滾動軸承
在滾動摩擦下工作的軸承。滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)化程度很高的零件,互換性好,消耗潤滑劑少,大多能用脂潤滑,使用維護(hù)方便,工作可靠,靜摩擦力矩接近動摩擦力矩,起動性能好,在中等速度下承載能力較高。但高速時(shí)壽命低,聲響較大。滾動軸承按承載方向可分為向心軸承和推力軸承(見圖)。向心軸承主要承受徑向力,也能同時(shí)承受不大的軸向力;推力軸承只能承受軸向力。向心推力軸承能同時(shí)承受徑向力和軸向力。滾動軸承按滾動體形狀又可分為
球軸承、滾子軸承和滾針軸承。轉(zhuǎn)速較高、載荷較小,要求旋轉(zhuǎn)精度較高時(shí)宜選用球軸承;載荷大時(shí)宜選用滾子軸承;載荷大而徑向尺寸又受限制時(shí)宜選用滾針軸承。向心軸承的套圈分內(nèi)圈和外圈,內(nèi)圈常與軸緊套并隨軸一起旋轉(zhuǎn),外圈裝在軸承座孔中。滾動體沿套圈的滾道滾動,由保持架隔開,避免相互摩擦。推力軸承分緊圈和活圈兩部分。緊圈與軸套緊,活圈支承在軸承座上。套圈和滾動體采用強(qiáng)度高、耐磨性好的滾動軸承鋼制造,淬火后表面硬度應(yīng)達(dá)到 HRC60~65。保持架多用軟鋼沖壓制成,有的采用銅合金、夾布膠木或塑料制造?! 』绢愋?nbsp; 表中列出中國生產(chǎn)的滾動軸承的基本類型。各種類型的滾動軸承又分B、C、D、E、G5個(gè)精度等級。B為最高精度級。G為普通精度級,應(yīng)用最普遍。轉(zhuǎn)速高、對旋轉(zhuǎn)精度有嚴(yán)格要求的主軸,應(yīng)選用精度較高的軸承,如精密車床、銑床、鏜床、磨床磨頭、 航空發(fā)動機(jī)、增壓器、精密儀表選C、D級;坐標(biāo)鏜床、高速磨頭選B、C級。 滾動軸承使用維護(hù)方便,工作可靠,起動性能好,在中等速度下承載能力較高。與滑動軸承比較,滾動軸承的徑向尺寸較大,減振能力較差,高速時(shí)壽命低,聲響較大。滾動軸承中的向心軸承(主要承受徑向力)通常由內(nèi)圈、外圈、滾動體和滾動體保持架4部分組成。內(nèi)圈緊套在軸頸上并與軸一起旋轉(zhuǎn),外圈裝在軸承座孔中。在內(nèi)圈的外周和外圈的內(nèi)周上均制有滾道。當(dāng)內(nèi)外圈相對轉(zhuǎn)動時(shí),滾動體即在內(nèi)外圈的滾道上滾動,它們由保持架隔開,避免相互摩擦。推力軸承分緊圈和活圈兩部分。緊圈與軸套緊,活圈支承在軸承座上。套圈和滾動體通常采用強(qiáng)度高、耐磨性好的滾動軸承鋼制造,淬火后表面硬度應(yīng)達(dá)到HRC60~65。保持架多用軟鋼沖壓制成,也可以采用銅合金夾布膠木或塑料等制造負(fù)荷與壽命 滾動軸承中任一元件出現(xiàn)接觸疲勞磨損前的運(yùn)轉(zhuǎn)總轉(zhuǎn)數(shù)或在一定轉(zhuǎn)速下的總工作時(shí)數(shù),稱為軸承壽命。滾動軸承的壽命參差很大,同一批生產(chǎn)的軸承在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn),其壽命可相差數(shù)倍甚至數(shù)十倍。同一批軸承中的90%在疲勞剝落前能達(dá)到或超過的總轉(zhuǎn)數(shù)(或工作時(shí)數(shù))時(shí)稱為額定壽命L。額定壽命為100萬轉(zhuǎn)時(shí)所能承受的載荷為額定動負(fù)荷C。 承受載荷最大的滾動體與滾道接觸處的塑性變形量之和達(dá)到萬分之一滾動體直徑時(shí),所能承受的負(fù)荷為額定靜負(fù)荷C0。額定負(fù)荷越大,軸承的負(fù)荷能力越強(qiáng)。向心軸承的額定負(fù)荷是純徑向負(fù)荷,推力軸承的額定載荷是純軸向載荷。軸承的實(shí)際負(fù)荷情況常與額定負(fù)荷不同,須換算成當(dāng)量負(fù)荷。在當(dāng)量動負(fù)荷P作用下,軸承的壽命與實(shí)際負(fù)荷條件下的壽命相同。在當(dāng)量靜負(fù)荷P0作用下,負(fù)荷最大的滾動體和滾道接觸處的總塑性變形量與實(shí)際載荷條件下的相同。軸承的額定壽命、額定動負(fù)荷與當(dāng)量動負(fù)荷之間的關(guān)系為
式中ε為壽命指數(shù):球軸承ε=3,滾子軸承ε=10/3。在選擇軸承時(shí)通常取機(jī)器中修或大修期限作為軸承的預(yù)期壽命。例如,不經(jīng)常使用的設(shè)備為500~2000小時(shí);每天工作8小時(shí)連續(xù)使用的機(jī)器為2~3萬小時(shí);每天連續(xù)使用24小時(shí)的機(jī)器為 4~10萬小時(shí)。實(shí)際上達(dá)到預(yù)期壽命時(shí)只有少數(shù)軸承損壞。
極限轉(zhuǎn)速 在一定載荷和潤滑條件下軸承所允許的最高轉(zhuǎn)速。極限轉(zhuǎn)速與軸承類型、 尺寸、精度、 游隙、保持架、負(fù)荷和冷卻條件等有關(guān)。軸承工作轉(zhuǎn)速應(yīng)低于極限轉(zhuǎn)速。 選用高精度軸承、 改善保持架結(jié)構(gòu)和材料、采用油霧潤滑、改善冷卻條件等,都可以提高極限轉(zhuǎn)速。
2、軸承潤滑 主要有脂潤滑和油潤滑。采用脂潤滑不易泄漏、易于密封、使用時(shí)間長、維護(hù)簡便且油膜強(qiáng)度高,但摩擦力矩比油潤滑大,不宜用于高速。軸承中脂的裝填量不應(yīng)超過軸承空間的1/2~1/3,否則會由于攪拌潤滑劑過多而使軸承過熱。油潤滑冷卻效果好,但密封和供油裝置較復(fù)雜。油的粘度一般為 0.12~0.2厘米/秒。負(fù)荷大,工作溫度高時(shí)宜選用粘度高的油,轉(zhuǎn)速高時(shí)選用粘度低的油。潤滑方式有油浴潤滑、滴油潤滑、油霧潤滑、噴油潤滑和壓力供油潤滑等。油浴潤滑時(shí),油面應(yīng)不高于最下方的滾動體中心。若按彈性流體動壓潤滑理論設(shè)計(jì)軸承和選擇潤滑劑粘度,則接觸表面將被油膜隔開。這時(shí),在穩(wěn)定載荷作用下,軸承壽命可提高很多倍。
現(xiàn)代機(jī)器、儀器等設(shè)備正向高速、重載、精密、輕巧等方面發(fā)展,這對滾動軸承提出許多新的要求,如在減小尺寸的同時(shí)要求軸承保持甚至提高額定負(fù)荷,采用新技術(shù)改進(jìn)工藝,提高制造精度,降低成本。通用滾動軸承已很難滿足各式各樣的要求,對生產(chǎn)量大的機(jī)器設(shè)備應(yīng)設(shè)計(jì)制造專用軸承,在加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化的同時(shí),增加品種,擴(kuò)大專用軸承的比例?,F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展還需要在特殊工況下工作的特種軸承,如在高速、高溫、低溫、強(qiáng)磁場或在酸、堿等介質(zhì)中工作的軸承。
一、軸承按其所能承受的載荷方向或公稱接觸角的不同,分為:
推力軸承----主要用于承受軸向載荷的滾動軸承,其公稱接觸角大于45到90。按公稱接觸角不同又分為:軸向接觸軸承----公稱接觸角為90的推力軸承:推力角接觸軸承----公稱接觸角大于45但小于90的推力軸承。
1、球軸承----滾動體為球:
2、滾子軸承----滾動體為滾子。滾子軸承按滾子種類,又分為:圓柱滾子軸承----滾動體是圓柱滾子的軸承,圓柱滾子的長度與直徑之比小于或等于3;滾針軸承----滾動體是滾針的軸承,滾針的長度與直徑之比大于3,但直徑小于或等于5mm;圓錐滾子軸承----滾動體是圓錐滾子的軸承;調(diào)心滾子軸承一一滾動體是球面滾子的軸承。
軸承按其工作時(shí)能否調(diào)心,分為:
1、調(diào)心軸承----滾道是球面形的,能適應(yīng)兩滾道軸心線間的角偏差及角運(yùn)動的軸承。
2、非調(diào)心軸承(剛性軸承)----能阻抗?jié)L道間軸心線角偏移的軸承。
軸承按滾動體的列數(shù),分為:
1、單列軸承----具有一列滾動體的軸承。
2、雙列軸承----具有兩列滾動體的軸承。
3、多列軸承----具有多于兩列滾動體的軸承,如三列、四列軸承。
軸承按其部件能否分離,分為:
1、可分離軸承----具有可分離部件的軸承;
2、不可分離軸承----軸承在最終配套后,套圈均不能任意自由分離的軸承。
軸承按其結(jié)構(gòu)形狀(如有無裝填槽,有無內(nèi)、外圈以及套圈的形狀,擋邊的結(jié)構(gòu),甚至有無保持架等)還可以分為多種結(jié)構(gòu)類型。
二、按滾動軸承尺寸大小分類
軸承按其外徑尺寸大小
1、微型軸承----公稱外徑尺寸范圍為26mm以下的軸承。
2、小型軸承----公稱外徑尺寸范圍為28-55mm的軸承。
3、中小型軸承----公稱外徑尺寸范圍為60-115mm的軸承。
4、中大型軸承----公稱外徑尺寸范圍為120-190mm的軸承。
5、大型軸承----公稱外徑尺寸范圍為200-430mm的軸承。
6、特大型軸承----公稱外徑尺寸范圍為440mm以上的軸承
優(yōu)點(diǎn)
1、摩擦阻力小,功率消耗小,機(jī)械效率高,易起動.
2、尺寸標(biāo)準(zhǔn)化,具有互換性,便于安裝拆卸,維修方便。
3、結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕,軸向尺寸更為縮小。
4、精度高,轉(zhuǎn)速高,磨損小,使用壽命長。
5、部分軸承具有自動調(diào)新的性能。
6、適用于大批量生產(chǎn),質(zhì)量穩(wěn)定可靠,生產(chǎn)效率高。
缺點(diǎn)
1、噪音大。
2、軸承座的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
3、成本較高。
滾動軸承類型多種多樣,選用時(shí)可考慮以下方面因素,從而進(jìn)行選擇。
a.載荷的大小、方向和性質(zhì)
球軸承適于承受輕載荷,滾子軸承適于承受重載荷及沖擊載荷。當(dāng)滾動軸承受純軸向載荷時(shí),一般選用推力軸承;當(dāng)滾動軸承受純徑向載荷時(shí),一般選用深溝球軸承或短圓柱滾子軸承;當(dāng)滾動軸承受純徑向載荷的同時(shí),還
b.允許轉(zhuǎn)速
因軸承的類型不同有很大的差異。一般情況下,摩擦小、發(fā)熱量少的軸承,適于高轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求滾動軸承在低于其極限轉(zhuǎn)速的條件下工作。
c.剛性
軸承承受負(fù)荷時(shí),軸承套圈和滾動體接觸處就會產(chǎn)生彈性變形,變形量與載荷成比例,其比值決定軸承剛性的大小。一般可通過軸承的預(yù)緊來提高軸承的剛性;此外,在軸承支承設(shè)計(jì)中,考慮軸承的組合和排列方式也可改善軸承的支承剛度。
d.調(diào)心性能和安裝誤差
軸承裝入工作位置后,往往由于制造誤差造成安裝和定位不良。此時(shí)常因軸產(chǎn)生撈度和熱膨脹等原因,使軸承承受過大的載荷,引起早期的損壞。自動調(diào)心軸承可自行克服由安裝誤差引起的缺陷,因而是適合此類用途的軸承。
e.安裝和拆卸
圓錐滾子軸承、滾針軸承和圓錐滾子軸承等,屬于內(nèi)外圈可分離的軸承類型(即所謂分離型軸承),安裝拆卸方便。
f.市場性
即使是列入產(chǎn)品目錄的軸承,市場上不一定有銷售;反之,未列入產(chǎn)品目錄的軸承有的卻大量生產(chǎn)。因而,應(yīng)清楚使用的軸承是否易購得。
滾動軸承代號是用字母加數(shù)字來表示軸承結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級、技術(shù)性能等特征的產(chǎn)品符號。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T272-93規(guī)定軸承的代號由三部分組成:前置代號、基本代號、后置代號?;敬柺禽S承代號的基礎(chǔ)。前置代號和后置代號都是軸承代號的補(bǔ)充,只有在遇到對軸承結(jié)構(gòu)、形狀、材料、公差等級、技術(shù)要求等有特殊要求時(shí)才使用,一般情況可部分或全部省略。
a.基本代號
基本代號表示軸承的基本類型、結(jié)構(gòu)和尺寸。它由軸承類型代號、尺寸系列代號、內(nèi)徑代號構(gòu)成。
a1、軸承類型代號用數(shù)字或字母表示不同類型的軸承,詳見資料庫。
a2、尺寸系列代號由兩位數(shù)字組成。前一位數(shù)字代表寬度系列(向心軸承)或高度系列(推力軸承),后一位數(shù)字代表直徑系列。尺寸系列表示內(nèi)徑相同的軸承可具有不同的外徑,而同樣的外徑又有不同的寬度(或高度),由此用以滿足各種不同要求的承載能力。
a3、內(nèi)徑代號表示軸承公稱內(nèi)徑的大小,用數(shù)字表示。
例:軸承23224
2-類型代號,調(diào)心滾子軸承;32-尺寸系列代號;24-內(nèi)徑代號,d=120mm;
例:軸承6208-2Z/P6
6-類型代號,深溝球軸承;2-尺寸系列代號;08-內(nèi)徑代號,d=40mm;
2Z-軸承兩端面帶防塵罩;P6-公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定6級
滾動軸承和滑動軸承的區(qū)別首先表象在結(jié)構(gòu)上,滾動軸承是靠滾動體的轉(zhuǎn)動來支撐轉(zhuǎn)動軸的,因而接觸部位是一個(gè)點(diǎn),滾動體越多,接觸點(diǎn)九越多;滑動軸承是靠平滑的面來支撐轉(zhuǎn)動軸的,因而接觸部位是一個(gè)面。其次是運(yùn)動方式不同,滾動軸承的運(yùn)動方式是滾動;滑動軸承的運(yùn)動方式是滑動,因而摩擦形勢上也就完全不相同。
滑動軸承(slidingbearing),在滑動摩擦下工作的軸承?;瑒虞S承工作平穩(wěn)、可靠、無噪聲。在液體潤滑條件下,滑動表面被潤滑油分開而不發(fā)生直接接觸,還可以大大減小摩擦損失和表面磨損,油膜還具有一定的吸振能力。但起動摩擦阻力較大。軸被軸承支承的部分稱為軸頸,與軸頸相配的零件稱為軸瓦。為了改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì)而在其內(nèi)表面上澆鑄的減摩材料層稱為軸承襯。軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為滑動軸承材料。常用的滑動軸承材料有軸承合金(又叫巴氏合金或白合金)、耐磨鑄鐵、銅基和鋁基合金、粉末冶金材料、塑料、橡膠、硬木和碳-石墨,聚四氟乙烯(PTFE)、改性聚甲醛(POM)、等。滑動軸承應(yīng)用場合一般在低速重載工況條件下,或者是維護(hù)保養(yǎng)及加注潤滑油困難的運(yùn)轉(zhuǎn)部位。將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦,從而減少摩擦損失的一種精密的機(jī)械元件,叫滾動軸承(rollingbearing)。滾動軸承一般由外圈,內(nèi)圈,滾動體和保持架組成。其中內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn),外圈作用是與軸承座相配合,起支撐作用,滾動體是借助于保持架均勻的將滾動體分布在內(nèi)圈和外圈之間,其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命,保持架能使?jié)L動體均勻分布,防止?jié)L動體脫落,引導(dǎo)滾動體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。
滾動軸承使用維護(hù)方便,工作可靠,起動性能好,在中等速度下承載能力較高。與滑動軸承比較,滾動軸承的徑向尺寸較大,減振能力較差,高速時(shí)壽命低,聲響較大。滾動軸承中的向心軸承(主要承受徑向力)通常由內(nèi)圈、外圈、滾動體和滾動體保持架4部分組成。內(nèi)圈緊套在軸頸上并與軸一起旋轉(zhuǎn),外圈裝在軸承座孔中。在內(nèi)圈的外周和外圈的內(nèi)周上均制有滾道。當(dāng)內(nèi)外圈相對轉(zhuǎn)動時(shí),滾動體即在內(nèi)外圈的滾道上滾動,它們由保持架隔開,避免相互摩擦。推力軸承分緊圈和活圈兩部分。緊圈與軸套緊,活圈支承在軸承座上。套圈和滾動體通常采用強(qiáng)度高、耐磨性好的滾動軸承鋼制造,淬火后表面硬度應(yīng)達(dá)到HRC60~65。保持架多用軟鋼沖壓制成,也可以采用銅合金夾布膠木或塑料等制造。
滾動軸承和滑動軸承的區(qū)別首先表象在結(jié)構(gòu)上,滾動軸承是靠滾動體的轉(zhuǎn)動來支撐轉(zhuǎn)動軸的,因而接觸部位是一個(gè)點(diǎn),滾動體越多,接觸點(diǎn)九越多;滑動軸承是靠平滑的面來支撐轉(zhuǎn)動軸的,因而接觸部位是一個(gè)面。其次是運(yùn)動方式不同,滾動軸承的運(yùn)動方式是滾動;滑動軸承的運(yùn)動方式是滑動,因而摩擦形勢上也就完全不相同。[1]