轴承概论

Bearing introduction

轴承概论

Bearing introduction

轴承选择和应用的基本原理

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轴承选择和应用的基本原理

        一个完整的轴承配置不仅涉及轴承,还有其它相关部件,如轴承和轴承座等,全部属于整个轴承系统的主要组成部分。此外,润滑剂和密封件等也是相当关键的部件。要全面发挥一个轴承应有的性能,必须要使用合适的润滑剂以及一个有效的密封系统以防止污染物进入轴承内。经过多年验证,清洁度对轴承的工作寿命有着重大的影响。要设计出一个理想的轴承配置,需要做以下的工作:


  • 选择合适的轴承类型
  • 确定合适的轴承尺寸
  • 除此之外,还要考虑以下因素:
  • 配置中其它部件的结构和涉及
  • 适当的公差配合和轴承的游隙或预紧
  • 固定轴承的方法
  • 适当的密封系统
  • 润滑剂的类型和用量
  • 安装和拆卸的方式


      以上每一项都会影响到整个轴承配置的性能、可靠性和成本效益。

      选择轴承所涉及的时间和工作量,取决于用户是否具备类似轴承配置的经验。如果缺乏这些经验、应用方面有特殊的要求、或轴承配置的成本以及其它一些相关的因素需要作详细的考虑,那在选型时就必须要做更详尽的工作,包括更精确的计算或测试等。

轴承类型的选择

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轴承类型的选择

      各种轴承类型因其设计而独具特性,这些特性使某类轴承或多或少更适用于某些应用。例如,深沟球轴承可以承受中等径向负荷和轴向负荷。这种轴承的摩擦小,而且能提供高精度和低噪声等多种不同的设计,因此特别适用于中小型电机。


      球面滚子轴承和CARB轴承可以承受很重的负荷和有自动调心的特性。因此适用于重负荷、轴挠曲和不对中等工况的重型机械中。


      在许多情况下,选择轴承类型时需要考虑多种因素,并权衡这些因素之间的利弊。因此并没有一个绝对的准则。选择轴承类型时最重要的考虑因素:

  •  可容空间
  •  负荷
  •  不对中
  •  精度
  •  转速
  •  噪声
  •  刚度
  •  轴向移位
  •  安装和拆卸
  •  嵌入式密封

轴承的极限转速

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轴承的极限转速

      滚动轴承,各自都有着一定的旋转速度极限。轴承旋转时,随着轴承旋转速度加快,由轴承内部摩擦热而产生的温升也增高。旋转速度极限时能够不产生烧结、过热、持续运转的经验的速度允许值。因此,各种轴承的极限转速(rpm),因轴承结构、尺寸、保持架结构、材料、轴承负荷、润滑方法、包括轴承周围的冷却情况而异。


      各自轴承的尺寸表中,按每种轴承君记载着脂润滑和油润滑的极限转速。这个数值时标准设计的轴承,在普通负荷条件下,脂润滑、油润滑运转时,所允许的旋转数。油润滑的数值,是以油浴润滑为基准。


      根据润滑剂种类,牌子不同,也有其它性能好,却不适于高速旋转。所以,轴承旋转速度超过了轴承尺寸表中记载的极限转速70%,需选择高速性能优良的润滑剂、润滑油。

轴承的配合和游隙

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轴承的配合和游隙

      用过少的过盈量,将轴承安装在轴上,内圈承受载荷旋转,内圈与轴之间会产生圆周方向的有害滑动。


      被称做蠕变的套圈的滑动现象,是在配合面过盈量不足的情况下,由于负荷点向圆周方向移动,而产生套圈相对轴或外壳,向圆周方向的位置偏离之现象。


      蠕变一旦产生,配合面显著磨损,损伤轴或外壳屡见不鲜,而且,磨损粉末侵入轴承内部,会造成异常发热、振动。


      因此,一般在轴承的配合上,重要的是给予承受负荷旋转的套圈适合的过盈量。将套圈固定在轴或外壳上,防止运转中的蠕变。但仅靠将轴承紧固在轴向方向多不能防止这种蠕变的产生,另外,通常可以不给承受精致负荷的套圈过盈量。而且,根据使用条件、安装、拆卸的难易,不给予内圈外圈过盈量进行配合。这种情况下,针对预料产生蠕变的配合面,采取润滑或其他措施。

轴承的预负荷

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轴承的预负荷

滚动轴承,在多数场合,在运转状态下带有适当的游隙使用。根据目的不同,也有在组装轴承时,预先使轴承内部应力,以便让轴承带有负游隙来使用。这种使用方法称作预负荷。多适用于如向心推力球轴承、圆锥滚子轴承,将二个轴承对置使用,成为可以调整游隙的轴承。

 预负荷的目的和代表性例子:

  • 在正确地决定轴的径向方向及轴向方向的位置的同时,抑制轴承的跳动。

              机床的主轴轴承、测量仪器轴承。


  • 提高轴承的刚性。

              机床的主轴用轴承、汽车差动机构小齿轮用轴承。


  • 防止轴向方向振动及由于共振而造成的异音。

             小型电机用轴承。


  • 抑制滚动体的旋转滑动、公转滑动及自转滑动。

              高速旋转向心推力球轴承。推力球轴承。


  • 对于套圈,保持滚动体的正确位置。将推力球轴承、推力调心滚子轴承,用在水平轴时。

润滑

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润滑

  •  润滑之目的

    滚动轴承的润滑目的是减少轴承内部摩擦及磨损,防止烧粘、其润滑效用如下:


∷减少摩擦及磨损。

    在构成轴承的套圈、滚动体及保持器的相互接触部分,防止金属,减少摩擦、磨损。


∷延长疲劳寿命

    轴承的滚动疲劳寿命,在旋转中,滚动接触面润滑良好,则延长。相反地,油粘度低,润滑油膜厚度不好,则缩短。


∷排出摩擦热、冷却。

    循环给油法等可以排出由摩擦发生的热,或由外部传来的热,冷却。防止轴承过热,防止润滑油自身老化。


∷其他。

   也有防止异物侵入轴承内部,或防止生锈、腐蚀之效果。


  • 脂润滑

        外壳内润滑脂的填充量,根据轴承旋转速度,外壳构造、空间容积、润滑脂牌号。使用环境的气体而不同。不允许温度上升的机床主轴用轴承,要少填充润滑脂,一般大致标准如下:

       首先,将润滑脂填满轴承内部,这时,保持架引导面也要塞进润滑脂。然后,对除外壳内部的轴及轴承之外的空间容积按一下量填充润滑脂。

    1/2~2/3(极限转速50%以下旋转的情况下)

    1/3~1/2(极限转速50%以上旋转的情况下


  • 润滑油

       轴承的润滑油,使用耐负重性能高,氧化稳定性能好,防锈性好的高度精炼矿油或合成油。


      在选定润滑油时,首先的是根据运转速度,选定粘度适当的油。粘度过低,不能充分形成油膜,是造成非正常磨损、烧粘的原因。相反粘度过高,由于粘性阻力而在成发热,加大动力损耗轴承的旋转速度、负荷也影响油膜的形成。


      通常,旋转速度越快,越使用低粘度的油。负荷越大、轴承越大,使用的润滑油粘度越高。

轴承之使用

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轴承之使用

  • 使用上的注意事项

      滚动轴承是精密部件,其使用也须相应地慎重进行。无论使用多么高性能的轴承,如果使用不当,则不会得到预期的高性能。有关轴承的使用注意事项如下:


∷ 保持轴承及其周围清洁。

      即使是眼睛看不到的小尘埃,也会给轴承带来坏影响。所以,要保持周围清洁,使尘埃不至侵入轴承。


∷ 小心谨慎的使用

      在使用中给与轴承强烈冲击,会产生伤痕及压痕,成为事故的原因。严重的情况下,会裂缝、断裂,所以必须注意。


∷ 使用恰当的操作工具

     避免以现有的工具代替,必须使用恰当的工具。


∷ 要注意轴承的锈蚀

     操作轴承时,手上的汗会成为生锈的原因。要注意用干净的手操作,做好尽量带上手套。


  • 安装

     轴承的安装是否正确,影响着精度、寿命。性能。因此,设计及组装部门对于轴承的安装要充分研究。希望要按照作业标准进行安装,作业标准的项目通常如下:

∷ 清洗轴承及轴承关连部件

∷ 检查关联部件的尺寸及精加工情况

∷ 安装

∷ 安装好轴承后的检查

∷ 供给润滑剂


      希望在即将安装前,方才打开轴承包装。一般润滑脂润滑,不清洗,直接填充润滑脂。润滑油润滑,普通也不必清洗,但是,仪器用或高速用轴承等,要用洁净的油洗净,除去涂在轴承上的防锈剂。除去了防锈剂的轴承,易生锈,所以不能放置不顾。


      再者,已封入润滑脂的轴承,不清洗直接使用。


      轴承的安装方法,因轴承结构、配合、条件而异,一般,由于多为轴旋转,所以内圈需要过盈配合。圆柱孔轴承,多用压力机压入,或多用热装方法。锥孔的场合,直接安装在锥度轴上,或用套筒安装。


      装到外壳时,一般游隙配合多,外圈有过盈量,通常用压力机压入,或也有冷却后安装的冷缩配合方法。用于冰作冷却剂,冷缩配合安装的场合,空气中的水分会凝结在轴承的表面。所以,需要适当的防锈措施。

影响轴承振动的主要因素有哪些?

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影响轴承振动的主要因素有哪些?

       由轴承结构设计参数所确定的钢度,柔度,质量,阻尼等所构成的振动系统在运转条件下将产生与其力学相适应的振动。制造加工中的偏差引起的振动,偏差越小,振动越小。钢球表面的圆度、波纹度、表面粗糙度是各轴承零件中对振动影响最大的因素,其次为内圈及外圈沟道的形状误差及表面粗糙度,再次是轴承清洁度和润滑剂质量等。运转条件如安装条件,转速,轴向所承受的载荷方向,量值等。

表征轴承振动的物理量有哪些?

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表征轴承振动的物理量有哪些?

表征轴承振动的物理量有振动位移,振动速度,振动加速度三种。

轴承的振动级别与适用范围?

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轴承的振动级别与适用范围?

轴承振动(加速度)分为Z、Z1、Z2、Z3四个等级;

轴承振动(速度)分为V、V1、V2、V3四个等级。

Z、V级适用于轴承制造厂对标准规定范围内的深沟球轴承振动检验用;

Z1、V1级适用于对轴承振动有一般要求的轴承成品检验;

Z2、V2级适用于Y系列电机及相应要求的其它电机轴承;

Z3、V3级适用于对振动有严格要求时。这一级具有国际先进水平。