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滚动轴承

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一、滚动轴承代号

 

  滚动轴承代号是用字母加数字来表示轴承结构、尺寸、公差等级、技术性能等特征的产品符号。国家标准GB/T272-93规定轴承的代号由三部分组成:

 

  前置代号 基本代号 后置代号

 

  基本代号是轴承代号的基础。前置代号和后置代号都是轴承代号的补充,只有在遇到对轴承结构、形状、材料、公差等级、技术要求等有特殊要求时才使用,一般情况可部分或全部省略。 

  基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸。它由轴承类型代号、尺寸系列代号、内径代号构成。

 

  类型代号 尺寸系列代号 内径代号 

(1)轴承类型代号 用数字或字母表示不同类型的轴承,详见资料库。 

(2)尺寸系列代号 由两位数字组成。前一位数字代表宽度系列(向心轴承)或高度系列(推力轴承),后一位数字代表直径系列。尺寸系列表示内径相同的轴承可具有不同的外径,而同样的外径又有不同的宽度(或高度),由此用以满足各种不同要求的承载能力。 

(3)内径代号 表示轴承公称内径的大小,用数字表示。 

例1 :轴承 2 32 24 

2-类型代号,调心滚子轴承;32-尺寸系列代号;24-内径代号,d=120mm; 

例2: 轴承 6208-2Z/P6 

6-类型代号,深沟球轴承;2-尺寸系列代号;08-内径代号,d=40mm; 2Z-轴承两端面带防尘罩;P6-公差等级符合标准规定6级。

 

二、类型构造及型号的选择

 

1)机械有各种不同的工况,为满足这些具体的使用要求,需要有不同类型的轴承来保证实际需要。根据滚动体形状,滚动轴承大致可分为球轴承和滚子轴承;按其承受负荷的主要方向,则可分为向心轴承和推力轴承。表1为球轴承和滚子轴承的一般特性比较。 表1球轴承和滚子轴承的一般特性比较 根据国家标准GB/T272-93,常用的滚动轴承类型见资料库。

 

2)滚动轴承类型的选择滚动轴承类型多种多样,选用时可考虑以下方面因素,从而进行选择。 

  1.载荷的大小、方向和性质:球轴承适于承受轻载荷,滚子轴承适于承受重载荷及冲击载荷。当滚动轴承受纯轴向载荷时,一般选用推力轴承;当滚动轴承受纯径向载荷时,一般选用深沟球轴承或短圆柱滚子轴承;当滚动轴承受纯径向载荷的同时,还有不大的轴向载荷时,可选用深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承及调心球或调心滚子轴承;当轴向载荷较大时,可选用接触角较大的角接触球轴承及圆锥滚子轴承,或者选用向心轴承和推力轴承组合在一起,这在极高轴向载荷或特别要求有较大轴向刚性时尤为适应宜。 

  2.允许转速:因轴承的类型不同有很大的差异。一般情况下,摩擦小、发热量少的轴承,适于高转速。设计时应力求滚动轴承在低于其极限转速的条件下工作。 

  3.刚性:轴承承受负荷时,轴承套圈和滚动体接触处就会产生弹性变形,变形量与载荷成比例,其比值决定轴承刚性的大小。一般可通过轴承的预紧来提高轴承的刚性;此外,在轴承支承设计中,考虑轴承的组合和排列方式也可改善轴承的支承刚度。 

  4.调心性能和安装误差:轴承装入工作位置后,往往由于制造误差造成安装和定位不良。此时常因轴产生挠度和热膨胀等原因,使轴承承受过大的载荷,引起早期的损坏。自动调心轴承可自行克服由安装误差引起的缺陷,因而是适合此类用途的轴承。 

  5.安装和拆卸:圆锥滚子轴承、滚针轴承和圆锥滚子轴承等,属于内外圈可分离的轴承类型(即所谓分离型轴承),安装拆卸方便。

 

三、滚动轴承的损伤

 

  滚动轴承拆卸检查时,可根据轴承的损伤情况判断轴承的故障及损坏原因。

 

  1.滚道表面金属剥落轴承滚动体和内、外圈滚道面上均承受周期性脉动载荷的作用,从而产生周期变化的接触应力。当应力循环次数达到一定数值后,在滚动体或内、外圈滚道工作面上就产生疲劳剥落。如果轴承的负荷过大,会使这种疲劳加剧。另外,轴承安装不正、轴弯曲,也会产生滚道剥落现象。轴承滚道的疲劳剥落会降低轴的运转精度,使机构发生振动和噪声。

 

  2..轴承烧伤烧伤的轴承其滚道、滚动体上有回火色。烧伤的原因一般是润滑不足、润滑油质量不符合要求或变质,以及轴承装配过紧等。

 

  3.塑性变形轴承的滚道与滚子接触面上出现不均匀的凹坑,说明轴承产生塑性变形。其原因是轴承在很大的静载荷或冲击载荷作用下,工作表面的局部应力超过材料的屈服极限,这种情况一般发生在低速旋转的轴承上。

  4.轴承座圈裂纹轴承座圈产生裂纹的原因可能是轴承配合过紧,轴承外圈或内圈松动,轴承的包容件变形,安装轴承的表面加工不良等。

 

  5.保持架碎裂其原因是润滑不足,滚动体破碎,座圈歪斜等。

 

  6.保持架的金属粘附在滚动体上可能的原因是滚动体被卡在保持架内或润滑不足。

 

  7.座圈滚道严重磨损可能是座圈内落入异物,润滑油不足或润滑油牌号不合适。影响滚动轴承的主要因素为:载荷情况、润滑情况、装配情况、环境条件及材质或制造精度等。

 

四、轴承运转中检查与故障处理

 

运转中的检查项目有轴承的滚动声、振动、温度、润滑的状态等,具体情况如下:

 

1.轴承的滚动声 

采用测声器对运转中的轴承的滚动声的大小及音质进行检查,轴承即使有轻微的剥离等损伤,也会发出异常音和不规则音,用测声器能够分辨。 

 

2.轴承的振动 

轴承振动对轴承的损伤很敏感,例如剥落、压痕、锈蚀、裂纹、磨损等都会在轴承振动测量中反映出来,所以,通过采用特殊的轴承振动测量器(频率分析器等)可测量出振动的大小,通过频率分析可推断出异常的具体情况。测得的数值因轴承的使用条件或传感器安装位置等而不同,因此需要事先对每台机器的测量值进行分析比较后确定判断标准。

 

3.轴承的温度 

轴承的温度,一般有轴承室外面的温度就可推测出来,如果利用油孔能直接测量轴承外圈温度,则更加合适。通常,轴承的温度随着运转开始慢慢上升,1-2小时后达到稳定状态。轴承的正常温度因机器的热容量,散热量,转速及负载而不同。如果润滑、安装部合适,则轴承温都会急骤上升,会出现异常高温,这时必须停止运转,采取必要的防范措施。

 

4.润滑

4.1轴承润滑的作用 

润滑对滚动轴承的疲劳寿命和摩擦、磨损、温升、振动等有重要影响,没有正常的润滑,轴承就不能工作。分析轴承损坏的原因表明,40%左右的轴承损坏都与润滑不良有关。因此,轴承的良好润滑是减小轴承摩擦和磨损的有效措施。除此之外,轴承的润滑还有散热,防锈、密封、缓和冲击等多种作用,轴承润滑的作用可以简要地说明如下: 

a. 在相互接触的二滚动表面或滑动表面之间形成一层油膜把二表面隔开,减少接触表面的摩擦和磨损。 

b. 采用油润滑时,特别是采用循环油润滑、油雾润滑和喷油润滑时,润滑油能带走轴承内部的大部分摩擦热,起到有效的散热作用。

c. 采用脂润滑时,可以防止外部的灰尘等异物进入轴承,起到封闭作用。 

d. 润滑剂都有防止金属锈蚀的作用。 

e. 延长轴承的疲劳寿命。

 

4.2脂润滑和油润滑的比较 

轴承的润滑方法大致分为脂润滑和油润滑两种。为了充分发挥轴承的功能,重要的是根据使用条件和使用目的,采用润滑方法。

4.3脂润滑:润滑脂是由基础油,增稠剂及添加剂组成的润滑剂。当选择时,应选择非常适合于轴承使用条件的润油脂,由于商标不同,在性能上也将会有很大的差别,所以在选择的时候,必须注意。轴承常用的润滑脂有钙基润滑脂、钠基润滑脂、钙钠基润滑脂、锂基润滑脂、铝基润滑脂和二硫化钼润滑脂等。轴承中充填润滑脂的数量,以充满轴承内部空间的1/2-1/3为适宜。高速时应减少至1/3。过多的润滑脂使温度升高。

 

4.4润滑脂的选择:按照工作温度选择润滑脂时,主要指标应是滴点,氧化安定性和低温性能,滴点一般可用来评价高温性能,轴承实际工作温度应低于滴点10-20℃。合成润滑脂的使用温度应低于滴点20-30℃。根据轴承负荷选择润滑脂时,对重负荷应选针入度小的润滑脂。在高压下工作时除针入度小外,还要有较高的油膜强度和极压性能。根据环境条件选择润滑脂时,钙基润滑脂不易溶于水,适于干燥和水分较少的环境。

 

4.5油润滑:在高速、高温的条件下,脂润滑已不适应时可采用油润滑。通过润滑油的循环,可以带走大量热量。粘度是润滑油的重要特性,粘度的大小直接影响润滑油的流动性及摩擦面间形成的油膜厚度,轴承工作温度下润滑油的粘度一般是12-15cst。转速愈高应选较低的粘度,负荷愈重应选较高的粘度。常用的润滑油有机械油、高速机械油、汽轮机油、压缩机油、变压器油、气缸油等。

油润滑方法包括:

 

a. 油浴润滑:油浴润滑是最普通的润滑方法,适于低、中速轴承的润滑,轴承一部分浸在油槽中,润滑油由旋转的轴承零件带起,然后又流回油槽,油面应稍低于最低滚动体的中心。 

 

b. 滴油润滑:滴油润滑适于需要定量供应润滑油的轴承部件,滴油量一般每3-8秒一滴为宜,过多的油量将引起轴承温度增高。

 

c. 循环油润滑:用油泵将过滤的油输送到轴承部件中,通过轴承后的润滑油再过滤冷却后使用。由于循环油可带走一定的热量,使轴承降温,故此法适用于转速较高的轴承部件。 

d. 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,喷射轴承中,气流可有效地使轴承降温并能防止杂质侵入。此法适于高速、高温轴承部件的润滑。

 

e. 喷射润滑:用油泵将高压油经喷嘴射到轴承中,射入轴承中的油经轴承另一端流入油槽。在轴承高速旋转时,滚动体和保持架也以相当高的旋转速度使周围空气形成气流,用一般润滑方法很难将润滑油送到轴承中,这时必须用高压喷射的方法将润滑油喷至轴承中,喷嘴的位置应放在内圈和保持架中心之间。

 

五、滚动轴承油的选用

 

使用滚动轴承的主轴轴承润滑油,一般按照轴承内径d与主轴转速n的乘积即速度因数dn、轴承工作温度T、轴承所承受的负荷P等参数综合考虑。

下面给出了推荐用于滚动轴承用润滑油牌号的选择。润滑油的品种可选用FC或FD轴承油、HL液压油、TSA汽轮机油、DAD压缩机油、汽油机油或汽缸油等,根据产品品种、工况条件和粘度等级而定

 

1. 轴承工作温度-30-0℃,普通负荷(3MPa)适用油粘度(40℃)18-32mm2/s,粘度等级22、32;重负荷或冲击负荷(3MPa-20MPa)适用油粘度(40℃)18-50mm2/s,粘度等级32、46。

 

2. 轴承工作温度0-60℃,速度因数(dn值)15000mm.r/min以下,普通负荷适用油粘度(40℃)32-70mm2/s,粘度等级32、46、68,重负荷或冲击负荷(3MPa-20MPa)适用油粘度(40℃)70-192mm2/s,粘度等级68、100、150;速度因数(dn值)15000-75000mm.r/min,普通负荷适用油粘度(40℃)32-50mm2/s,粘度等级32、46,重负荷或冲击负荷(3MPa-20MPa)适用油粘度(40℃)42-90mm2/s,粘度等级46、68、100;速度因数(dn值)75000-150000mm.r/min,普通负荷适用油粘度(40℃)15-32mm2/s,粘度等级15、32,重负荷或冲击负荷(3MPa-20MPa)适用油粘度(40℃)32-42mm2/s,粘度等级32;速度因数(dn值)150000-300000mm.r/min,普通负荷适用油粘度(40℃)9-12mm2/s,粘度等级5、7、10,重负荷或冲击负荷(3MPa-20MPa)适用油粘度(40℃)18-32mm2/s,粘度等级15。 

 

3. 轴承工作温度60-100℃,速度因数(dn值)15000mm.r/min以下,普通负荷适用油粘度40℃110-192mm2/s(100℃9.3-12.5mm2/s),粘度等级150,重负荷或冲击负荷(3MPa-20MPa)适用油粘度(40℃)195-240mm2/s(100℃15-24mm2/s),粘度等级150;速度因数(dn值)15000-75000mm.r/min,普通负荷适用油粘度40℃70-120mm2/s(100℃5.6-9.3mm2/s),粘度等级68、100,重负荷或冲击负荷(3MPa-20MPa)适用油粘度(40℃)110-192mm2/s,粘度等级150;速度因数(dn值)75000-150000mm.r/min,普通负荷适用油粘度40℃50-90mm2/s(100℃5.6-9.3mm2/s),粘度等级46、68、100,重负荷或冲击负荷(3MPa-20MPa)适用油粘度(40℃)70-120mm2/s,粘度等级100

 

六、影响轴承振动的主要因素

 

1. 由轴承结构设计参数所确定的刚度,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

 

2. 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。

 

3. 运转条件如安装条件,转速,轴向所承受的载荷方向,量值等。

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