轴承的选型与维护轴承的选型与维护 1 Why do we use bearing 为什么我们用轴承 Reduce friction Carry loads Guide moving parts 降低磨擦 承受载荷 引导运动件 滑动摩擦滚动摩擦 按摩擦性质分 滑动轴承 和滚动轴承 按承载方向分 向心轴承 和推力轴承 2 滚动轴承的组成 径向轴承 密封圈 滚动体 内圈 外圈 保持架 润滑脂 油 3 滚动体与滚道的 接触形式 线接触 点接触 滚动体类型 球 球面滚子 对称形 球面滚子 非对称形 圆柱滚子滚针 圆锥滚针 4 滑动轴承概述 滑动轴承的主要特点滑动轴承的主要特点 工作平稳 无噪声 回转精度高 径向尺寸小 液体润滑时摩擦损失小 承载能力高 滑动轴承的摩擦状态滑动轴承的摩擦状态 轴瓦与轴颈之间轴瓦与轴颈之间 1 干摩擦状态 摩擦表面无润滑剂 功率损失严重 磨损加剧 温升高 轴瓦易破坏 应避免此种摩擦状态 2 边界摩擦状态 摩擦表面间有润滑油存在 金属表面上形成了一层极薄的边界油膜 但尖峰部分仍直接接触 多数滑动轴承都是这种摩擦状态 3 液体摩擦状态 两摩擦表面完全被润滑油分隔开 形成了一定厚度的压力油膜 这种摩擦状态是润滑油分子之间的摩擦 摩擦系数极小 重要轴承采用这种摩擦状态 5 润滑剂及其选择润滑剂及其选择 常用润滑剂 润滑油 液体 用途最广泛 润滑脂 半固体 一般用于中低速 固体润滑剂 主要用作油 脂的添加剂 也可单独使用 1 润滑油的性能及选择 粘度 表征了流动的液体中内摩擦阻力的大小 是最重要的性能指标 也是选择润滑油的主要依据 油性 也称润滑性 表征油中的极性分子对金属表面的吸附性能 油性好则摩擦系数小 凝点 反映润滑油的低温工作性能 闪点 反映润滑油的高温工作性能 润滑油的选择原则 压力大或在冲击 变载条件下工作 应选粘度高的油 速度高时 应选粘度低的油 以减少摩擦损失 工作温度高时 应选粘度高的油 因粘度会随温度升高而下降 2 润滑脂的性能及选择 针入度 表征润滑脂的稀稠度 类似于油的粘度 滴 点 表征润滑脂耐高温的性能 润滑脂的选择原则 工作环境有水汽 选钙基润滑脂 工作温度高 选钠基润滑脂 有水汽而且工作温度高 则应选锂基润滑脂 6 滑动轴承的分类滑动轴承的分类 载荷方向 径向轴承 主要承受径向力 推力轴承 主要承受轴向力 装拆需要 整体轴承 特殊类型 自动调心式轴承 剖分轴承 摩擦状态 液体摩擦 长期运转 精度要求高 动压轴承 静压轴承 非液体摩擦 7 1 径向滑动轴承 1 整体式滑动轴承 特点 结构简单 成本低廉 因磨损而造成的间隙无法调整 只能从沿轴向装入或拆出 应用 低速 轻载或间歇性工作的机器中 2 剖分式滑动轴承 特点 结构复杂 可以调整磨损而造成的间隙 安装方便 应用场合 低速 轻载或间歇性工作的机器中 3 自动调心滑动轴承 4 间隙可调式滑动轴承 对开式轴承 剖分轴套 部分式轴承 整体轴套 8 2 推力滑动轴承 推力滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成 常用的轴颈结构形式有 轴瓦的材料 减摩性 材料副具有较低的摩擦系数 耐磨性 材料的抗磨性能 通常以磨损率表示 抗咬粘性 胶合 材料的耐热性与抗粘附性 摩擦顺应性 材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表 面初始配合不良的能力 嵌入性 材料容纳硬质颗粒嵌入 从而减轻轴承滑动表面 发生刮伤或磨粒磨损的性能 磨合性 轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后 形成相互吻 合的表面形状和粗糙度的能力或性质 此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力 良好的导热性 工 艺性和经济性 常用轴瓦材料有 金属材料 轴承合金 巴氏合金 白合金 是由锡 铅 锑 铜等组成的合金 铜合金 分为青铜和黄铜两类 铸铁 有普通灰铸铁 球墨铸铁等 粉末冶金材料 由铜 铁 石墨等粉末经压制 烧结而成的多孔隙 轴瓦材料 非金属材料 有塑料 硬木 橡胶等 其中塑料用的最多 9 轴承材料 铬碳钢 碳 铬 硬度在 耐温能达 滚动轴承的材料 轴承圈 淬火钢 碳铬钢含有大约1 碳和 1 5 铬 滚动体 表面硬化钢 铬镍合金钢及锰铬合金钢 大约 0 15 碳 Steel Cages 压钢罩 Polyamide Cages 聚酰胺罩 Brass Cages 黄铜罩 10 深沟球轴承深沟球轴承 Open Design 敞开式设计 Sealed Design 密封式设计 非接触式密封圈 密封圈 RS1 2RS1 接触式密封 防护罩 Z ZZ 2Z 11 非接触式密封圈 接触式密封 表面摩擦 运转速度 抵抗污染能力 表面摩擦 运转速度 抵抗污染能力 表面摩擦 运转速度 抵抗污染能力 密封圈 轴承一边有橡胶密封圈 非接触 轴承一边有防尘盖 轴承一边有橡胶 密封圈 接触 轴承外圈上有制动 槽 并带有制动环 轴承外圈有制动槽 R 轴承外圈有制动挡边 12 轴承的游隙 即指轴承在未安装于轴或轴承箱时 将其内圈或外圈的一方固定 然后便未被固定的一方 做径向或轴向移动时的移动量 根据移动方向 可分为径向游隙和轴向游隙 径向游隙轴向游隙 轴承合适的内部工作游隙能保证其不容 易被损坏及达到较好的使用寿命 轴承游隙 正常 C2Normal C3 C4 C5 Min最小 1 10 25 46 65 Max最大 15 30 51 71 105 单位 微米 13 轴承游隙选择方法如何选择轴承游隙 一 轴承游隙的选择原则 1 采用较紧配合 内外圈温差较大 需要降低摩擦力矩及深沟球轴承承受较大轴向负荷 或需改善调心性能的场合 宜采用大游隙组 2 当旋转精度要求较高或需严格限制轴向位移时 宜采用小游隙组 二 与游隙有关的因素 1 轴承内圈与轴的配合 2 轴承外圈与外壳孔的配合 3 温度的影响 注 径向游隙减少量与配合零件的实际有效过盈量大小 相配轴径大小 外壳孔的壁厚有 关 1 实际有效过盈量 内圈 应为 dy 2 3 dG d为名义过盈量 G 为过盈配合 的压平尺寸 2 实际有效过盈量 外圈 应为 Dy 2 3 DG D为名义过盈量 G 为过盈配合 的压平尺寸 3 产生的热量将导致轴承内部温度升高 继而引起轴 轴承座和轴承零件的膨胀 游隙 可以增大或减小 这取决于轴和轴承座的材料 以及轴承和轴承支承部件之间的温度剃度 14 三 游隙的计算公式 1 配合的影响 1 轴承内圈与钢质实心轴 j dy d h 2 轴承内圈与钢质空心轴 j dy F d F d d h 3 轴承外圈与钢质实体外壳 A Dy H D 4 轴承外圈与钢质薄壁外壳 A Dy F D F D H D 5 轴承外圈与灰铸铁外壳 A Dy 6 轴承外圈与轻金属外壳 A Dy 注 j 内圈滚道挡边直径的扩张量 um dy轴颈有效过盈量 um d 轴承内径公称尺寸 mm h 内圈滚道挡边直径 mm B 轴承宽度 mm d1 空心轴内径 mm A 外圈滚道挡边直径的收缩量 mm Dy 外壳孔直径实际有效过盈量 um H 外圈滚道挡边直径 mm D 轴承外圈和外壳孔的公称直径 mm F 轴承座外壳外径 mm 2 温度的影响 T b 其中 b为线膨胀系数 轴承钢为11 7 10 6mm mm 0C De为轴承外圈滚道直径 di为轴承内圈滚 道直径 Ta为环境温度 T0为轴承外圈温度 Ti轴承内圈温度 四 轴向游隙与径向游隙的关系 Ua 1 2 因径向游隙Ur很小 故Ur2很小忽略不记 故Ua 2 1 2 其中fe为外圈沟曲率系数 fi为内圈沟曲 率系数 Dw为钢球直径 15 前置代号基本代号后置代号 前 置 带 号 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 滚针轴承仅适用 型 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 带可分离内圈或外圈与滚动体组件轴承 滚子和保持架组件 五四三二一 类型代号 内径代号 尺寸系列代号 类型代号 表示轴承的种类 尺寸系列代号 尺寸系列代号由轴承的宽 高 度系列代 号和直径系列代号组合而成 轴承的直径系列 即结构相同 内径相同的轴承在外径和 宽度的变化系列 用基本代号右起第三位数字表示 特轻系列 轻系列 中系列 重系列 轴承的宽 高 度系列 即结构 内径和直径系列 都相同的轴承在宽度方面的变化系列 用基本代号 的右起第四位数字表示 窄 正常 宽 特宽 特宽 特宽 特宽 特低 低 正常 正常 向 心 轴 承 推 力 轴 承 16 3 0 2 05 轴承编号 x 5 轴承的内径就等于25mm 只是 适用于内径范围在20mm 490mm之间的轴承 用数字或字母表示 0 双列角接触球轴承 4 双列深沟球轴承 QJ 四点角接触球轴承 1 调心球轴承 2 调心滚子轴承 3 圆锥滚子轴承 5 推力球轴承 6 深沟球轴承 7 角接触球轴承 8 推力圆柱滚子轴承 N 圆柱滚子轴承 NA 滚针轴承 NNU 双排圆柱滚子轴承 17 滚动轴承的特点及类型 滚动轴承的主要特点滚动轴承的主要特点 摩擦阻尼小 相对于非液体摩擦滑动轴承 启动灵活 可同时承受径向和轴向载荷 简化了支承结构 径向间隙小 还可用预紧方法消除间隙 因此回转精度高 互换性好 易于维护 缺点 抗冲击能力较差 高速时噪声大 寿命较低 径向尺寸大 滚动轴承的组成 滚动轴承一般由内圈 外圈 滚动体和保持架组成 内圈装在轴径上 与轴一起转动 外圈装在机座的轴承孔内 一般不转动 内外圈上设置有滚道 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 减少滚动体之间的碰撞和磨损 18 滚动轴承的主要类型 1 按承载方向和公称接触角公称接触角分为 向心轴承 0 45 主要承受径向载荷 径向接触轴承 0 的向心轴承 向心角接触轴承 0 45 推力轴承 45 90 主要承受轴向载荷 推力角接触轴承 45 n dm n rpm x 0 5 d D n rpm dm 0 5 x d D d 内径 D 外径 22222 E 22 x 5 d 110 D 200 rpm 500 ndm 500 x 0 5 x 110 200 77 500 46 温度对油脂寿命的影响 我们型录中的补充润滑建 议是基于温度为70 C 在55 C润滑间隔可以加倍 在85 C润滑间隔减半 润滑间隔 外圈轴承温度 47 最低应该在外圈以上2 3 mm 最高应在最下端滚动体中部 该水平面应在静止时测量 MaxMin D1 油浴润滑时油平面高度 油浴润滑 强制循环油润滑 油雾润滑系统 48 5 轴承的生命周期 状态监测 基本仪表和仪器 温度 热像 转速 声音 检漏 油质 电子听诊器 听诊器探针有良好传音性能 数字信号处理技术提高了声音质量 耳机有效地屏蔽了环境噪音 听诊器使用时只听来 自机器的声音 听诊器不用时 耳机还有替代耳塞 甚至大大好于耳塞的作用 在强噪音环境下保护 现场工人的耳朵 听力 配备LED指示 可以分别显示音量值和电池的剩余电 量 还可以调节音量 随仪器提供的光盘 记录了典型的轴承失效声音模 式 可供使用者快速入门掌握本仪器的应用 频闪仪TMRS 1 测量原理 频闪仪发光的闪烁频率可调节 当频闪仪的闪烁频率与 机器转速相同时 从机器旋转部件 如转轴 上反射回来的光的 强度不变 人眼感觉转轴 静止 不动 此时频闪仪上显示的频率即 为机器转速 对运动设备进行如 静止 时的可视化检查 旋转速度或运动速度测量 在不停机的情况下进行 静止 检查 旋转部件的松动 如联轴器上的螺栓 旋转部件上的裂纹检查 风机叶片松动 裂纹 附着物检查 运动周期慢放连续检查 查看平衡性 对中情况 49 轴承拆卸的注意事项 安全 快速 不能损伤轴承座和轴 某些时候还不能损伤轴承 6 轴承的生命周期 拆卸 50 机械方法 拉拔器 拆卸紧配合轴承的传统方法 应用最多 加热方法 适用于短圆柱滚子轴承 液压方法 适用于内孔带锥度的轴承 或非常紧的配 合工件 要求预置油孔油槽 常规的轴承拆卸方法 非常规的拆卸方式 敲击轴承 轴承的钢件会粉碎 碎屑可能造成严重的伤害 气割或打磨轴承 建议不要对轴承进行气割 润滑脂可能起火或爆炸