合较松时,可使轴承从外壳中拆出,然后使用压力机将轴承从轴上卸下。拆卸时,轴承下面应垫一衬套。

7.滚动轴承的保管

保管滚动轴承的基本任务是使轴承不生锈。

轴承生锈的主要原因是受到湿气、酸、碱和盐的腐蚀。

轴承厂生产的轴承均经过严格油封与包装,在遵守保管规程的条件下,经油封包装的轴承防锈期一般为一年,因此订户对库存轴承每隔10——12个月必须重新进行涂油密封,才能继续保持轴承不会生锈。

轴承重新油封的步骤为:清洗轴承上原有的防锈油脂,涂上新的防锈油脂,包装已涂油的轴承。

清洗

轴承在重新涂防锈油前,必须仔细清除轴承上原有的防锈油脂和污垢。

凡用防锈油封存的轴承,均用气油清洗,直到干净为止,凡用厚油或防锈油脂防锈的轴承,应在轻矿物油(如10号机油或变压器油)中热溶解清洗,即将轻质矿物油加热到95度——100度,再将轴承浸入,使原有防锈油脂完全融化后取出轴承,冷却后再用汽油或煤油清洗。

2. 涂油包装

清洗干净的轴承应立即涂防锈油

微型轴承和部分中小型轴承以及小型滚针轴承,宜用油膜防锈油。中型轴承、大型轴承、滚针轴承宜用脂膜防锈油,常用涂油方式有浸渍涂油和机械喷涂两种,涂油后的轴承应按包装规则进行包装,一般先用聚乙稀薄膜单套包装后再装入纸盒或用聚乙烯合纸卷包。

3.对运输和仓库的要求

轴承的防锈期为一年,是以轴承出厂日期开始计算的。合理运输、是指轴承在运输过程中应有防雨装置、不与酸、碱、盐等腐蚀性化学介质直接接触,不发生破损破封。

    正常的库房保管条件;是指为库房内及其周围无腐蚀气体,仓库应清洁,干燥、具备必须的采暖和通风等设备,使温度保持在25℃加减10℃相对湿度不大于80%。室温过低时防锈油硬化并产生裂纹;有害物质会渗透至金属表面使轴承生锈。室温过高会使防锈油溶化。在短时间内温度有剧烈变化时,能使大气中的湿气在轴承表面凝成“水珠”引起轴承生锈。


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