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1、滚动轴承基础知识 一家知识型公司 SKF是轴承制造业之世界领袖 集团总部设于瑞典哥德堡 SKF业务遍及全球 属下有二百多间公司及超过八十间制造厂 共有员工四万多名 年营业额超过五十亿美元 Timken核心价值 100多年前 铁姆肯公司的创始人亨利 铁姆肯曾说 不要做任何让自己的名字蒙羞的事情 如今 这一精神已成为铁姆肯公司在商业运作中恪守的最高准则 亨利 铁姆肯 授权经销商 概述 轴承是当代机械设备中一种举足轻重的零部件 没有轴承的机械是不可想象的 根据轴承工作时的摩擦性质 轴承可分为滑动轴承和滚动轴承两大类 滚动轴承是一种通用性很强 标准化 系列化程度很高的基础元件 由于各种机械有着不同的工
2、作条件 因此对轴承的承载能力 结构和使用性能等方面都提出了各种不同的要求 为此滚动轴承就需要有各种各样的结构 减少摩擦承受载荷为运动部件导向 轴承是用来做什么的 因此 轴承的主要功能可以概括为 支承旋转轴或其它运动体 引导转动或移动运动并承受由轴或轴上零件传递而来的载荷 滚动摩擦与滑动的摩擦 滚动轴承滚动摩擦 滑动轴承滑动摩擦 轴承载荷类型 滚动轴承基本结构 内圈外圈滚动体保持架 为了适用于某些特殊的使用要求 有的轴承会增加或减少一些零件 减少的零件 如无内圈 无外圈 既无内圈又无外圈 增加的零件 如带防尘盖 密封圈及安装调整用的紧定套等 轴承类型及术语 单列深沟球轴承 圆柱滚子轴承 角接触球
3、轴承 轴承类型及术语 续1 圆锥滚子轴承 调心滚子轴承 冲压外圈滚针轴承 轴承类型及术语 续2 1 内圈2 内圈倒角半径3 内圈面4 外圈面5 外圈6 球7 沉孔8 推力面9 外圈滚道10 内圈滚道 21 外圈22 圆锥滚子23 内圈大挡边24 内圈后 大 端面25 内圈26 内圈滚道27 保持架28 球面内圈滚道29 滚针 11 外圈倒角半径12 球面滚子13 润滑孔和润滑槽14 球面外圈滚道15 内圈端面16 外圈端面17 圆柱滚子18 外圈端面19 内圈前 小 端面20 外圈滚道 轴承零件在轴承中的作用 内圈通常与轴是紧配合 并与轴一起旋转 外圈通常与轴承座或机械部件的壳体配合 在大多数
4、情况下不会旋转 主要起支撑的作用 滚动体借助保持架均匀的排列在内 外圈之间 它的形状 大小和数量直接决定轴承的承载能力 保持架将滚动体均匀的分隔开 引导其在正确的轨道上运动 深沟球轴承组成 密封圈外圈钢球保持架内圈密封圈 滚动体的类型 球面滚子 非对称形 圆锥滚子 球面滚子 对称形 滚针 圆柱滚子 球 保持架的功能 分离各个滚动体 防止滚动体直接接触 使摩擦和热量生成降到最低 在轴承非载荷区引导滚动体 保持滚动体间距离相等 使载荷平均分配 在安装或卸装可分离设计的轴承时 使滚动体不致掉出 保持架的引导方式 A滚动体引导B内圈引导C外圈引导 保持架材料 钢板铜尼龙 冲压钢保持架 尼龙保持架 运行
5、温度 120 C 黄铜保持架 强度极高 适合与循环油润滑相关的超高速运转 价格相对昂贵 极高的防震抗加速性能 密封盖 低摩擦密封圈 密封圈 Z和 2Z RZ和 2RZ RS1和 2RS1 污物排除 静音运行 润滑脂保留 速度能力 滚动轴承的密封 外圈带特殊结构的轴承 N NR ZNR 2ZNR 圆锥孔内径的锥度 后缀K 后缀K30 锥体1 12 锥体1 30 滚动轴承的外形尺寸 内径尺寸 d 外径尺寸 D 内圈宽度尺寸 B 外圈宽度尺寸 C 装配高 T 滚动轴承的外形尺寸已经标准化因而具有通用性 便于安装 拆卸和维修 测量轴承尺寸 内圈直径 外圈直径 宽度 滚动轴承的外形尺寸示例之一 FAG6
6、318汽机 补水泵 滚动轴承的外形尺寸示例之二 FAG7330BMPUA锅炉 送风机 滚动轴承的分类 按照轴承所承受的载荷方向分类 1向心轴承2推力轴承按照滚动体的种类可分为1球轴承2滚子轴承 滚动轴承几个主要系列 球轴承 滚子轴承 向心轴承 向心轴承包括径向接触轴承和向心角接触轴承 径向接触轴承 公称接触角为0 主要用于承受径向载荷 也能在承受径向载荷的同时 承受不大的轴向载荷 向心角接触轴承 公称接触角大于0 到45 的向心轴承 能承受轴向和径向的联合载荷 滚动轴承的接触角 径向负荷联合负荷 单列圆柱滚子 角接触圆锥滚子调心滚子轴承 推力轴承 推力轴承包括轴向接触轴承和推力角接触轴承 轴向
7、接触轴承 公称接触角为90 的推力轴承 仅用于承受轴向载荷 推力角接触轴承 公称接触角大于45 但小于90 推力轴承 主要用于承受轴向载荷 也能在承受轴向载荷的同时承受较小的径向载荷 球轴承和滚子轴承系列 深沟球轴承 球轴承 滚子轴承 角接触球轴承 自调心球轴承 圆柱滚子轴承 圆锥滚子轴承 调心滚子轴承 不同结构轴承的负荷承载能力 负荷承载能力表示为基本额定动载荷 滚动轴承的极限速度 油润滑的速度范围 脂润滑的速度范围 极限速度 转 分 轴承的三种配合方式 INTERFERENCEFIT 过盈配合 LEARANCEFIT 间隙配合 TRANSITIONFIT 过渡配合 配合图例 过渡配合 间隙
8、配合 过盈配合 轴承配合的选择 外圈 旋转 内圈 间隙配合 载荷方向 固定 内圈 旋转 旋转 外圈 外圈 固定 外圈 紧密配合 载荷方向 内圈旋转 载荷 载荷 载荷条件 滚动轴承的型号 滚动轴承的型号是由数字和 或字母所组成 用来表示滚动轴承的结构 尺寸 公差等级 技术性能等特性的产品符号 一个完整的轴承型号是由基本代号加上一个或多个补充代号组成 基本代号表示轴承的类型 基本设计和外形尺寸 是轴承代号的基础 补充代号表示轴承的部件和与基本设计有不同结构和 或有其它特性的变型 补充代号可以放在基本代号之前 前缀 或放在其后 后缀 前缀主要是用来表示轴承的部件 为避免与其它轴承型号混淆 后缀是用来
9、表示与基本设计有不同结构和 或有其它特性的变型 轴承基本代号 后缀 前缀 滚动轴承型号系统示例 W6008C3RNU2208ECP81102TNK81102TN组件WS81102轴圈GS81102座圈 型号系统的使用方法 外径 D 滚动轴承的类型代号 0 双列角接触球轴承1 自动调心球轴承2 调心滚子轴承和推力调心滚子轴承3 单列圆锥滚子轴承4 双列深沟球轴承5 推力球轴承6 单列深沟球轴承7 单列角接触球轴承8 推力圆柱滚子轴承N 圆柱滚子轴承 在N后面加上另一个或更多的字母来表示滚子的列数或挡边的配置 如NJ NU NUP NN NNU NNCF等 QJ 四点接触球轴承 内径代号的表示方法
10、 小于10mm的内径尺寸 用公称毫米数直接表示 并与尺寸系列代号之间用 分开 10到17mm的尺寸只有四种 即10 12 15 17分别用00 01 02 03表示 20到480mm的用实际的公称内径尺寸除以5的商数表示 大于和等于500mm的尺寸用公称毫米数直接表示并与尺寸系列代号之间用 分开 滚动轴承的精度 ISO ABEC DIN JIS 普通级1P0P0 P63P6P6 P55P5P5 P47P4P4 P29P2P2 滚动轴承是精密产品 值是多少 0 06mm 1 人的头发 标准 P6 0 15 m 0 12 m 0 9 m 0 7 m 0 2 5 m SP P6 UP P4A PA9
11、APA9B 普通轴承 精密轴承 高精密轴承 公差级别 滚动轴承的游隙 滚动轴承的游隙一般分为径向游隙和轴向游隙 径向游隙 在无载荷时 当一个套圈固定不动 另一个套圈相对于固定套圈沿径向由一个极端位置到另一个极端位置的移动量 轴向游隙 在无载荷时 当一个套圈固定不动 另一个套圈相对于固定套圈沿轴向由一个极端位置到另一个极端位置的移动量 径向游隙 轴向游隙 滚动轴承游隙分类 径向游隙的代号 C1 小于C2游隙C2 小于常规游隙 CN C0 常规游隙 一般不标出 C3 大于常规游隙 标准 C4 大于C3游隙C5 大于C4游隙例如 一个6210 C3球轴承的径向内部游隙为18 36 m 微米 或0 0
12、007 0 0014 温度对轴承游隙的影响 轴承的热稳定性等级 稳定性级别 运行温度 硬度HRC SN S0 S1 S2 S3 S4 高达120 C 248 F 59到63 高达150 C 302 F 高达200 C 392 F 高达250 C 482 F 高达300 C 572 F 高达350 C 662 F 58到62 57到61 56到60 54到58 50到54 深沟球轴承 深沟球轴承结构简单 使用方便 是生产批量最大 应用范围最广的一种轴承 主要用于承受径向载荷 也可承受一定的轴向载荷 与尺寸相同的其他类型的轴承相比较 此类轴承的摩擦系数小 极限转速高 广泛用于汽车 拖拉机 机床 电
13、机 水泵 农业机械 纺织机械等 角接触轴承的极限转速高 可以同时承受径向载荷和轴向载荷 也可以承受纯轴向载荷 其轴向载荷能力由接触角决定 并随接触角增大而增大 该类型轴承适用于支撑间距不大 刚性较好的轴 如机床主轴 变速箱 减速器 离心机和增压器等设备 主要结构形式 单列角接触轴承 双列角接触轴承 成对安装角接触轴承 角接触轴承 接触角的定义 滚动体与滚道接触线的公法线与径向平面的夹角称接触角 接触角与轴承所承受的轴向力的能力成正比 接触角有15 25 40 成对安装是指两个规格相同的单列角接触轴承以不同的组配方式构成 按照其端面不同的组合可分为三种形式 成对安装的角接触轴承以承受径向载荷为主
14、的径向 轴向的联合载荷 也可承受纯径向载荷 串联配置的轴承只能承受单一方向的轴向载荷 其他两种配置则可承受任意方向的轴向载荷 成对配置角接触轴承一般在加工时已经由生产商选配组合后提交用户 DF DT DB 圆柱滚子轴承 圆柱滚子轴承属可分离型轴承 安装拆卸比较方便 一般该轴承只承受径向载荷 只有内 外圈均带挡边的单列轴承可以承受较小的定向轴向载荷 与深沟球轴承相比 具有较大的径向承载能力 主要用于大型电机 机床主轴 汽车 拖拉机等上 圆柱滚子轴承常见的分类 NU NJ NUP N NU HJ NJ HJ 调心滚子轴承 调心滚子轴承具有两列滚子 主要用于承受径向载荷 同时也可承受任一方向的轴向载
15、荷 具有较高的径向载荷能力 特别适宜在重载或振动载荷 但不能承受纯轴向载荷 其调心性能好 能补偿一定的同轴度误差 轴承的内孔分为圆柱孔或圆锥孔 后置代号K表示内孔锥度为1 12 后置代号K30表示内孔锥度为1 30 圆锥滚子轴承 圆锥滚子轴承主要适用于承受径向载荷为主的径向与轴向联合载荷 此种轴承为分离型轴承 其内组件和外圈可以分别安装 在安装和使用过程中可以调整轴承的径向和轴向游隙 此类轴承多用于汽车后桥轮毂 大型机床主轴 大功率减速器 输送装置的滚轮以及轧钢机的支撑辊和工作辊上 单列圆锥滚子轴承 该结构的轴承能够限制轴或外壳一个方向上的轴向位移 承受一个方向的轴向载荷 在径向载荷的作用下会
16、产生附加轴向力 因此一般在轴的两个支撑中 轴承的外圈和内圈同名端面相对安装 加强型圆锥滚子轴承是近年来优化设计的结构 滚动体的数量多 长度 直径较大 使载荷容量高 在设计应用中应优先选用 双列圆锥滚子轴承 该类型的轴承有双滚道外圈和两个内圈 两个内圈之间有一中隔圈 改变隔圈的厚度可以调整轴承的游隙 此中轴承在承受径向载荷的同时可承受双向轴向载荷 可在轴承的轴向游隙范围内限制轴和外壳的双向轴向位移 圆锥滚子轴承轴向游隙的大小对轴承的工作影响很大 当轴向游隙过小时 温升高 当轴向游隙过大时 轴承容易损坏 故在安装和使用时应特别注意调整轴承的轴向游隙 滚动轴承的材料 滚动轴承用钢通常是高碳钢及渗碳钢 除此之外还有耐腐蚀轴承钢 耐高温轴承钢 防磁轴承钢 其他还包括轴承合金 有色金属和非金属材料等 对轴承的要求决定其性能 如高精度 长寿命 高可靠性 耐高温 抗腐蚀 无磁性 超低温 抗辐射等性能 滚动轴承钢应具备的性能 较高的接触疲劳强度 良好的耐磨性 较高的弹性极限适宜的硬度 一定的韧性 良好的尺寸稳定性 良好的工艺性能 滚动轴承的材料 轴承套圈和滚动体 淬火钢碳铬钢含有大约1 碳 和1 5 铬
