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供应商 http:/www.jdol.com.cn/gongying/不锈钢装饰管 http:/tjlubao.jdol.com.cn/第一章节第一章节 滚动轴承的选择和代用滚动轴承的选择和代用 选择的方法和步骤 能否正确选用滚动轴承,对主机能否获得良好的工作性能,延 长使用寿命;对企业能否缩短维修时间,减少维修费用,提高机器 的运转率,都有着十分重要的作用。因此,不论是设计制造单位, 还是维修使用单位,在选择滚动轴承时都必须高度重视,其选择的 全部程序见图 11。 一般来说,选择轴承的步骤可能概括为: 根据轴承工作条件(包 括载荷方向及载荷类型、转速、润滑方式、同轴度要求、定位或非 定位、安装和维修环境、环境温度等),选择轴承基本类型、公差 等级和游隙; 根据轴承的工作条件和受力情况和寿命要求,通过 计算确定轴承型号,或根据使用要求,选定轴承型号,再验算寿命;验算所选轴承的额定载荷和极限转速。 选择轴承的主要考虑因素 是极限转速、要求的确良寿命和载荷能力,其它的因素则有助于确 定轴承类型、结构、尺寸及公差等级和游隙工求的最终方案。类型 选择各类滚动轴承具有不同的特性,适用于各种机械的不同使用情 况。选择轴承类型时,通常应考虑下列因素。一般情况下:对承受 推力载荷时选用推力轴承、角接触轴承,对高速应用场合通常使用 球轴承,承受重的径向载荷时,则选用滚子轴承。总之,选用人员 应从不同生产厂家、众多的轴承产品中,选用合适的类型。 轴承所占机械的空间和位置轴承所占机械的空间和位置 在机械设计中,一般先确定轴的尺寸,然后,根据轴的尺寸选择滚 动轴承。通常是小轴选用球轴承,大轴选用滚子轴承。但是,当轴 承在机器的直径方向受轴承常识轴承常识 用好滚动轴承的要点用好滚动轴承的要点 滚动轴承是一种精密的机械支承元件,轴承用户深切希望装在 主机上的轴承能够在预定的使用期内不致损坏并保持其动态性能, 但客观事实有时并非尽如人意,突发的轴承失效事故会给用户造成 重大损失。通过大量的滚动轴承失效分析研究表明,轴承短寿或过 早的丧失精度,有的是由于材料缺陷或制造不当所致,但在相当大供应商 http:/www.jdol.com.cn/gongying/不锈钢装饰管 http:/tjlubao.jdol.com.cn/的程度上是由于没有严格按照轴承使用要求进行安装、维护,或者 是轴承选型不当或实际载荷超过轴承本身的额定载荷等原因造成轴 承的非正常损坏,例如,轴承零件的疲劳剥落在很大程度上就是因 为润滑油中混有杂质引起的。可见,要想实现滚动轴承具有更长的 寿命和精度保持期,除要求轴承制造厂家提高产品质量外,轴承用 户也必须用科学的方法和程序使用轴承,否则,再好的轴承也会在 恶劣的随意的使用条件下夭折。 到限制时,则选用滚针轴承、特轻和超轻系列的球或滚子轴承;当 轴承在机器的轴向位置受到限制时,可选用窄的或特窄系列的球或 滚子轴承。 轴承所受载荷的大小、方向和性质 载荷是选用轴承的最主要因素。滚子轴承用于承受较重的载 荷,球轴承用于承受较轻的或中等载荷,渗碳钢制造或贝氏体淬火 的轴承,可承受冲击与振动载荷。在载荷的作用方向方面,承受纯径向载荷时,可选用深沟球轴 承、圆柱滚子轴承或滚针轴承。承受较小的纯轴向载荷时,可选用 推力球轴承;承受较大的纯轴向载荷时,可选用推力滚子轴承。当 轴承承受径向和轴向联合载荷时,一般选用角接触球轴承或圆锥滚 子轴承。 轴承的调心性能轴承的调心性能 当轴的中心线与轴承座中心线不同,有角度误差,或因轴的两 支承间距较大而轴的刚性以较小,容易受力弯曲或倾斜时,可选用 具有良好调心性能的调心球或调心滚子轴承,以及外球轴承。此类 轴承在轴稍微倾斜或弯曲情况下,能保持正常工作。轴承调心性能 的好坏,与其允许的不同轴度有关,不同轴度值愈大,调心性能愈 好。各类轴承允许的不同轴度见表 11 轴承的刚性 轴承的刚性,是指轴承产生单位变形所需力之大小。滚动轴承 的弹性变形很小,在大多数机械中可以不必考虑,但在某些机械中, 如机床主轴,轴承刚性则是一个重要因素,一般应选用圆柱和圆锥供应商 http:/www.jdol.com.cn/gongying/不锈钢装饰管 http:/tjlubao.jdol.com.cn/滚子轴承。因为这两类轴承在承受载荷时,其滚动体与滚道属于点 接触,刚性较差。另外,各类轴承还可以通过预紧,达到增大支承 刚性的目的。如角接触球轴承和圆锥滚子轴承,为防止轴的振动, 增加支承刚性,往往在安装时预先施加一定的轴向力,使其相互压 紧。这里特别指出:预紧量不可过大。过大时,将使轴承摩擦增大, 温升增高,影响轴承使用寿命。 轴承的转速 每一个轴承型号都有其自身的极限转速,它是由诸如尺寸、类 型及结构等物理特性所决定的,极限转速是指轴承的最高工作转速 (通常用 rmin) ,超过这一极限会导致轴承温度升高,润滑剂干枯, 甚至使轴承卡死。使用场合所要求的速度范围有助于决定采用什么 类型的轴承,图 12 给出了大多数通用轴承的典型速度范围。 D 是轴承尺寸,它通常是指轴承的节圆直径,在选择轴承时,使用 轴承内径和外径的平均值,单位 mm.用节圆直径 D 乘以轴旋转速度 (单位 r/min)得出一极限转速因素(DN) ,DN 在选择轴承类型和 尺寸时十分重要。大多数轴承制造厂家的产品目录都提供其产品的 极限转速值,实践证明,在低于极限转速 90%的状态下工作是比较 好的。脂润滑轴承的极限转速比油润滑轴承的极限转速低,轴承的 供油方式对可达到的极限转速有影响。表 12 提供了几种轴承 润滑形式的极限转速修正系数(K ) 。必须注意,对脂润滑轴承, 其极限转速一般仅是该轴承采用一个高质量的重复循环油系统时的 极限转速的 80%,但对油雾润滑系统,其极限转速一般比相同的基 本润滑系统高 50%。保持架的设计和结构也影响轴承的极限转速, 因为滚动体与保持架表面是滑动接触,用比较贵的、设计合理的、 以高质量和低摩擦材料制成的保持架,不仅可将滚动体隔开来,而 且有助于维持滑动接触区的润滑油膜。但象冲压保持架之类价格低 廉的保持架,通常只能使滚动体保持分离。因此,它们存在着易出 事故和令人苦恼的滑动接触,从而导致更低的极限转速。一般来说 在较高转速的工作场合下,宜选用深沟球轴承、角接触轴承、圆柱 滚子轴承;在较低转速工作场合下,可选用圆锥滚子轴承。圆锥滚供应商 http:/www.jdol.com.cn/gongying/不锈钢装饰管 http:/tjlubao.jdol.com.cn/子轴承的极限转速,一般约为深沟球轴承的 65%,圆柱滚子轴承的 70%,角接触球轴承的 60%。推力球轴承的极限转速低,只能用于 较低转速的场合。 对于同一类轴承,尺寸愈小,允许转速愈高。在选用轴承时, 应注意要使实际转速低于极限转速。 轴承游动和轴向位移轴承游动和轴向位移 通常情况下,一个轴用两个轴承相隔一定的距离给予支承。为 了适应轴和外壳不同程度的热涨影响,安装时应将一个轴承在轴向 固定,另一个轴承使之在轴上可以游动(即游动支承) ,以防止因 轴的伸长或收缩引起的卡死现象。游动支承通常选用内圈或外圈无 挡边的圆柱滚子轴承(原 2000 型、32000 型)和滚针轴承,这主要 是此类轴承内部结构允许轴与外壳有适当轴向位移的缘故。此时, 内圈与轴,外圈与外壳孔可采用紧配合。当采用不可分离型轴承做 游动支承时,如深沟球轴承、调心滚子轴承,在安装中必须允许外 圈与外壳孔,或内圈与轴采用较松配合,使之轴向可自由游动。 图 13 示出几种定位和非定位的圆柱滚子轴承结构 圆锥滚子轴承、调心滚子轴承和深沟球轴承基本上属于定位型,当 用作非定位时则采用松配合安装。所有推力滚子轴承均属定位型轴 承。 便利于轴承的安装和拆卸便利于轴承的安装和拆卸 选用轴承类型时,对轴承安装拆卸是否方便,亦必须考虑周全, 特别是对大型和特大型轴承的安装和拆卸尤为重要。一般的外圈可 分离的角接触球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承和滚针轴承, 安装拆卸比较方便,它们的内圈和外圈可分别装于轴上或壳体孔内。 此外,内径带圆锥孔的,带紧定套的调心滚子轴承、双列圆柱滚子 轴承和调心球轴承,也比较容易安装拆卸。 其它要求 除上述因素外,还应考虑轴承的工作环境温度、轴承密封及对 摩擦力矩、振动、噪声等的特殊要求。 游隙选择游隙选择 供应商 http:/www.jdol.com.cn/gongying/不锈钢装饰管 http:/tjlubao.jdol.com.cn/游隙是滚动轴承能否正常工作的一个重要因素,分为轴向游隙 和径向游隙。选择适当的游隙,可使载荷在轴承滚动体之间合理分 布;可限制轴(或外壳)的轴向和径向位移,保证轴的旋转精度; 能使轴承在规定的温度下正常工作;减少振动和噪声,有利于提高 轴承的寿命。因此。在选用轴承时,必须选择适当的轴承游隙。 选择轴承游隙时,应考虑以下几个方面: 轴承的工作条件,如载荷、温度、转速等; 对轴承使用性能的要求(旋转精度、摩擦力矩、振动、噪声) ; 轴承与轴和外壳孔为过盈配合时导致轴承游隙减小; 轴承工作时,内外套圈的温度差导致轴承游隙减小; 因轴和外壳材料的膨胀系数不同,导致轴承游隙减小或增大。 根据使用经验,球轴承最适宜的工作游隙为近于零;滚子轴承 应保持有少量的工作游隙。在要求支承刚性良好的部件中,轴承允 许有一定数值的预紧力。这里特别指出,所谓工作游隙,是指轴承 在实际运转条件下的游隙。还有一种游隙叫原始游隙,是指轴承未 安装前的游隙。原始游隙大于安装游隙。我们对游隙的选择,主要 是选择合适的工作游隙。 国家标准规定的游隙值分为三组:有基本组(0 组) 、小游隙辅 助组(1、2 组)和大游隙辅助组(3、4、5 组) 。选择时,在正常 工作条件下,宜优先选用基本组,便可使轴承得到合适的工作游隙。 当基本组不能满足使用要求时,则应选用辅助组游隙。大游隙辅助 组适用于轴承与轴和外壳孔采用过盈配合,轴承内外圈温差较大, 深沟球轴承需要承受较大轴向负荷或需改善调心性能,心及要求提 高极限转速和降低轴承摩擦力矩等场合;小游隙辅助组适用于要求 较高的旋转精度、需严格控制外壳孔的轴向位移,以及需减少振动 和噪声的场合。 各类轴承的径向游隙见国家标准的规定。 公差等级选择公差等级选择 轴承的公等级,主要是根据轴对支承的旋转精度要求来确定的。 一般情况下,例如具有大啮合公差的正齿轮减速器,可用 PO 级轴供应商 http:/www.jdol.com.cn/gongying/不锈钢装饰管 http:/tjlubao.jdol.com.cn/承,但某些对旋转精度有严格要求或转速很高的轴,如高精度、小 跳动的机床主轴则选用高于 PO 级的轴承。采用公差等级高的轴承 时,其轴的外壳的制造公差应与轴承公差等级相适应,并应具有足 够的结构刚度。表 13 列出轴承公差等级选用实例,供参考。 寿命和可靠性的计算 要求的使用寿命 L 是按照期望设备能工作的总累计时间来确定 的,常用单位是工作小时数,寿命的计算也可用轴承总的转数表示, 在计算使用寿命过程中,各种工作状态都必须考虑。设备工作是八 小时一班制或工作日制?它是否整天连续使用?它是否频繁启停或 一旦启动就长期工作?表 14 给出了各种动力传输应用场合的 一般使用寿命值。维修费用、概率寿命及报废也必须加以考虑,是 设备长期使用后更换还是定期修理(包括更换轴承)费用上更节省? 当然,在决定所要求的寿命 L 时,轴承的可靠性是一个主要考虑因 素,在轴承工业中标准的可靠性水平通常规定为 90%,那就是说, 以大量在相同应用场合下工作的轴承中,有 90%的轴承在达到所选 定的轴承工作寿命(L 寿命)时仍保持完好,如果要求失效率低, 则要求的寿命 L 需加修正。提高轴承可靠性,使其比 90%的可靠性 更高,可用降低 10%失效率标准轴承的使用寿命来解决。换言之, 如果想获得更高的可靠性,标准轴承的寿命必须降低。例如
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