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轴承
轴承分类
轴承是用来支承轴的部件。
轴承主要分为滚动轴承和滑动轴承两大类。
一、滑动轴承的材料
滑动轴承的轴承衬与轴颈直接接触,为了保证滑动轴承的良好工作性能,除必须具有适当的润滑措施外,轴承的材料性能还应满足以下一些要求:
(1)要有足够的强度和塑性,使轴承衬既能承受一定的工作压力,又使它与轴颈之间的压力分布均匀;
(2)有良好的跑合性、减磨性和耐磨性,从而来延长轴承衬的使用寿命;(3)润滑及散热性能好;有良好的工艺技能。
二、滑动轴承的特点及种类
1、 结构简单、拆洗方便、价格低廉;
2、 承受载荷的面积大、轴颈与轴瓦之间能存在一层油膜,故可承受较大的冲击载荷和振动载荷;
3、 在转速极高的时候容易形成完全液体摩擦,所以可用于高转速场合;
4、 滑动轴承可做成对开式,因而装配时不象滚动轴承那样必须由轴的一端装入,可用于滚动轴承因结构限制无法应用的场合。
工厂中常用的滑动轴承有整体式、对开式、油环润滑式和推力瓦式四种。
三、轴承衬材料的种类及用途
1、 灰铸铁
它适用于低速、轻载和无冲击载荷的情况下,常用的材料是HT15-33、HT20-40
2、 铜基轴承合金
它的主要成分是铜,常用的有磷锡青铜(ZQSn10-1)和铝青铜(ZQAC9-4 )。
磷锡青铜是一种很好的减磨材料,机械强度也较高,适用于中速、重载、高温及有冲击载荷的条件下工作。
铝青铜有良好的抗胶合性、减磨性和耐蚀性,更适合在蒸汽和海水条件下工作。
3、 含油轴承
它是采用青铜、铸铁粉末,加以适量的石墨粉压制成型后,经高温烧结而成的多孔性材料,然后再把它在120℃的润滑油内浸透,取出后冷至常温,油就会储存在轴承孔隙中。
当轴颈在轴承中旋转时,产生轴吸作用和摩擦热,油膨胀而挤入摩擦表面进行润滑;轴停止运转后,油也因冷却而渗入轴承孔隙中。
含油轴承价格低廉,还能节约有色金属,但是性能脆,不宜承受冲击载荷,常用于低速或中速、轻载、不便润滑的场合。
如另加润滑措施,也可代替铜轴衬在重载和高速下工作。
4、 尼龙轴承
常用的有尼龙6、尼龙66和尼龙100。
尼龙轴承跑合性好、磨损后的碎屑软而不伤轴颈,抗腐蚀性好、可用水或其它液体润滑等优点,但是导热性差、吸水后会膨胀。
5、 轴承合金(巴氏合金)
它是锡、铅、铜、锑等的合金。
轴承合金具有很好的减磨性和耐磨性,但是强度低,不能单独制成轴瓦,通常将它浇铸在青铜、铸铁、钢等轴瓦基体上。
常用的有两种,即:
锡基轴承合金(ZChSnSb11-6),主要成分是锡。
铅基轴承合金(ZChPbSb16-16-2、ZChPbSb15-5)其主要成分是铅。
锡基的机械性能和抗腐蚀性比铅基好、但价格较贵,常用于重载、高速和温度低于110℃的重要轴承,如汽轮机、大型电机、内燃机和高速车床。
6、 三层复合轴承材料
三层复合轴承材料是以钢板为基体,以钢粉为中间层,以塑料为摩擦表面层,并牢固结合在一体的自润滑材料。
优点是兼容金属和塑料两种材料,既有较高的强度,又有良好的自润滑性。
国产有聚四氟乙烯钢背复合材料和聚甲醛钢背复合材料两种。
聚四氟乙烯钢背复合材料是一种无油润滑材料,可用作高负荷(1400kg/cm2)高温(270℃)低温(-195℃)、真空、水和水溶液以及其它腐蚀性介质等无油润滑的场合。
聚甲醛钢背复合材料为边界润滑材料,表面是聚甲醛,装配时表面涂上润滑油脂,有很长使用寿命,能延长润滑间隔时间,特别适用于高负荷、低速的旋转运动、摇摆运动、间歇运动、冲击疲劳载荷或微振动以及其它加油困难的场合。
适宜温度-40℃--100℃范围内连续使用。
间歇运动下使用温度高达130℃。
四、滑动轴承的装配
滑动轴承具有承载力大,工作平稳,振动小无噪声等优点。
但是摩擦大,易发热,甚至发生爆轴,维护修理较复杂,所以滑动轴承不如滚动轴承应用广泛。
滑动轴承的装配要求是:
轴与轴承配合表面的接触粘度应达到规定标准;配合间隙要求,在工作条件下不致发热烧坏轴或轴承;润滑油通道的位置要正确、畅通,保证充分润滑。
1、 整体式滑动轴承的装配
整体式滑动轴承又叫轴套。
其装配步骤为:
a 压入轴套:
当轴套尺寸和过盈量都较小时,可在轴套上垫上衬垫,用锤子直接敲入。
为防止轴套歪斜,可采用导向套,控制轴套压入方向。
压紧薄壁轴套时,可采用心轴导向。
当尺寸或盈量较大时,则须用压力机压入或用拉紧工具把轴套压入。
压入轴承时必须去除毛刺,擦洗干净后在配合面上涂好润滑油。
不带凸肩的轴套,当压入机座后要与机座孔端面平齐。
有油孔的轴套要对准机座上的油孔,可在轴套表面通过油孔中心划一条线,压入时对准箱体油孔。
b 轴套定位:
压入轴套后,对负荷较大的轴套,用紧定螺钉或定位销来固定。
c 修整轴套孔:
轴承压入后,其内孔往往发生变化,用内径百分表检验,根据变形量多少,采用铰孔或刮削的方法进行修整,使轴套与轴颈之间的间隙及接触点达到规定要求。
2、 剖分式滑动轴承的装配
剖分式轴承的结构由轴承座、上轴瓦、下轴瓦、轴承盖、双头螺柱、螺母和调整垫片组成。
改变调整垫片的厚度即可调整轴瓦与轴之间的间隙。
当轴瓦磨损后,可按磨损程度来减薄调整垫片的厚度,使轴瓦与轴保持合适的间隙。
装配时,要求轴瓦背部与轴承接触紧密。
对于厚壁轴瓦,可以用涂色法检验贴合情况,并进行刮研,刮研时应以座孔为基准,修刮轴瓦背部。
对于薄壁轴瓦不能进行修刮,需要进行选配,要求轴瓦在自由状态下外径稍大于座孔直径,使其有一定的扩张量。
轴瓦装入座孔后,其剖分面应比轴承平面高出0.05—0.1mm,以便达到配合的紧密。
轴瓦的装配方法:
用木片垫在轴瓦的部分面上,注意与轴承座两侧要对称,然后用木锤打击木块,使轴瓦装入轴承座孔中,轴瓦的配刮须分粗、精刮两步进行。
粗刮时,准备一根比真轴直径小的0.03—0.05mm的工艺轴进行研点;粗刮后,配以适当的垫片,装上真轴研点后进行精刮。
精刮时,在每次装好轴承盖后,稍稍扳紧螺母,用木锤在轴承盖的顶部均匀敲击几下,目的是使轴承盖更好的定位,然后紧固所有螺母,拧紧力矩大小应一致。
粗刮后,轴在轴瓦中应能轻轻地转动,且无明显间隙,接触点符合要求,即可将轴瓦拆下,经过清洗后重新装入。
轴瓦在座孔中,无论在圆周方向或轴方向都不允许有位移,故常用定位销和轴瓦上的凸台来定位。
16.2.1滚动轴承的结构、类型和代号
1.滚动轴承的结构
滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。
内圈装在轴颈上,外圈装在机座或零件的轴承孔内。
多数情况下,外圈不转动,内圈与轴一起转动。
(动画演示)当内外圈之间相对旋转时,滚动体沿着滚道滚动。
保持架使滚动体均匀分布在滚道上,并减少滚动体之间的碰撞和磨损。
常见的滚动体有6种形状,如图所示:
2.滚动轴承的类型
为满足机械的各种要求,滚动轴承有多种类型。
滚动体的形状可以是球轴承或滚子轴承;
滚动体的列数可以是单列或双列等。
表16-5列出了一般滚动轴承(GB/T272-93)的类型及特性。
常用滚动轴承的类型、代号及特性
轴承类型
轴承类型简图
类型代号
标准号
特性
调心
球轴承
1
GB/T281
主要承受径向载荷,也可同时承受少量的双向轴向载荷。
外圈滚道为球面,具有自动调心性能,适用于弯曲刚度小的轴。
调心滚
子轴承
2
GB/T288
用于承受径向载荷,其承载能力比调心球轴承大,也能承受少量的双向轴向载荷。
具有调心性能,适用于弯曲刚度小的轴。
圆锥滚
子轴承
3
GB/T297
能承受较大的径向载荷和轴向载荷。
内外圈可分离,故轴承游隙可在安装时调整,通常成对使用,对称安装。
双列深
沟球轴承
4
-
主要承受径向载荷,也能承受一定的双向轴向载荷。
它比深沟球轴承具有更大的承载能力。
推力
球轴承
单向
5(5100)
GB/T301
只能承受单向轴向载荷,适用于轴向力大而转速较低的埸合。
双向
5(5200)
GB/T301
可承受双向轴向载荷,常用于轴向载荷大、转速不高处。
深沟
球轴承
6
GB/T276
主要承受径向载荷,也可同时承受少量双向轴向载荷。
摩擦阻力小,极限转速高,结构简单,价格便宜,应用最广泛。
角接触
球轴承
7
GB/T292
能同时承受径向载荷与轴向载荷,接触角α有15°、25°、40°三种。
适用于转速较高、同时承受径向和轴向载荷的场合。
推力圆柱
滚子轴承
8
GB/T4663
只能承受单向轴向载荷,承载能力比推力球轴承大得多,不允许轴线偏移。
适用于轴向载荷大而不需调心的场合。
圆柱滚
子轴承
外圈无
挡边圆
柱滚子
轴 承
N
GB/T283
只能承受径向载荷,不能承受轴向载荷。
承受载荷能力比同尺寸的球轴承大,尤其是承受冲击载荷能力大。
根据滚动体的形状,滚动轴承分为球轴承与滚子轴承。
按照滚动轴承所能承受的主要负荷方向,又可分为向心轴承(主要承受径向载荷)、推力轴承(承受轴向载荷)、向心推力轴承(能同时承受径向载荷和轴向载荷)。
1.调心球轴承1000(实物)
2.调心滚子轴承2000(实物)
3.圆锥滚子轴承3000(实物)
4.双列深沟球轴承4000(实物)
5.推力球轴承5000(实物)
6.深沟球轴承6000(实物)
7.角接触球轴承7000(实物)
8.推力圆柱滚子轴承8000(实物)
9.圆柱滚子轴承N(实物)
3.滚动轴承的代号
基本代号
轴承代号的构成
前置代号
基本代号
后置代号
字母
字母和数字
×
××
××
类
宽直
内
型
度径
径
代
系系
代
号
列列
号
代代
号号
字母和数字
内部结构改变
密封、防尘与外部形状改变
保持架结构、材料改变
公差等级和游隙
其它
基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸,是轴承代号的基础。
除滚针轴承外,基本代号由轴承类型代号、尺寸代号及内径代号构成。
1.类型代号
0,1,2,3,4,5,6,7,8,N。
一般滚动轴承类型代号
轴承类型
代号
轴承类型
代号
双列角接触球轴承
0
深沟球轴承
6
调心球轴承
1
角接触球轴承
7
调心滚子轴承和推力调心滚子轴承
2
推力圆柱滚子轴承
8
圆锥滚子轴承
3
圆柱滚子轴承
N
双列深沟球轴承
4
外球面球轴承
U
推力球轴承
5
四点接触球轴承
QJ
2.尺寸系列代号
轴承尺寸系列代号由轴承的宽度系列代号和直径系列代号组合而成。
组合排列时,宽度系列在前,直径系列在后,见表。
尺寸系列代号
直径系列
向心轴承
推力轴承
宽度系列代号
高度系列代号
8
0
1
2
3
4
5
6
7
9
1
2
尺寸系列代号
7
-
-
17
-
37
-
-
-
-
-
-
-
8
-
08
18
28
38
48
58
68
-
-
-
-
9
-
09
19
29
39
49
59
69
-
-
-
-
0
-
00
10
20
30
40
50
60
70
90
10
-
1
-
01
11
21
31
41
51
61
71
91
11
-
2
82
02
12
22
32
42
52
62
72
92
12
22
3
83
03
13
23
33
-
-
-
73
93
13
23
4
-
04
-
24
-
-
-
-
74
94
14
24
5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
95
-
-
3.内径代号
轴承内径代号
轴承公称内径/mm
内径代号
示例
0.6到10(非整数)
直接用公称内径毫米数表示,在其与尺寸系列代号之间用“/”分开
深沟球轴承618/2.5d=2.5mm
1到9(整数)
直接用公称内径毫米数表示,对深沟球轴承及角接触球轴承7、8、9直径系列,内径与尺寸系列代号之间用“/”分开
深沟球轴承625618/5d=5mm
10到17
10
12
15
17
00
01
02
03
深沟球轴承6200d=10mm
20到480(22,28,32除外)
直接用公称内径毫米数表示,但在内径与尺寸系列代号之间用“/”分开
调心滚子轴承230/500d=500mm深沟球轴承62/22d=22mm
大于和等于500以及22,28,32
直接用公称内径毫米数表示,但在内径与尺寸系列代号之间用“/”分开
调心滚子轴承230/500d=500mm深沟球轴承62/22d=22mm
基本代号一般由五个数字(或字母加四个数字)组成。
当宽度系列为0时可省略。
如6200 02为尺寸系列代号
14.3.2前置和后置代号
轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求有改变时,在其基本代号左右添加的代号。
前置代号和后置代号
前置代号
基本
代号
后置代号
代号
含义
示例
1
2
3
4
5
6
7
8
F
L
R
WS
GS
KOW-
KIW-
K
凸缘外圈的向心球轴承(仅适合于d≤10mm)
可分离轴承的可分离内圈或外圈
不带可分离内圈或外圈的轴承
推力圆柱滚子轴承轴圈
推力圆柱滚子轴承座圈
无轴圈推力轴承
无座圈推力轴承
滚子和保持架组件
F618/4
LNU207
RNU207
WS81107
GS81107
KOW-51108
KIW-51108
K81107
内
部
结
构
密
封
与
防
尘
套
圈
变
型
保
持
架
及
材
料
轴
承
材
料
公
差
等
级
游
隙
配
置
其
它
16.2.2滚动轴承类型的选择
选型原则:
1.载荷条件
载荷较大时应选用线接触的滚子轴承。
受纯轴向载荷时选用推力轴承;主要承受径向载荷时应选用深沟球轴承;同时承受径向和轴向载荷时应选择角接触轴承;当轴向载荷比径向载荷大很多时,常用推力轴承和深沟球轴承的组合结构;承受冲击载荷时宜选用滚子轴承。
注意:
推力轴承不能承受径向载荷,圆柱滚子轴承不能承受轴向载荷。
2.转速条件
选择轴承时应注意极限转速nlim。
转速较高时,宜用球轴承。
3.调心性能
4.经济性
一般球轴承的价格低于滚子轴承。
精度越高价格越高。
同精度的轴承,深沟球轴承价格最低。
轴承的安装
轴承安装的好坏与否,将影响到轴承的精度、寿命和性能。
因此,请充分研究轴承的安装,即请按照包含如下项目在内的操作标准进行轴承安装。
一、清洗轴承及相关零件
对已经脂润滑的轴承及双侧具油封或防尘盖,密封圈轴承安装前无需清洗。
二、检查相关零件的尺寸及精加工情况
三、安装方法
轴承的安装应根据轴承结构,尺寸大小和轴承部件的配合性质而定,压力应直接加在紧配合得套圈端面上,不得通过滚动体传递压力,轴承安装一般采用如下方法:
a.压入配合
轴承内圈与轴使紧配合,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直径略大,外径直径应比轴承内圈挡边略小,以免压在保持架上。
轴承外圈与轴承座孔紧配合,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,安装室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押紧轴承内圈和外圈的端面。
b.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。
是一种常用和省力的安装方法。
此法适于过盈量较大的轴承的安装,热装前把轴承或可分离型轴承的套圈放入油箱中均匀加热80-100℃,然后从油中取出尽快装到轴上,为防止冷却后内圈端面和轴肩贴合不紧,轴承冷却后可以再进行轴向紧固。
轴承外圈与轻金属制的轴承座紧配合时,采用加热轴承座的热装方法,可以避免配合面受到擦伤。
用油箱加热轴承时,在距箱底一定距离处应有一网栅,或者用钩子吊着轴承,轴承不能放到箱底上,以防沉杂质进入轴承内或不均匀的加热,油箱中必须有温度计,严格控制油温不得超过100℃,以防止发生回火效应,使套圈的硬度降低。
c.圆锥孔轴承的安装
圆锥孔轴承可以直接装在有锥度的轴颈上,或装载紧定套和退卸套的锥面上,其配合的松紧程度可用轴承径向游隙减小量来衡量,因此,安装前应测量轴承径向游隙,安装过程中应经常测量游隙以达到所需要的游隙减小量为止,安装时一般采用锁紧螺母安装,也可采用加热安装的方法。
d.推力轴承的安装
推力轴承的周全与轴的配合一般为过渡配合,座圈与轴承座孔的配合一般为间隙配合,因此这种轴承较易安装,双向推力轴承的中轴泉应在轴上固定,以防止相对于轴转动。
轴承的安装方法,一般情况下是轴旋转的情况居多,因此内圈与轴的配合为过赢配合,轴承外圈与轴承室的配合为间隙配合。
四、轴承安装后的检查
五、润滑剂的添加
高速精密角接触球轴承的安装
高速精密角接触球轴承,主要用于载荷较轻的高速旋转场合,要求轴承高精度、高转速、低温升低振动和一定的使用寿命。
常作高速电主轴的支承件成对安装使用,是内表面磨床高速电主轴的关键配套件。
主要技术指标:
1.轴承精度指标:
超过GB/307.1-94P4级精度
2.高速性能指标:
dmN值1.3~1.8x106/min
3.使用寿命(平均):
>1500h
高速精密角接触球轴承使用寿命与安装有很大关系,应注意以下事项:
1.轴承安装应在无尘,洁净的房间内进行,轴承要经过精心选配,轴承用隔圈要经过研磨,在保持内外圈隔圈等高的前提下,隔圈平行度应控制在1um以下;
2.轴承安装前应清洗干净,清洗时内圈斜坡朝上,手感应灵活,无停滞感,晾干后,放入规定量油脂,如属油雾润滑应放入少量的油雾油;
3.轴承安装应采用专门工具,受力均匀,严禁敲打;
4.轴承存放应清洁通风,无腐蚀气体,相对湿度不超过65%,长期保管应定期防锈。
圆锥滚子轴承、水泵轴连轴承的安装
一、轴承的安装:
轴承的安装必须在干燥、清洁的环境条件下进行。
安装前应仔细检查轴和外壳的配合表面、凸肩的端面、沟槽和连接表面的加工质量。
所有配合连接表面必须仔细清洗并除去毛刺,铸件未加工表面必须除净型砂。
轴承安装前应先用汽油或煤油清洗干净,干燥后使用,并保证良好润滑,轴承一般采用脂润滑,也可采用油润滑。
采用脂润滑时,应选用无杂质、抗氧化、防锈、极压等性能优越的润滑脂。
润滑脂填充量为轴承及轴承箱容积的30%-60%,不宜过多。
带密封结构的双列圆锥滚子轴承和水泵轴连轴承已填充好润滑脂,用户可直接使用,不可再进行清洗。
轴承安装时,必须在套圈端面的圆周上施加均等的压力,将套圈压入,不得用鎯头等工具直接敲击轴承端面,以免损伤轴承。
在过盈量较小的情况下,可在常温下用套筒压住轴承套圈端面,用鎯头敲打套筒,通过套筒将套圈均衡地压入。
如果大批量安装时,可采用液压机。
压入时,应保证外圈端面与外壳台肩端面,内圈端面与轴台肩端面压紧,不允许有间隙。
当过盈量较大时,可采用油浴加热或感应器加热轴承方法来安装,加热温度范围为80℃-100℃,最高不能超过120℃。
同时,应用螺母或其它适当的方法紧固轴承,以防止轴承冷却后宽度方向收缩而使套圈与轴肩之间产生间隙。
单列圆锥滚子轴承安装最后应进行游隙的调整。
游隙值应根据不同的使用工况和配合的过盈量大小而具体确定。
必要时,应进行试验确定。
双列圆锥滚子轴承和水泵轴连轴承在出厂时已调整好游隙,安装时不必再调整。
轴承安装后应进行旋转试验,首先用于旋转轴或轴承箱,若无异常,便以动力进行无负荷、低速运转,然后视运转情况逐步提高旋转速度及负荷,并检测噪音、振动及温升,发现异常,应停止运转并检查。
运转试验正常后方可交付使用。
二、轴承的拆卸:
轴承拆下后拟继续使用时,应选用适当的拆卸工具。
拆卸过盈配合的套圈,只能将拉力加在该套圈上,绝不允许通过滚动体传递拆卸力,否则滚动体和滚道都会被压伤。
三、轴承的使用环境:
根据使用部位及使用条件与环境条件选择规格尺寸、精度,配合适宜的轴承是保证轴承寿命及可靠性的前提。
1、使用部位:
圆锥滚子轴承适用于承受以径向载荷为主的径向与轴向的联合负荷,通常以两套轴承配对使用,主要应于汽车的前后轮毂、主动圆锥齿轮、差速器、减速器等传动部位。
2、允许转速:
在安装正确、润滑良好的环境下,允许为轴承极限转速的0.3-0.5倍。
一般正常情况下,以0.2倍的极限转速为最宜。
3、允许倾斜角:
圆锥滚子轴承一般不允许轴相对外壳孔有倾斜,如有倾斜,最大不超过2′。
4、允许温度:
在承受正常的载荷,且润滑剂具有耐高温性能,且润滑充分的条件下,一般轴承允许在-30℃-150℃的环境温度下工作。
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