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[分享] 很全面的轴承知识

第一篇 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。
第一章节 滚动轴承的选择和代用
1 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1�1。
一般来说,选择轴承的步骤可能概括为
1 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;
2 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;
3 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。
1 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
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
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1�1
? 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r∕min),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1�2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1�2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
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1�3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
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。
1 游隙选择
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
1 轴承的工作条件,如载荷、温度、转速等;
2 对轴承使用性能的要求(旋转精度、摩擦力矩、振动、噪声);
3 轴承与轴和外壳孔为过盈配合时导致轴承游隙减小;
4 轴承工作时,内外套圈的温度差导致轴承游隙减小;
5 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。
1 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1�3列出轴承公差等级选用实例,供参考。
2 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1�4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。例如对一个可靠性为96%的轴承,必须定义轴承寿命为L ,而不是L 。在不增大轴承尺寸的情况下,你必须把原L 轴承寿命降低。
在后面我们将给出给定轴承的设计动态承载能力,它是速度、轴承实际载荷及设计寿命的函数。在给定的应用场合下,速度和实际载荷是给定的,因此动态了载能力是设计寿命的函数。为了把可靠性提高到96%,你可加大轴承的外形尺寸,从而达到工作可靠性为90%时的同样水平,也就是说你可以提高其动态承载能力,使它高于90%的可靠性所需要的值,这就需选择一个更大的轴承。
表1�5给出了寿命修正的百分比。这里L 是标准10%失效的轴承寿命,在左边一栏里,是要求的可靠性失效率,横向以相应读出修正百分比,这是标准L 寿命的百分比,它在要求提高轴承可靠性时十分有用。
例如,如果你要求轴承的居载能力失效率为4%,工作寿命超过1000小时,为实现这些要求,表上给出的寿命修正百分比为正常L 轴承寿命的53%。
用所要求的寿命除以修正百分比,这样可得L 为
1000/0。53=1887 (h)
这个结果表明为得到96%可靠性所要求1000小时寿命,对应90%可靠性的轴承寿命把它引入动态承载能力方程用以计算轴承尺寸是有价值的。
载荷和当量载荷的计算
为了确定满足要求的轴承额定载荷,必须考虑到设备所要承受的所有的力,以及在其给定周期每个力作用在轴承上的相应时间。
轴承所经受的各种情况或工作条件可以列成表格形式。注意,此处轴承载荷单位用N,转速单位用r/min,在轴承预定的寿命时间内每种情况的有效作用时间百分比表达。这些可简化成当量载荷P ,然后,每种情况用适当的方程来决定当量载荷。
如果在整个运行周期内,速度和载荷为常数,则当量载荷就是计算载荷
P =P 方程(A)
如果在一个长周期内,速度是常数,载荷从最小值P 逐渐变到最大值P ,则
如果在给定有限周期内,速度是常数,载荷变化呈非线性(是阶跃函数或幂函数,正弦函数,或某些函数的组合),在整个寿命期间,这种非线性变化随机地重复,则
其中P ,P ,、、、,P 代表在选定的时间间隔t ,t ,、、、,t 期间的作用载荷。注意,P ,P ,、、、,P 值中的某个或某几个必须公式(A)或(B)计算。
如果载荷和速度都变化,并且每次载荷的变化都伴随着相应的速度变化,则
其中P ,P ,、、、,P 表示速度为n 、n 、、、n 时的作用载荷,q ,q ,、、、q 表示P 作用于n ,P 作用于n ,、、、,P 作用于n 时的时间百分比。这样,由于各个速度已经包含在方程中了,所以寿命应当该用经修正的寿命公式来计算
方程(E)中的系数“500”是时间值500小时,它是以国际标准转速为33 /min为根据,相当于轴承寿命为500小时得到的。
修正当量载荷
许多使用场合遭受振动,使得轴承应力明显提高。同样,包括有初始的和永久性的不同轴度在内的许多应用场合,均要求显著提高载荷能力。
振动载荷的补偿是以相应的振动力(考虑最坏情况或最大振动载荷)为根据并与正常、稳定的径向载荷相比较得出的。修正系数K必须作为当量载荷方程中的系数。表1�6列出了两种可能情况下的系数一个是K ,以振动力P 为根据,P 大于稳定载荷P ;另一个是K ,以P 为根据,P 大天P 。

需特别注意,轴承承受重载荷,但不运动这样的工作条件格外危险,因为在滚动体和套圈上容量形成微小压痕,产生强大的冲击,就象汽车轮胎滚过坑洼一样。这种象洼坑一样的小压痕在工作过程中能够很快发展成点蚀,从而导致轴承失效。
另一个极端条件恰好相反,即高速但承受载荷甚小。此时若不施加预载荷,滚动体在滚道上滑动很大,这会导致快速过热、润滑剂分解破坏以及永久性损伤。
在轴承选择中经常被忽略考虑的一个重要载荷就是设备本身产生的径向力和轴向力。齿轮的重量和其他零部件的张力甚至轴的重量级都是应加入总载荷的重要的力。
确定需要的额定载荷容量
现在,要求的使用权寿命、当量载荷、轴的转速及任何提高可靠度的修正系数可一起用来计算所需的轴承负荷容量。
其中C=需要的额定动载荷容量,N
L=要求的L 使用寿命,h
N=轴的转速,r/min
P =轴承的当量载荷,N
θ=滚动接触类型的无量纲指数
点接触(球轴承)或线接触(滚子轴承)。对球轴承θ=3。00,
对滚子轴承θ=333。
假设作用在滚动体表面的力均布,则C值可算得。但是,在动力传输设备中,不同轴度是个普遍存在的问题。在轴承选择中,你必须加以补偿。表1�7提供了几种轴承类型允许的不同轴度。如果不超过允许值,则对此不需加以修正。
表1�7 允许的(无性能恶化)不同轴度
虽然每种类型的轴承对不同轴度有一组基本的修正系数,但生产厂家各自的设计特性也起着重要作用,你必须考虑这些特性。通常,生产厂家的样本上列出了他们产品的这些系数。
外形限制
对要求的额定载荷一旦确定了最终值,你必须考虑轴承安装所需的外形尺寸,包括这里所考虑的轴承的安装及固定。以及与具有所要求额定载荷的轴承匹配的轴的尺寸大小。这些因素有助于确定轴承结构和尺寸,还可以排除某些轴承类型。在某些场合,由于空间的限制甚至在额定载荷确定之前就排除了选择的余地。
例如,如果轴承外形非常窄,球轴承是可在此工作的唯一类型。或者,如果必须使用直径非常小的轴承箱,你就需在同一轴上安装两个或更多的滚子轴承才能达到足够的额定载荷。
当轴的尺寸与要求的轴承额定载荷相衡量有很大差异时,出现了另一种常见的矛盾。如果轴大但载荷轻,即使要求的额定载荷很小,但也得提出一个昂贵的,高额定载荷的大型轴承,在这种情况下,最好与轴承厂家接触,以便提出一个最经济有效的解决办法。
实例
基本工作条件。假设轴承应用在减速器上,轴承必须支承直径约25mm的轴的一端,而轴上安装一个正齿轮。
工作周期和轴承载荷。齿轮作用力的分析和变速器的工作周期表明轴承约在3/4的时间里所承受的径向载荷为1780N,转速为11000r/min,在1/4的运转时间内,轴承所承受的径向载荷为890N,转速为3500r/min。良好的正啮合几乎不产生轴向力,不存在斜啮合或者其它有效的轴向分力。预计两方向的最大轴向力为89N,最大振动力为89N。
尺寸极限。由于受减速器内部设计的限制,允许轴承的最大外径为70mm,最大计算扰度为6 ,最大位置不同轴度为0、0015。不要求用调心轴承。
环境。轴承的润滑同啮合润滑一样从一个大的油槽喷油,最高预计温度为140 F。
可靠性。轴承要连续工作必须有一个好的可靠性,采用8%的可靠失效率。
选择步骤
1 轴承内径约25mm。
2 轴承外径为70mm。
3 估计最大节圆直径D(轴承内径和外径的平均值)为
(25+70)/2=475(mm)
4 计算最大DN值
475×11000=0、52×106
5 为选择所要求的基本轴承类型,确定修正的DN值。首先,由润滑类型找出修正轴承极限转速系数。从图1�2查得,采用小油槽连续工作时,系数为085。采用大油槽间歇工作时,系数为0、95,取连续工作时的低系数值,则修正的DN值为
1 52×10?)/0、85=0、61×106
1 利用步骤5得到的DN值及图1�2的结果,我们发现角接触球轴承和工业级、精密级圆柱滚子轴承、以及深沟球轴承的转速范围(极限转速)等于或大于修正的DN值,因此,这些就是最初选择的轴承类型。
2 由方程(D)计算当量载荷
3 确定基本的减速器工作寿命。从表达式1�4得到,普通减速器的典型工作寿命为20000h。
4 用给定的可靠性失效率修正工作寿命。利用表达1�5,8%的可靠性失效率给出的寿命修正系数为85%;因此修正工作寿命L为
20000/0。85=23529(h)
10、用方程(E)计算需要的额定动载荷C
11、用振动来修正C在此例中,最小稳定载荷890N大于最大振动载荷89N,振动载荷与稳定载荷之比为01,利用表1—6,采用线性插值法在两个最接近的载荷率之间插入一修正系数值,该系数计算如下
(100+1020)/2=1010
则额定载荷的修正值为
C=1010×29746(N)
12、根据挠曲不同轴度和位置不同轴度,确定是否要对C进行修正。表1—1表明这两种不同轴度的预期值均在无补偿值范围之内,所以不需修正。如果两种不同轴度或其中之一的预期值超过无补偿范围,则必须查阅轴承制造厂家文献来确定采用何种补偿。
13、查找满足要求的轴承类型。表1—8表明从本表中可以查到所需的轴承。对任何类型的轴承,额定动载荷C值必须等于或高于上面我们提到的最终修正值29746N

实际上,你可熟悉要容易地确定能满足要求的表中每种轴承类型的价格及尺寸,在你选择时可能考虑到了这些价格因素,在这里我们假定在表1—8中标有“大”的承载能力的轴承最贵,因此,应予淘汰。
最好的选择是内径为30mm的工业级圆柱滚子轴承,现在集中考虑这一基本轴承类型,继续选择过程。
14、确定轴承是定位型还是非定位型。因为轴承必须在两个方向承受轴向载荷,所以在轴的一端要求一个双向定位型轴承。
15、选择轴承公差等级。由于减速器不需要较高的精度,所以采用PO级。
16、再检查看有无特殊的热环境。因预计最大工作温度是140°F,因此不需要特殊材料。从而,游隙为0组值。
再检查DN和极限转速
Dm6x =(30+62)/2=46(mm)
要求的最高转速为非作歹11000r/min给出的DN值为506000,稍低于步骤4中DN的计算值,也在图1—2给出的工业级圆柱滚子轴承的DN值范围之内。从轴承目录上可以看到,该轴承的极限转速是16000r/min,远在最大转速11000r/min之上,因此,不需要考虑特殊的热环境。
17、考虑同轴度要求。这里没有特殊的同轴度要求,因此,使用标准轴承即可,但在制造公差上要保证轴承座的同轴度好。
18、考虑安装要求,便于安装。与生产人员探讨表明,对他们来说最好的方法是在轴上只安装内圈,在减速器安装过程中再安装外圈和滚子,然后再与活动定位件安装在一起。这导致了第二次结构选择,从图1—3双向定位栏选择第二种定位结构,活动定位件由螺母和锁紧垫圈固定在内圈上。由于轴承容易拆除,所以这种结构便于更换。维修人员只需一个拆卸器就可以拆除内圈。
19、总体选择。最终确定的轴承是满足要求的最小最经济的轴承,它是工业级圆柱滚子轴承,内径30mm,外径62mm,宽度16mm,采用在内圈上带活动定位件的定位结构,0组游隙,公差等级用IPO级。
近年来瑞典的SKF公司提出了新的轴承寿命理论,利用这种理论选择轴承尺寸的方法。已载于其出版的轴承样本中。
1 滚动轴承的代用
1 代用原则
滚动轴承有这么一个特点同一类型的轴承内径相同时,伴随着直径系列的递增,其外径和宽度也相应增大,轴承的额定动载荷和额定静载荷也随着提高;外径尺寸相同时,随着直径系列的递增,其内径却随着变小,宽度相应增大,轴承额定动载荷和超定静载荷也相应增大。对同一内径,可找到多种外径和宽度不同的轴承;而对同一外径,又可找到多种内径和宽度不同的轴承。对于同一内径和外径还可找到不同宽度的轴承,这就为滚动轴承的代用奠定了基础,提供了方便。
根据滚动轴承的这个尺寸特点和使用实践,选取代用轴承时,应遵循下列原则
1 根据轴承资料查出原使用轴承的额定动载荷C值及额定静载荷C0值,并根据前述的轴承使用寿命计算公式进行原使用轴承和准备代用轴承的计算寿命及承载能力的计算比较。必须指出,轴承使用寿命与轴承的额定动载荷C值的3(球轴承)或者10/3(滚子轴承)次方成递增关系,但额定动载荷C值的大小并不是衡量轴承使用寿命的唯一标准,如发现所代用轴承的额定动载荷C值比原使用轴承小时,则应综合考虑轴承的其它技术特性和主机维修次数的增加以及经济成本的问题,或从润滑角度采取相应的有效措施来延长轴承的实际使用寿命,以满足代用的合理性。
2 代用的轴承每分钟允许的极限转速应等于或高于原配轴承在机械设备中工作时的实际转速。因为轴承转速愈高,其滚动体的离心力就愈大,这样不仅增加了轴承载荷,而且使单位时间轴承受力次数增多,易使材料产生疲劳,降低轴承寿命,所以代用轴承的极限转速应选得高一些。
3 代用轴承的尺寸要与原配轴承尺寸相同,不能改变与轴承外圈配合的壳体孔尺寸,或与轴承内圈配合的轴颈尺寸,以便今后买到原轴承时,可重新安装原配轴承。
4 代用轴承的游隙要与原轴承的游隙一致。
5 代用轴承的公差等级应等于或高于原配轴承,避免安装后使机械设备精度受到影响。
6 采用镶套法进行轴承代用时,要保证套的内、外圆柱而的同轴度,并应在加工套时正确选择公差配合。
对于以国产轴承取代进口轴承时,首先要从原设备资料或现场实际设备中了解国外轴承的代号、制造厂商以及所使用的轴承的技术特性,随后再进行代用工作,并要注意
? 根据原设备中所使用的国外轴承的尺寸、规格、类型以及制造厂商的基本代号,从国内外轴承型号对照手册中找出相应的可代用轴承的基本系列和代号,并核对轴承的安装尺寸,特别是双列、四列圆锥滚子轴承以及(单列)圆锥滚子轴承、角接触球轴承成对组装后的装配宽度(或高度)和实际使用的轴承是否一致。
? 了解轴承的技术特性。轴承的技术特性一般都用轴承代号中的前置或后置代号表示,前后置代号的表示方法及相应的技术含义各轴承制造厂都不相同,但不论哪一个轴承制造厂,由于一种轴承只能有一个代号,一个和轴承基本代号相配的前后置代号只能表达一种技术特性,因此在进行国内外轴承代用时一定期弄清楚轴承制造厂或公司的名称,随后从有关资料中查找轴承代号的前置和后置代号的技术含义,了解原轴承的结构或技术特性。
? 在无资料可查的情况下,可由国内轴承制造厂的专家确定代用方案,或根据原引进轴承的测绘中确定轴承的主要技术参数去试制新产品,并经上机试用或和国外轴承进行性能对比后逐步实现代用。
轴承的选择和代用是一项很细致的技术工作,应当尽量地做到轴承使用者和轴承设计制造者的结合,特别在选用和开发新结构轴承及用国内轴承代替重大设备中的国外轴承时更应如此。
1 代用方法
1 直接代用
当所选代用轴承,不论是同一类型或非同一类型,只要其内、外径和宽度尺寸及技术性能完全相同,不需任何修改加工,即可安装代用。
例如,东方红—40型拖拉机中的NJ306(原代号42306)轴承,内径为30mm,外径为72mm,宽度为19mm,可直接选用NF306(原代号12306)、6306(原代号306)轴承代用。
2 加垫代用
当所选代用轴承的内径、外径与原配轴承与代用轴承的宽度差。垫的内径与轴颈采用松动配合,外径相当于轴承内圈的外径,且两端面应平行。安装时,垫靠轴肩安装,外面安装代用轴承。
例如,东风—50拖拉机中的32209(原代号7509)轴承,内径45mm,外径85mm,宽度24。75mm。当选用30209(原代号7209)轴承代用时,其内、外径相同,但宽度较窄,为20。75mm,只要加一个4mm厚的垫即可代用。如图1—4。
3 以宽代窄代用
当有的轴承找不到尺寸相近的代用轴承,而轴向安装位置又不受限制时,可以较宽轴承代替较窄轴承使用。
例如,手扶拖拉机车轴上使用的30207(原代号7207)和30205(原代号7205)轴承,就可用32207(原代号7507)和32205(原代号7505)轴承代用。32207与30207轴承内、外径相同,而宽度宽6mm;32205与30205轴承内、外径相同,而宽度宽3mm,由于轴端有螺纹,可用锁紧螺母调整轴承间隙并予以锁紧。32207、32205轴承由于额定动载荷C和额定静载荷C。都高于原轴承,代用后将使其工作寿命有所提高。
4 内径镶套代用
当所选代用轴承的宽度、外径等于原配轴承,而内径大于原配轴承时,可采用内径镶套,如图1—5。套的内径直接与轴颈配合,其尺寸公差与技术要求和原配轴承内径相同。套的外径直接与代用轴承内径配合,其配合性质应采用稍紧的基孔制过渡配合。套的材料选用45号钢制造,一般不需热处理即可使用。
5 外径镶套代用
当所选代用轴承的内径、宽度等于原配轴承而外径小于原配轴承时,可采用外径镶套。套的外径直接与壳体孔配合,其尺寸公差与技术要求和原配轴承外径相同。套的内径与代用轴承的外径应采用稍紧的基轴制过渡配合。
6 外径或内径镶套加垫代用
当所选代用轴承内径与原配轴承相同,而外径、宽度小于原配轴承时,可采用外径镶套并加垫代用。垫应加在轴肩部位,如图1—6。如果代用轴承的内径大,宽度小,则采用内径镶套加垫。
7 内径和外径大于原配轴承,而外径又小于原配轴承时,可采用内、外径同时镶套代用。
这种方法多用于非标准轴承和较大轴承的代用,一般不宜采用,因为它需要加工大小两个套,耗费加工时间及材料。
8 用两套轴承代用一套轴承
当所选代用轴承内径等于或大于原配轴承内径,而外径等于或小于原配轴承外径,宽度又等于或小于原配轴承宽度的二分之一时,可采用两套轴承代替一套轴承使用。这种方法有利于提高代用轴承的承载能力和工作寿命。
例如,铁牛—55拖拉机中NU2312(原代号32612)轴承,尺寸为60×130×46(mm),可选用同一类型的NU212(原代号32212)两套轴承代用。NU212轴承尺寸为60×110×22(mm),代用时,外径镶套,并于轴肩加2mm宽的垫即可。代用后,其工作寿命与原配轴承基本相同。
? 轴承改制代用
当轴承属同一类型,仅结构不同时,可将轴承改制代用。如6409N(原代号50409)轴承,可用6409(原代号409)轴承在外圆上切止动槽代用,其尺寸完全相同。改制时,由于轴承硬度较高,为HRC61—64,因此,一般选用YT30、YW1、YW2合金刀,在车床上低速小进给,加乳化液切削改制。
? 改变轴或壳体孔尺寸
当所选用轴承内径略小于原配轴承内径,外径略大于原配轴承外径时,可采取此法代用。即将轴车小,加工到与代用轴承内径相配合的尺寸,或将壳体孔镗大,加工到与代用轴承外径相配合的尺寸。这里值得注意的是,轴径或壳体孔径的加工量不能太大,以免影响零件强度。
此法仅适用于个别已淘汰的非标准轴承和以后再也买不到原配轴承,一般是不宜采用的。
? 进口轴承的代用
随着改革开放的深入,市场经济的推行,关贸总协定缔约国地位的恢复,我国同各国的交往越来越频繁,国外的机电设备将大批涌入中国市场。当这些机电设备需要维修时,设备上原安装的国外轴承要拆卸更换,进口的国外轴承一时又买不到,或者基于经济上的考虑,就得用国产轴承代用。
对进口轴承的代用方法有两种一是查国内外轴承型号对照手册,采取相同型号代用;二是按国产轴承代号办法,查找相应的国产轴承代用,即先确定轴承类型、结构特点,技术性能,再测量内、外径和宽度尺寸,最后根据所测技术数据,查找滚动轴承产品样本,确定要代用的轴承型号。
1 镶套代用时的配合公差
当滚动轴承采用外径镶套法代用时,由于套的外径直接与壳体孔配合,其外径可采用与原配轴承外径相同的制造公差,而套的内径与代用轴承的外径则采用稍紧的基轴制过渡配合。套的外径公差按原轴承外径的ΔDmp选取,套的内径公差参照GB1801—79选取。
当滚动轴承采用内径镶套法代用时,由于套的内径直接与轴配合,其内径可采用与原配轴承内径相同的制造公差,而套的外径与代用轴承的内径则采用稍紧的基孔制过渡配合。套的内径公差按原配轴承内孔的Δdmp选取,套的外径公差,参照GB1801—79选取。
另外,在选取配合公差时,要注意
1 滚动轴承孔与基孔制的孔其极限偏差的方向不同;
2 滚动轴承的外径与基轴制的轴其极限偏差的方向虽然相同,但数值也非完全对应。
所以在确定代用件的内、外径尺寸时,要根据轴承的公差等级和配合要求,经过计算选定适当的极限偏差。
1 滚动轴承代用一般的规律
滚动轴承的代用,一般是先从比原本轴承所在的直径系列较低的直径系列中选取代用轴承的,而且选取的代用轴承其外径应与原配轴承相同,内径则大于原配轴承。这主要是考虑到(1)加工方便,节省材料;(2)代用后,轴承的额定载荷较高,寿命不受影响。
1 深沟球轴承代用规律
6400—6300、6200代用。
6300—6200、6100代用。
6200—6000代用。
60000—2Z—6000—Z代用。
例如,60000N型属外圈有止动槽的深沟球轴承,选取代用轴承时,对6408N(原代号50408)轴承可选取6310(原代号50310)内径镶套代用,也可选取6408(原代号408)在外径一端切槽代用。6310(原代号310)轴承可选取6212(原代号212)、6210(原代号210)轴承内径镶套加垫代用。
2 圆锥滚子轴承代用规律
32300—32200、30300代用
32200—30200代用
30300—32200、30200代用
30200—32000代用
例如,32308(原代号7608)轴承,可选32210(原代号7510)内径镶套加垫代用;亦可选32208(原代号7508)外径镶套加垫代用。也可选30308(原代号7308)加垫代用。
圆锥滚子轴承由于经常成对使用,安装时均有间隙调整机构(一般用螺母或增减垫片调整),在选取代用轴承中,当代用轴承的宽度比原配轴承稍薄或稍厚时,可不再加垫圈,只有相差较大时,才在轴向加垫。
(3)圆柱滚子轴承代用规律
N2300—N2200、N300、N200代用
N2200—N200、N1000代用
N400—N300、N2200代用
N300—N2200、N200代用
N200—N1000代用
此外,圆柱滚子轴承还有NU0000(原代号32000)型、NJ0000(原代号42000)型,这两种类型具有和N0000(原代号20000)型轴承相同的直径系列,因而其代用规律和N0000型相同。同时,N0000型、NU0000型、NJ0000型、NF0000型还可以相代用。例如,NU2312(原代号32612)轴承,可由N2312(原代号2612)轴承代用,尺寸完全相同,不需加工。
1 角接触球轴承代用规律
角接触球轴承依接触角大小划分,有a为15°的7000C(原代号3600)型、a为25°的7000AC(原代号46000)型、a为40°的7000B(原代号66000)型三种,每种类型都具有象深沟球轴承那样直径系列。它们除在本类型的直径系列内代用外,还可互相代用,且多以接触角大的轴承代用接触角小的轴承。其代用规律为
7400C—7300C、7200C、7400AC、7300AC、7200AC代用
7300C—7200C、7000C、7300AC、7200AC、7000AC代用
7200C—7000C、7200AC、7000AC代用
例如,7307C(原代号36307)轴承,可用7208C(原代号36208)轴承内径镶套加垫代用;也可用7307AC(原代号46307)轴承代用,其外形尺寸完全相同,不需加工。
1 不同类型轴承相互代用规律
根据对滚动轴承的结构和尺寸特点分析比较,在大部分滚动轴承代号中,右三位数字相同的轴承,其内、外径尺寸也完全相同(滚针轴承、单向推力球轴承及非标准轴承除外),如6308(原代号308)轴承与N308(原代号2308)、NU308(原代号32308)、NJ308(原代号42308)、6308N(原代号50308)、6308—Z(原代号60308)、1308(原代号1308)、7308C(原代号36308)、7308AC(原代号46308)等轴承的外形尺寸,都是40×90×23(mm),尺寸完全相同。因此,在选取代用轴承中,当同类型轴承找不到时,可广泛地选取其他类型轴承代用。
通常是
圆柱滚子轴承与深沟球轴承相互代用,其次可用调心球轴承或调心滚子轴承代用。
圆锥滚子轴承与角接触球轴承和深沟球轴承相互代用。
调心滚子轴承和调心球轴承相互代用。
第二章节 滚动轴承的安装
1 轴与壳体孔的检修
滚动轴承在安装之前,应先对与之配合的轴、壳体孔、端盖等零件进行严格检验;对使用过的轴、壳体孔,更应作全面精度检验,不合要求的零件应予以修复或更换。否则,不允许装配。
1 轴的检修
1 检验轴颈的偏心,弯曲与直径变动量(椭圆度)
将轴顶在车床两顶尖上,或置于用V型铁支承的铸铁平板上,用千分表指针接触与轴承配合的轴颈,然后缓慢转动轴,观察千分表指针在轴颈上的摆动。若轴转动一周,指针只朝一而摆动,然后又回到最初位置,这说明轴有偏心或弯曲,其偏心、弯曲量的大小为千分表指针摆动值的一半;若轴转动一周,千分表指针摆动两次后,又回到最初位置,说明轴颈椭圆,千分表指针指数的最大值与最小值之差即为椭圆度值。当轴的偏心与弯曲度大于规定值时,应对轴校直或车磨加工。椭圆度值一般应不超过轴颈尺寸公差的1/2,过大者应予以焊、车、磨,进行修复。
2 检验轴颈的表面粗糙度
轴颈有毛刺、碰痕时,应先用细锉锉掉,再用细砂布打磨抛光。
3 检验轴颈的轴肩垂直度和轴肩根部的圆角半径
轴肩的垂直度用直角尺寸靠紧轴肩处,使其密合,然后借灯光或阳光检验,如漏光均匀或不漏光,说明轴肩垂直。轴肩根部的圆角半径可用圆角样板检验。圆角半径太大,则轴承与轴肩靠不紧,使用中易引起振动;圆角半径太小,则影响轴的强度。因此,轴肩根部的圆角半径必须小于轴承内圈的圆角半径,一般应为轴承内圈圆角半径的1/2,才能保证轴承紧靠轴肩。
4 检验轴颈尺寸
可用千分尺或千分表检验。当轴颈磨损严重,尺寸小于规定配合要求,与轴承内径配合松动时,应对轴承颈予以修复。一般修复方法有下面四种
1 镶套当轴颈较粗时(大于40mm),可先将轴颈车削掉10—15mm,再把配制好的套放在热机油内加热,用热装法将套装到车细的轴颈上,最后将镶套的外径进行精加工,使尺寸符合与轴承内径配合的要求。
2 焊补助先将磨细的轴颈粗车一刀,车削掉0。3—0。5mm,再用气焊或电焊补焊,补焊后,在机床上将轴颈车磨至规定尺寸。为预防补焊时轴产生弯曲变形,可采用反向变形的对称平衡式复焊法焊补。
3 镀铬和低温镀铁面无私当轴颈尺寸磨损较轻,或加工后尺超过差时,可用此法先镀后磨,予以修复。
4 滚花冲眼花缭乱当轴颈尺寸磨损轻微或加工稍有超差时,可用样冲于轴颈圆周均匀打出若干小孔眼,靠小孔眼边缘的凸超部分增大轴颈尺寸,或者在车床上用滚花刀对准轴颈滚花,增大轴颈尺寸,与轴承配合进行安装。此法仅可作为一时应急措施,一般不宜采用。
1 壳体孔的检修
1 检验壳体孔的椭圆和圆柱度(锥度)
对整体式壳体孔,用内径千分尺或游标卡尺检验;对开式壳体孔,须将其上下两部分合在一起,用螺栓拧紧,待接合紧贴后进行检验。
2 检验壳体孔与轴挡肩的垂直度
轴挡肩与旋转中心线不垂直时,载荷 易集中在轴承局部的滚动体上,使其受力不均,产生蠕动,并使滚道受压过大,导致变形,影响寿命。可用光隙法以直角尺贴紧轴肩检验,亦可用千分表指针测量轴肩端面跳动量检验。
3 检验壳体孔的磨损量及同轴度
轴承座的壳体孔由于磨损变形或镗孔加工误差,往往会出现两端孔不同心。若不同心,安装后就会使轴上的齿轮轴线倾斜,破坏主动齿轮与从动齿轮的中心距,损毁机件,卡死轴承弯裂轴承座壳体孔因此对轴承座壳体孔的同轴度应严格检验检验后,当轴承座壳体孔的磨损量大于01mm,或两轴承座壳体孔的同轴度大于07mm时,可采用镶套法修复。先将壳体孔镗大,再压入衬套,并沿其接缝处圆周三等分分布钻2—3mm深的三个盲孔,然后在盲孔处堆焊牢固镗平,最后将所镶衬套的内孔镗至与轴承外径相配合的尺寸即可。当孔的磨损量及同轴度较小时,可用粘结法修复。即用50%的聚酰胺树脂、50%的“6101”环氧树脂加铁粉,或用农机1号、2号胶加铁粉,粘结在轴承座壳体孔内,待固化后镗至所需尺寸。
? 安装前的准备工作
1 对安装场地的选择和要求
安装场地应与车床、磨床和其他机械设备相距一段距离。场地应打扫干净,经常保持干燥清洁,严防铁屑、砂粒、灰尘、水分进入轴承。
2 检验轴承型号、备好安装工具
检验轴承型号、尺寸是否符合安装要求,并根据轴承的结构特点和与之配合的各个零部件,选择好适当的装配方法 ,准备好安装时用的工具和量具。常用的安装工具有手锤、铜棒、套筒、专用垫板、螺蚊夹具、压力机等,量具有游标卡尺、千分尺、千分表等。
3 检验轴承装配表面
轴承装配表面及与之配合的零件表面,如有碰伤、锈蚀层、磨屑、砂粒、灰尘和泥土存在,一则轴承安装困难,造成装配位置不正确;二则这些附着物形成磨料、易擦损轴承工作表面,影响装配质量。因此,安装前应对轴颈、轴承座壳体孔的表面、台肩端面、及连接零件如衬套、垫圈、端等的配合表面,进行仔细检验。如有锈蚀层,可用细锉锉掉,细砂布打光,同时也要清除轴承装配表面及其连接零件上的附着物。
轴承的清洗
1 轴承的清洗
新买的轴承上面,绝大多数都涂有油脂。这些油脂主要用于防止轴承生锈,并不起润滑作用,因此,必须经过彻底清洗才能安装使用。清洗的方法是凡用防锈油封存的轴承,可用汽油或煤油清洗。凡用厚油和防锈油脂如工业用凡士林防锈的轴承,可先用10号机油或变压器油加热溶解清洗(油温不得超过100℃),把轴承浸入油。人,待防锈油脂溶化取出冷却后,再用汽油或煤油清洗。凡用气相剂、防锈水和其他水溶性防锈材料防锈的轴承,可用皂类基其他清洗剂,诸如664、平平加、6503、6501等清洗剂清洗。
用汽油或煤油清洗时,应一手捏住轴承内圈,另一手慢慢转动外圈,直至轴承的滚动体、滚道、保持架上的油污完全洗掉之后,再清洗净轴承外圈的表面。清洗时还应注意,开始时宜缓慢转动,往复摇晃,不得过分用力旋转,否则,轴承的滚道和滚动体易被附着的污物损伤。轴承清洗数量较大时,为了节省汽油、煤油和保证清洗质量,可分粗、细清洗两步进行。
对于不便拆卸的轴承,可用热泪盈眶油冲洗。即以温度90°-100℃的热机油淋烫,使旧油溶化,用铁钩或小勺把轴承内旧油挖净,再用煤油将轴承内部的残余旧油、机油冲净,最后用汽油冲洗一遍即可。
轴承的清洗质量靠手感检验。轴承清洗完毕后,仔细观察,在其内外圈滚道里、滚动体上及保持架的缝隙里总会有一些剩余的油。检验时,可先用干净的塞尺钭剩余的油刮出,涂于拇指上,用食指来回慢慢搓研,手指间若有沙沙响声,说明轴承未清洗干净,应再洗一遍。最后将轴承拿在手上,捏住内圈,拨动外圈水平旋转(大型轴承可放在装配台上,内圈垫垫,外圈悬空,压紧内圈子,转动外圈),以旋转灵活、无阻滞、无跳动为合格。
对清洗好的轴承,填加润滑剂后,应放在装配台上,下面垫以净布或纸垫,上面盖上塑料布,以待装配,不允许放在地面或箱子上。挪动轴承时,不允许直接用手拿,应戴帆布手套或用净布将轴承包起后再拿,否则,由于手上有汗气、潮气,接触后易使轴承产生指纹锈。
对两面带防尘盖或密封圈的轴承,以及涂有防锈、润滑两用油脂的轴承,因在制造时就已注入了润滑脂,故安装前不要清洗,例如,工农—12型、红卫—12型手拖和东方红20拖拉机离合器用51708ZHS(原代号688808)轴承。
2 轴和轴承座壳体孔及其他零件的清洗
先用汽油或煤油清洗,干布擦净,然后涂以少量油以利安装。这些零件清洗后,应注意凡铸件上有型砂的要彻底清除;凡与轴承配合的零部件上有毛刺尖角时,必须去掉,以免残砂和金属碎屑在安装时落入轴承内部,影响装配质量。
1 注意事项
对内、外圈可分离的轴承,不要把外圈互相调换弄错以免影响接触质量。对调心球和调心滚子轴承,不得任意把轴承吕的滚动体取出混放,以免安装位置错乱影响精度。
安装轴承时,为便于察看轴承代号,不致安错,应将轴承套圈的打字面朝外摆放和安装。
2 轴承及轴承座壳体孔的加热
对于过盈量较大的中、大型轴承,为了便于安装,必须装前加热;对于紧配合的轻金属轴承座壳体孔(如铝轴承座),因硬度很低,为预防轴承外圈压入时轴承座壳体孔的表面被划伤、拉毛,亦应加热安装。加热方法,一般是将轴承或分离型轴承套圈,放入盛有洁净机油的油箱里,使机油淹没轴承,均匀加热。温度达到80—90℃时,取出擦净,趁热安装。油箱可用2—3mm厚的铁板制成,距箱底50—70mm高处加一多孔铁板,轴承置于多孔铁板上加热。其目的是避免油中沉淀杂质进入轴承。
但是,对于两面带有防尘盖或密封圈的轴承,因在制造中已加入润滑剂,安装前期不能加热。
1 滚动轴承的配合选择
1 选择配合的依据
根据作用于轴承上的载荷相对于套圈的旋转情况,轴承套圈所承受的载荷有三种局部载荷、循环载荷、摆动载荷。通常循环载荷(旋转载荷)、摆动载荷采用紧配合;局部载荷除使用上有特殊要求外,一般不宜采用紧配合。当轴承套圈承受持动载荷而且是重负荷时,内、外圈均应采用过盈配合,但有时外圈可稍松一点,应能在轴承座壳体孔内作轴向游动;当轴承套圈承受摆动载荷且载荷较轻时,可采用比紧配合稍松一些的配合。
(2)载荷大小
轴承套圈与轴或壳体孔之间的过盈量取决于载荷的大小,载荷较重时,采用较大过盈量配合;载荷较轻时,采用较小过盈量配合。一般径向载荷P小于0。07C时为轻载荷,P大于0。07C而等于或小于0。15C时为正常载荷,P大于0。15C时为重载荷(C为轴承的额定动载荷)。
? 工作温度
轴承在运转时,套圈的温度经常高于相邻零件的温度,因此,轴承内圈可能因热膨胀而与轴产生松动,外圈可能因热膨胀而影响轴承在壳体孔内轴向游动。帮选择配合时,对轴承装置部分的温度差、胀缩量应考虑进去,温度差大时,选择轴与内圈的配合过盈量应大些。
? 旋转精度
对轴承有较高旋转精度要求时,为消除弹性变形和振动影响,应避免采用间隙配合。
? 轴承壳体孔的结构与材料
对形式壳体孔,与轴承外圈配合时不宜采用过盈配合,也不应使外圈在壳体孔内转动。对于安装在薄壁壳体孔、轻金属壳体孔或空心轴上的轴承,应采用比厚壁壳体孔、铸铁壳体孔或实心轴更紧的配合。
? 安装与拆卸方便
对于重型机械,轴承宜采用松配合。当需要采用紧配合时,可选用分离型轴承、内圈带锥孔和带紧定套或退卸套轴承。
? 轴承的轴向位移
配合中,当要求轴承的一个套圈在运转中能轴向游动时,轴承外圈与轴承座壳体孔应采用松配合。
1 配合的选择
轴承与轴的配合采用基孔制,而与外壳的配合则采用基轴制。轴承与轴的配合与机器制造业中所采用的公差配合制度不同,轴承内径的公差带多处于零钱以下,因此,在采用相同配合的条件下,轴承内径与轴的配合比通常的配合较为紧密。轴承外径的公差带与基轴制中轴的公差带虽然同处于零线以下,但其取值与一般公差制度也不相同。
各类轴承在安装时,对轴和外壳孔的公差带的选择见表2—1~2—4。不同公差等级的轴承与轴及外壳配合的公差,见GB275—84,或轴承样本。
1 滚动轴承的安装要点
1 安装方法
1 利用铜棒和手工锺击安装
这是安装中小型轴承的一种简便办法。当轴承内圈为紧配合,外圈为较松配合时,将铜棒紧贴轴承内圈端面,用和锤直接敲击铜棒,通过铜棒传力,将轴承徐徐装到轴上。轴承内圈较大时,可用铜棒沿轴承内圈端面周围均匀用力敲击,切忌只敲打一边,也不能用力过猛,要对称敲打,轻轻敲打慢慢装上,以免装斜击裂轴承。
当轴承外圈为紧配合,内圈为较松配合时,可采用与上述相反的方法,用手锤敲击紧贴轴承外圈端面的铜棒,把轴承压入轴承座中,最后装到轴上,此法不易损伤机件。
2 利用套筒安装
此法与利用铜棒安装轴承道理相同。它是将套筒直接压在轴承端面上(轴承装在轴上时压住内圈端面;装在壳体孔内时压仪表6外圈端面),用手锤敲击力能均匀地分布在安装的轴承整个套圈端面上,并能与压力机配合使用,安装省力省时,质量可靠。
安装所用的套筒应为软金属制造(铜或低碳钢管均可)。若轴承安装在轴上时,套筒内径应略大于轴颈1—4mm,外径略小于轴承内圈挡边直径,或以套筒厚度为准,其厚度应制成等于轴承内圈厚度的2/3—4/5,且套筒两端应平整并与筒身垂直。若轴承安装在座孔内时,套筒外径应略小于轴承外径。
利用套筒安装轴承时,如机件不大,可置于台钳上安装。钳口垫以铜片或铝片,以防轴被夹伤。如机件尺寸较大,应放在木架上安装。先将轴承装到轴上,再安装套筒,用手锤均匀敲击套筒慢慢装合。当套筒端盖为平顶时,手锤应沿其圆周依次均匀敲击套。
表2—1 安装向心轴承和角接触轴承的轴公差带
注①凡对公差有较高要求的场合,应用j5、k5……代替j6、k6……等。
②单列圆锥滚子轴承和单列角接触球轴承,因内部游隙的影响不甚重要,可用k6和m6代替k5和m5。
③应选用轴承径向游隙大于基本组的滚子轴承。
④凡有较高的公差等级或转速要求的场合,应选用h7,IT5为轴颈形状公差。
尺寸大于500mm,其形状公差为IT7。
表2—2 安装推力轴承的轴公差带
表2—3 安装向心轴承和角接触轴承的外壳孔公差带
表2—4 安装推力轴承的外壳孔公差带
筒两边,当套筒端盖呈球面形时,手锤应敲击球面端盖的中心处。
若轴承的内、外圈与轴和轴承座孔均为紧配合时,可将套筒的一端端面制成双环,或用单环套筒下加圆盘安装轴承,如图2—1 、 2—2。安装时,将双环套筒或圆盘紧贴轴承内、外圈端面,用压力机加压可手锤敲击,把轴承压到轴上和轴承座孔中。这样可以避免安装时保持架受到损伤。这种安装方法仅适用于安装保持架不凸出套圈端面的轴承。
1 利用压力机安装
此方法与利用套筒安装一起使用,可袋子手锤加压。其特点是轴承不受敲击,与轴承相配的密封装置等零件不会受损伤。
采用压力机安装轴承时,应使压力机机杆中心线与套筒和轴承的中心线重合,使所加压力位于中心,以防安装歪斜压裂轴承。
2 加热安装
对于安装过盈量较大的轴承或大尺寸轴承,为了便于安装,可利用热胀冷缩原理,将轴承加热后用铜棒、套筒和手锤安装。加热方法如本章第二节内关于轴承及轴承座壳体孔加热所述,温度一般在100℃以下,80—90℃较为合适。温度过高时,易造成轴承套圈滚道和滚动体退火,影响硬度和耐磨性,导致轴承寿命降低及过早报废。
利用加热法安装轴承时,油温达到规定温度10分钟后,应迅速将轴承从油液中取出,趁热装于轴上。必要时,可用安装工具在轴承内圈端面上稍加一点压力,这样更容易安装。轴承装于轴上后,必须立即压住内圈,直到冷却为止。
目前国外一些轴承公司已研制出多种用于在安装轴承时加热轴承的装置,如电感应加热器等。
1 不同类型轴承的安装
深沟球轴承的安装
深沟球轴承品种规格多,数量大,应用广泛。安装方法比较简单,应重点考虑配合选择。它的内圈与轴颈的配合过盈量可按下式计算
?
式中
d—轴承内径与轴颈之间和过盈量(μm)
d—轴承内径(mm)
B—轴承宽度(mm)
R—轴承径向载荷(N)
ΔT—轴承内部与壳体孔周围之间的温度差,一般取5—10℃
计算后,根据计算的过盈量,确定与轴的配合性质,然后将轴加工至所需尺寸进行安装。
1 满装滚针轴承的安装
安装满装滚针轴承,通常是利用辅助套筒进行的。辅助辊、辅助套筒的外径应比轴直径小0。1—0。3mm。安装时,先将轴承外圈内表面涂以润滑脂,靠紧内表面贴放滚针(放入最后一根滚针时应留有间隙),接着把代替轴颈或轴承内圈的辅助辊或辅助套筒推入外圈孔内,并使其端面对准安装轴端面或已安装在轴上的轴承内圈端面,然后用压力机或手锤敲打施加压力。这时,辅助辊或辅助套筒托住滚针不使滚针掉出,轴颈以其自身的倒角将滚针掀起,随着滚针轴承在轴颈上向里缓缓移动,辅助辊或辅助套筒便慢慢退出,直至装到工作位置为止。
滚针轴承也可以这样安装,即将辅助套筒外径涂一薄层润滑油,套入轴承外圈,使辅助套筒和轴承外圈构成一个环形孔,然后再于环形孔中装滚针。装完滚针之后,用工作轴将辅助套筒推出即可。
对于无内圈或无外圈的滚针轴承,在安装时,可先将轴或壳体孔的滚动表面涂一薄层润滑脂,并把滚针依次紧贴于安装部位的润滑脂上。贴放最后一根滚针时应留有间隙,间隙的大小在滚针轴承的圆周上以0。5mm为宜。千万不能把最后一根滚针硬挤装进去,或者少装一根滚针,因为硬挤装时,轴承会被卡死不能旋转;少装时,间隙过大,易造成轴承运转时滚针发生扭摆和折断。
这里特别指出,对于只有冲压外圈的滚针轴承,由于外圈壁很薄,最好不用手锤敲打
用汽油或煤油清洗时,应一手捏住轴承内圈,另一手慢慢转动外圈,直至轴承的滚动体、滚道、保持架上的油污完全洗掉之后,再清洗净轴承外圈的表面。清洗时还应注意,开始时宜缓慢转动,往复摇晃,不得过分用力旋转,否则,轴承的滚道和滚动体易被附着的污物损伤。轴承清洗数量较大时,为了节省汽油、煤油和保证清洗质量,可分粗、细清洗两步进行。
对于不便拆卸的轴承,可用热泪盈眶油冲洗。即以温度90°-100℃的热机油淋烫,使旧油溶化,用铁钩或小勺把轴承内旧油挖净,再用煤油将轴承内部的残余旧油、机油冲净,最后用汽油冲洗一遍即可。
轴承的清洗质量靠手感检验。轴承清洗完毕后,仔细观察,在其内外圈滚道里、滚动体上及保持架的缝隙里总会有一些剩余的油。检验时,可先用干净的塞尺钭剩余的油刮出,涂于拇指上,用食指来回慢慢搓研,手指间若有沙沙响声,说明轴承未清洗干净,应再洗一遍。最后将轴承拿在手上,捏住内圈,拨动外圈水平旋转(大型轴承可放在装配台上,内圈垫垫,外圈悬空,压紧内圈子,转动外圈),以旋转灵活、无阻滞、无跳动为合格。
对清洗好的轴承,填加润滑剂后,应放在装配台上,下面垫以净布或纸垫,上面盖上塑料布,以待装配,不允许放在地面或箱子上。挪动轴承时,不允许直接用手拿,应戴帆布手套或用净布将轴承包起后再拿,否则,由于手上有汗气、潮气,接触后易使轴承产生指纹锈。
对两面带防尘盖或密封圈的轴承,以及涂有防锈、润滑两用油脂的轴承,因在制造时就已注入了润滑脂,故安装前不要清洗,例如,工农—12型、红卫—12型手拖和东方红20拖拉机离合器用51708ZHS(原代号688808)轴承。
2 轴和轴承座壳体孔及其他零件的清洗
先用汽油或煤油清洗,干布擦净,然后涂以少量油以利安装。这些零件清洗后,应注意凡铸件上有型砂的要彻底清除;凡与轴承配合的零部件上有毛刺尖角时,必须去掉,以免残砂和金属碎屑在安装时落入轴承内部,影响装配质量。
1 注意事项
对内、外圈可分离的轴承,不要把外圈互相调换弄错以免影响接触质量。对调心球和调心滚子轴承,不得任意把轴承吕的滚动体取出混放,以免安装位置错乱影响精度。
安装轴承时,为便于察看轴承代号,不致安错,应将轴承套圈的打字面朝外摆放和安装。
2 轴承及轴承座壳体孔的加热
对于过盈量较大的中、大型轴承,为了便于安装,必须装前加热;对于紧配合的轻金属轴承座壳体孔(如铝轴承座),因硬度很低,为预防轴承外圈压入时轴承座壳体孔的表面被划伤、拉毛,亦应加热安装。加热方法,一般是将轴承或分离型轴承套圈,放入盛有洁净机油的油箱里,使机油淹没轴承,均匀加热。温度达到80—90℃时,取出擦净,趁热安装。油箱可用2—3mm厚的铁板制成,距箱底50—70mm高处加一多孔铁板,轴承置于多孔铁板上加热。其目的是避免油中沉淀杂质进入轴承。
但是,对于两面带有防尘盖或密封圈的轴承,因在制造中已加入润滑剂,安装前期不能加热。
1 滚动轴承的配合选择
1 选择配合的依据
根据作用于轴承上的载荷相对于套圈的旋转情况,轴承套圈所承受的载荷有三种局部载荷、循环载荷、摆动载荷。通常循环载荷(旋转载荷)、摆动载荷采用紧配合;局部载荷除使用上有特殊要求外,一般不宜采用紧配合。当轴承套圈承受持动载荷而且是重负荷时,内、外圈均应采用过盈配合,但有时外圈可稍松一点,应能在轴承座壳体孔内作轴向游动;当轴承套圈承受摆动载荷且载荷较轻时,可采用比紧配合稍松一些的配合。
(2)载荷大小
轴承套圈与轴或壳体孔之间的过盈量取决于载荷的大小,载荷较重时,采用较大过盈量配合;载荷较轻时,采用较小过盈量配合。一般径向载荷P小于0。07C时为轻载荷,P大于0。07C而等于或小于0。15C时为正常载荷,P大于0。15C时为重载荷(C为轴承的额定动载荷)。
? 工作温度
轴承在运转时,套圈的温度经常高于相邻零件的温度,因此,轴承内圈可能因热膨胀而与轴产生松动,外圈可能因热膨胀而影响轴承在壳体孔内轴向游动。帮选择配合时,对轴承装置部分的温度差、胀缩量应考虑进去,温度差大时,选择轴与内圈的配合过盈量应大些。
? 旋转精度
对轴承有较高旋转精度要求时,为消除弹性变形和振动影响,应避免采用间隙配合。
? 轴承壳体孔的结构与材料
对形式壳体孔,与轴承外圈配合时不宜采用过盈配合,也不应使外圈在壳体孔内转动。对于安装在薄壁壳体孔、轻金属壳体孔或空心轴上的轴承,应采用比厚壁壳体孔、铸铁壳体孔或实心轴更紧的配合。
? 安装与拆卸方便
对于重型机械,轴承宜采用松配合。当需要采用紧配合时,可选用分离型轴承、内圈带锥孔和带紧定套或退卸套轴承。
? 轴承的轴向位移
配合中,当要求轴承的一个套圈在运转中能轴向游动时,轴承外圈与轴承座壳体孔应采用松配合。
1 配合的选择
轴承与轴的配合采用基孔制,而与外壳的配合则采用基轴制。轴承与轴的配合与机器制造业中所采用的公差配合制度不同,轴承内径的公差带多处于零钱以下,因此,在采用相同配合的条件下,轴承内径与轴的配合比通常的配合较为紧密。轴承外径的公差带与基轴制中轴的公差带虽然同处于零线以下,但其取值与一般公差制度也不相同。
各类轴承在安装时,对轴和外壳孔的公差带的选择见表2—1~2—4。不同公差等级的轴承与轴及外壳配合的公差,见GB275—84,或轴承样本。
1 滚动轴承的安装要点
1 安装方法
1 利用铜棒和手工锺击安装
这是安装中小型轴承的一种简便办法。当轴承内圈为紧配合,外圈为较松配合时,将铜棒紧贴轴承内圈端面,用和锤直接敲击铜棒,通过铜棒传力,将轴承徐徐装到轴上。轴承内圈较大时,可用铜棒沿轴承内圈端面周围均匀用力敲击,切忌只敲打一边,也不能用力过猛,要对称敲打,轻轻敲打慢慢装上,以免装斜击裂轴承。
当轴承外圈为紧配合,内圈为较松配合时,可采用与上述相反的方法,用手锤敲击紧贴轴承外圈端面的铜棒,把轴承压入轴承座中,最后装到轴上,此法不易损伤机件。
2 利用套筒安装
此法与利用铜棒安装轴承道理相同。它是将套筒直接压在轴承端面上(轴承装在轴上时压住内圈端面;装在壳体孔内时压仪表6外圈端面),用手锤敲击力能均匀地分布在安装的轴承整个套圈端面上,并能与压力机配合使用,安装省力省时,质量可靠。
安装所用的套筒应为软金属制造(铜或低碳钢管均可)。若轴承安装在轴上时,套筒内径应略大于轴颈1—4mm,外径略小于轴承内圈挡边直径,或以套筒厚度为准,其厚度应制成等于轴承内圈厚度的2/3—4/5,且套筒两端应平整并与筒身垂直。若轴承安装在座孔内时,套筒外径应略小于轴承外径。
利用套筒安装轴承时,如机件不大,可置于台钳上安装。钳口垫以铜片或铝片,以防轴被夹伤。如机件尺寸较大,应放在木架上安装。先将轴承装到轴上,再安装套筒,用手锤均匀敲击套筒慢慢装合。当套筒端盖为平顶时,手锤应沿其圆周依次均匀敲击套。
表2—1 安装向心轴承和角接触轴承的轴公差带
注①凡对公差有较高要求的场合,应用j5、k5……代替j6、k6……等。
②单列圆锥滚子轴承和单列角接触球轴承,因内部游隙的影响不甚重要,可用k6和m6代替k5和m5。
③应选用轴承径向游隙大于基本组的滚子轴承。
④凡有较高的公差等级或转速要求的场合,应选用h7,IT5为轴颈形状公差。
尺寸大于500mm,其形状公差为IT7。
表2—2 安装推力轴承的轴公差带
表2—3 安装向心轴承和角接触轴承的外壳孔公差带
表2—4 安装推力轴承的外壳孔公差带
筒两边,当套筒端盖呈球面形时,手锤应敲击球面端盖的中心处。
若轴承的内、外圈与轴和轴承座孔均为紧配合时,可将套筒的一端端面制成双环,或用单环套筒下加圆盘安装轴承,如图2—1 、 2—2。安装时,将双环套筒或圆盘紧贴轴承内、外圈端面,用压力机加压可手锤敲击,把轴承压到轴上和轴承座孔中。这样可以避免安装时保持架受到损伤。这种安装方法仅适用于安装保持架不凸出套圈端面的轴承。
1 利用压力机安装
此方法与利用套筒安装一起使用,可袋子手锤加压。其特点是轴承不受敲击,与轴承相配的密封装置等零件不会受损伤。
采用压力机安装轴承时,应使压力机机杆中心线与套筒和轴承的中心线重合,使所加压力位于中心,以防安装歪斜压裂轴承。
2 加热安装
对于安装过盈量较大的轴承或大尺寸轴承,为了便于安装,可利用热胀冷缩原理,将轴承加热后用铜棒、套筒和手锤安装。加热方法如本章第二节内关于轴承及轴承座壳体孔加热所述,温度一般在100℃以下,80—90℃较为合适。温度过高时,易造成轴承套圈滚道和滚动体退火,影响硬度和耐磨性,导致轴承寿命降低及过早报废。
利用加热法安装轴承时,油温达到规定温度10分钟后,应迅速将轴承从油液中取出,趁热装于轴上。必要时,可用安装工具在轴承内圈端面上稍加一点压力,这样更容易安装。轴承装于轴上后,必须立即压住内圈,直到冷却为止。
目前国外一些轴承公司已研制出多种用于在安装轴承时加热轴承的装置,如电感应加热器等。
1 不同类型轴承的安装
深沟球轴承的安装
深沟球轴承品种规格多,数量大,应用广泛。安装方法比较简单,应重点考虑配合选择。它的内圈与轴颈的配合过盈量可按下式计算
?
式中
d—轴承内径与轴颈之间和过盈量(μm)
d—轴承内径(mm)
B—轴承宽度(mm)
R—轴承径向载荷(N)
ΔT—轴承内部与壳体孔周围之间的温度差,一般取5—10℃
计算后,根据计算的过盈量,确定与轴的配合性质,然后将轴加工至所需尺寸进行安装。
1 满装滚针轴承的安装
安装满装滚针轴承,通常是利用辅助套筒进行的。辅助辊、辅助套筒的外径应比轴直径小0。1—0。3mm。安装时,先将轴承外圈内表面涂以润滑脂,靠紧内表面贴放滚针(放入最后一根滚针时应留有间隙),接着把代替轴颈或轴承内圈的辅助辊或辅助套筒推入外圈孔内,并使其端面对准安装轴端面或已安装在轴上的轴承内圈端面,然后用压力机或手锤敲打施加压力。这时,辅助辊或辅助套筒托住滚针不使滚针掉出,轴颈以其自身的倒角将滚针掀起,随着滚针轴承在轴颈上向里缓缓移动,辅助辊或辅助套筒便慢慢退出,直至装到工作位置为止。
滚针轴承也可以这样安装,即将辅助套筒外径涂一薄层润滑油,套入轴承外圈,使辅助套筒和轴承外圈构成一个环形孔,然后再于环形孔中装滚针。装完滚针之后,用工作轴将辅助套筒推出即可。
对于无内圈或无外圈的滚针轴承,在安装时,可先将轴或壳体孔的滚动表面涂一薄层润滑脂,并把滚针依次紧贴于安装部位的润滑脂上。贴放最后一根滚针时应留有间隙,间隙的大小在滚针轴承的圆周上以0。5mm为宜。千万不能把最后一根滚针硬挤装进去,或者少装一根滚针,因为硬挤装时,轴承会被卡死不能旋转;少装时,间隙过大,易造成轴承运转时滚针发生扭摆和折断。
这里特别指出,对于只有冲压外圈的滚针轴承,由于外圈壁很薄,最好不用手锤敲打安装,应使用压力机压入。因为手锤敲打时,压力不均匀,容易使滚针轴承的外圈产生局部变形。
2 圆锥滚子轴承的安装
圆锥滚子轴承属可分离型轴承,内外圈可以分开。因此安装时,可分别把内圈保持架滚动体组件压装于轴上,外圈单独装入轴承座孔内,如图2—3。利用套筒压装时,应注意,必须使套筒一端置于外圈端面,不得置于倾斜的滚道面上。
圆锥滚子轴承多为成对安装使用,如图2—4。在安装中应重点把握三个方面选择安装配合;调整轴向游隙;进行试运转和检测温度。
? 选择安装配合
圆锥滚子轴承的外圈与轴承座壳体孔不宜采用过盈配合,内圈与轴颈的配合也不宜过紧,要求在安装中使用螺母调整时应能使其产生较灵活的轴向位移。因为圆锥滚子轴承若采用过盈配合,易使轴承的接触角改变,造成轴承载荷分布不均,引起高的温升。故而,这类轴承的内、外圈与轴颈和轴承座壳体孔的安装配合,一般应以双手大拇指能将轴承刚刚推入轴颈与壳体孔为最好。
? 调整轴向游隙
对于圆锥滚子轴承的安装轴向游隙,可用轴颈上的调整螺母、调整垫片和轴承座孔内的螺纹,或用预紧弹簧等方法进行调整。轴向游隙的大小,与轴承安装时的布置、轴承间的距离、轴与轴承座的材料有关,可根据工作条件确定。对于高载荷高转速的圆锥滚子轴承,调整游隙时,必须考虑温升对轴向游隙的影响,将温升引起的游隙减小量估算在内,也就是说,轴向游隙要适当地调整得大一点。对于低转速和承受振动的轴承,应采取无游隙安装,或施加预载荷安装。其目的是为了使圆锥滚子轴承的滚子和滚道产生良好接触,载荷均匀分布,防止滚子和滚道受振动冲击遭到破坏。调整后,轴向游隙的大小用千分表检验。方法是先将千分表固定在机身或轴承座上,使千分表触头顶住轴的光洁表面,沿轴向左右推轴,表针的最大摆动量即为轴向游隙值。
? 进行试运转和检测温度
为使圆锥滚子轴承的滚子与滚道接触良好,并获得合适的轴向游隙,在圆锥滚子轴承安装和每次调整游隙后,均应进行试运转和检测温度。方法是先低速运转2—8分钟,再中速试转2小时,然后逐级提至高速。每级转速试运转不得少于30分钟,温升率每小时不能超过5℃,最后的稳定温度不得超过70℃。
此外,在圆锥滚子轴承的安装和调整游隙中,还应注意,必须使圆锥滚子与内圈大挡边接触良好。
1 角接触球轴承的安装
角接触球轴承的安装比深沟球轴承复杂,多为成对安装,并需采用预加载荷。安装得好,可使主机的工作精度、轴承寿命大大提高;否则,不仅精度达不到要求,寿命也会受到影响。
1 安装形式
角接触球轴承的安装形式,有背对背、面对面和串联排列三种。背对背(两轴承的宽端面相对)安装时,轴承的接触角线沿回转轴线方向扩散,可增加其径向和轴向的支承角度刚性,抗变形能力最大;面对面(两轴承的窄端面相对)安装时,轴承的接触角线朝回转轴线方向收敛,其地承角度刚性较小。由于轴承的内圈伸出外圈,当两轴承的外圈压紧到一起时,外圈的原始间隙消除,可以增加轴承的预加载荷;串联排列(两轴承的宽端面在一个方向)安装时,轴承的接触角线同向且平行,可使两轴承分担同一方向的工作载荷。但使用这种安装形式时,为了保证安装的轴向稳定性,两对串联排列的轴承必须在轴的两端对置安装。
2 预加载荷的获得
预加载荷可通过修磨轴承中一个套圈的端面,或用两个不同厚度的隔圈放在一对轴承的内、外圈之间,把轴承夹紧在一起,使钢球与滚道紧密接触而得到。
预加载荷的大小对轴承使用寿命影响很大,据有关资料介绍,当轴承装配有0。012mm过盈量时,使用寿命降低38%,有0。016mm过盈量时,使用寿命降低50%;当轴承装配有0。004mm间隙时,使用寿命显著下降,有0。008mm间隙时,使用寿命下降70%。因此,对预加载荷的大小进行合理选择,十分重要。一般高转速宜选用小的预加载荷,低转速宜选用大的预加载荷。同时,预加载荷应稍大于或等于轴向工作载荷。
预加载荷的计算
选择预加载荷时,最小预加载荷的计算公式如下
Aomin=158tgaR±05A(N)
式中 R��作用于轴承上的径向载荷(N)
A��作用于轴承上的轴向载荷(N)
A��通过钢球和滚道接触点的直线与通过各钢球中心平面的直线两者之间的夹角(即公称接触角)
7000C a=15°
7000AC a=25°
7000B a=40°
成对的轴承中每个轴承都按此式计算。式中“+”号用于轴向工作载荷使原有预公盈值减少的那一个轴承;“�”号用于轴向工作载荷使原有预公盈值加大的那一个轴承。两个成对轴承的最小预加载荷量Aomin应按两个轴承所求得的两个值中的最大值选取 (根据装配经验,一般取50N左右的预加载荷)。
预加载荷的调整
空运转试验。角接触球轴承经装配检验合格后,要以工作转速作空运转试验,时间不少于2h,温升应不超过15℃。
1 推力球轴承的安装
轴圈与轴多采用过渡配合,座圈与轴多采用动配合,且常常成对安装。同时在安装中,还应注意检验其轴向游隙,以及与轴一起转动的轴圈和轴中心线的垂直度。
2 圆锥孔轴承的安装
圆锥孔轴承多为内径呈圆锥孔的调心球轴承、圆柱滚子轴承和调心滚子轴承。这类轴承可以直接安装在有锥度的轴颈上,也可以利用有锥面的紧定套或退卸套,安装在圆柱形的轴颈上。
圆锥孔轴承的配合要求,一般较为紧密。安装衣后均需测量轴承的径向游隙。因为它的配合松紧程度不是由轴颈公差决定,而是根据轴承安装时压进锥形配合面上的距离所引起的轴承径向游隙减小量来决定的,压进距离愈大,径向游隙减小量愈来愈多,轴承配合愈来愈紧密;反之,压进距离愈小,径向游隙减小量愈少,轴承配合也就比较松。由此可以看出,圆锥孔轴承的配合松紧程度,完全是靠轴承安装前后的径向游隙减小量保证的。
为了保证圆锥孔轴承的安装质量,这里摘录了部分原苏联调心球轴承原始径向游隙的允许减小量(表2—5),和德国的FAG公司规定的有圆锥孔的圆柱滚子轴承径向游隙减小量(表2—6),及有圆锥孔的调心滚子轴承径向游隙减小量(表2—7),可供测量圆锥孔轴承安装前后的径向游隙时参考。在使用时,一般不应超过表中数值。
径向游隙的测量方法。对不可分离型的调心球、调心滚子轴承采用塞孓测量,当用塞尺测量调心滚子轴承时,为保证内圈的两个滚道相对于外圈不致辞产生倾斜,应在其两列滚子处分别测量。对于小型调心滚子轴承,当径向游隙很小,无法有塞尺测量时,可用测量轴承在锥面上的轴向位移来代替(轴向位移数值见表2—6、表2—7)。如果轴向位移也不能测量,则轴承应在轴承座壳体外安装,然后再压入轴承座孔。压入后,用手拨动,应使外圈能顺利转动。对可分离型的圆柱滚子轴承的径向游隙,则用外径千分尺测量,即用测量内圈装在轴颈上之后的膨胀量来代替。
表2—5 调心球轴承原始径向游隙允许减少量(摘录) 单位 mm
表2—6 有圆锥孔的圆柱滚子轴承径向游隙减小量(摘录) 单位 mm
这里应注意,对于安装不合要求或经过拆卸的轴承重新安装时,其径向游隙小量,轴向位移量或内圈膨胀量,必须重新测定。
圆锥孔轴承常见的安装方法有三种
1 将轴承直接安在锥形轴颈上
这种方法,对于中小型轴承可以使用安装套筒,也可以使用锁紧螺母和钩形板手将轴承推向锥面。不过最好应采用锁紧螺母安装,因为它可以精确控制圆锥孔轴承的径向游隙减小量,如图2—10。

2 将轴承安装在带有锥面的退卸套上
此法可采取类似上述办法,用锁紧螺母压入。退卸套位于轴颈和轴承内径之间,如图2—11。
3 将轴承安装在紧定套上
安装时,用紧定螺母把轴承推上紧定套的锥面,如图2—12。
1 圆锥孔双列圆柱滚子轴承的安装
这类轴承多用于机床主轴,如NN3020K(原代号3182120)轴承。它的安装与圆锥孔调心滚子轴承的安装,原则上基本相同,配合的松紧程度是靠安装前后轴承的径向游隙减小量来实现的。在安装中,径向游隙减小量一般由测量轴承内圈对轴的轴向位移来代替。轴向位移按下式计算
? L=K(eH—en+a)(mm)
式中eH——原始径向游隙
en——轴承装配径向游隙
a——常数,为001
k——随空心轴壁厚而定的比例系数
k值与和轴承配合的主轴直径d,以及和主轴配合的轴颈平均外径d。有关。K值见表2—8,eH值见表2—9,en值见表2—10。安装时,轴承的轴向位移量,可用千分尺接触轴承内圈端面测定。
系靠两轴承内、外隔圈的厚度调整。确定两轴承内、外隔圈厚度差的方法有三
第一种是测量法
先将轴承放在圆座体上,上压一个重量等于A(预加载荷)的铁块,使轴承消除间隙,钢球与滚道产生一定的弹性变形,然后用百分表测量轴承内、外圈端面的尺寸差。当轴承为背地背安装时,应对两个轴承都测量宽端面一边的内、外圈尺寸差K1;当轴承为面对面(窄端面相对)安装时,应对两个轴承都测量窄端面一边的内外圈尺寸差K2;当轴承为串联排列时,则对一个轴承测量其宽端面一边的内外圈尺寸差,对另一个轴承测量其窄端面一边内外圈尺寸差。
为背对背安装的一对轴承。今测得一轴承宽端面处内、外圈尺寸矩为+0。07mm,另一轴承宽端面处内外圈子尺寸差为+0。08mm,内隔圈厚度为6。25mm,求外隔圈子厚度。
外隔圈厚度=6。25+(0。07+0。08)=6。40(mm)
测量尺寸时,每个轴承测量三次,间隔120°测一次,最后取其平均值。
图2—7为串联排列安装的一对轴承。今测得一轴承宽端面处内外圈尺寸差为+0。16mm,另一轴承窄端面处内外圈尺寸差为—0。12mm,内隔圈厚度为6。25mm,求外隔圈厚度。
外隔圈厚度=6。25+(0。16—0。12)=6。29(mm)
第二种是感觉法
此法主要靠实践经验确定内外隔圈厚度。常见的感觉法有三;一是先将外隔圈圆柱面按120°分别钻三个直径为2—3mm的小孔,并将成对的两面套依其安装方式(背对背、面对面或串联排序)加入内外隔圈,轴承上部压一等于预加载荷的铁块,然后用ø1。5mm左右的小棒,顺次通过三个小孔触动内隔圈,检查内外隔圈在两端面间的阻力。凭手感觉,内外隔圈阻力应相似,否则可研磨隔圈端面。二是以左手中指和食指压紧两套轴承(约等于50左右预加载荷),消除其全部间隙,右手指分别拨动内、外隔圈,确定阻力是否相似。三是用双手的拇指和食指捏紧两套轴承,消除其全部间隙,用一手中指伸入轴承内孔,拨动原先放偏的内隔圈,检查其阻力与外圈是否相似。
第三种是弹簧预加载荷法。
对于串联排列安装的轴承,除采用测量法或感觉法确定内、外圈厚度外,在配装时还要用若干只圆柱弹簧作用于轴承内、外圈,以实现预加载荷。弹簧的计算公式如下
每一个弹簧应产生的力为
式中d——弹簧钢丝直径(cm)
D——弹簧平均直径(cm)
R——弹簧容许应力(40000—70000N/c㎡)
n——圆柱形弹簧数量
弹簧钢丝直径
弹簧螺距
式中 G��抗扭弹性模数,等于7。5×106N/c㎡
弹簧的压缩量
安装中应注意的几个问题
a 必须配好内外隔圈厚度,隔圈两庙面的平行度不应超过0。002mm。
b 轴承必须选配。每组轴承的内径差、外径差均应在0。002—0。003mm之间,并应与壳体孔保持0。004—0。008mm、与轴颈保持0。0025—0。005mm的间隙。在实际安装中,应以双手拇指将轴承能刚刚推入的配合最好。
c 轴承座孔和轴颈的圆度、壳体孔两端的同轴度,以及轴颈的径向跳动不应超过0。003mm。
d 与轴承套圈端面接触的零件端面应涂色检查,接触面积不得低于80%。
e 必须定向安装。即将全部轴承内圈径向跳动的最高点对准轴颈径向跳动的最低点,轴承外圈径向跳动的最高点装在壳体孔内时要成一直线。
安装中应注意的事项
1 安装时不允许在轴承上钻孔、刻槽、倒角、车端面。否则,容易引起轴承套圈变形,影响轴承精度及寿命,同时切削掉的金属容易进入轴承的工作表面,加速滚道和滚动体的磨损,使轴承造成过早损坏。
表2-8 比例系数值
表2—9 双列圆柱滚子轴承原始径向游隙
表2—10 双列圆柱滚子装配径向游隙
2 安装时不允许用手锤直接敲打轴承套圈。轴承的基准端面庆朝内紧靠轴肩安装。轴承的基准端面是根据轴承端面有无打字来区分的,深沟球轴承、调心球轴承、圆柱滚子轴承、调心滚子轴承和滚针轴承,以无字端面为基准面;角接触球轴承和圆锥滚子轴承,以有字端面为基准面。
3 安装时压力应加在有安装过盈配合的套圈端面上,即装在轴上时,压力应加在轴承内圈端面上;装入轴承座孔内时,压力应加在轴承外圈端面上。不允许通过滚动体和保持传递压力。
4 对于内圈为紧配合、外圈为滑配合的轴承,安装时,属不可分离型者应先将轴承装于轴上,再将轴连同轴承一起装入轴承座壳体孔内;司可分离型者,内、外圈可分别单独安装。
5 为防止轴承安装倾斜,安装时轴和轴承孔的中心线必须重合。如安装不正,需重新安装时,必须通过内圈端面,将轴承拉出。
1 轴承安装后检验
轴承安装的正确与否,对其寿命及主机精度有着直接的影响。如果安装不当,轴承不仅有振动,噪声大,精度低,温升递增大,而且还有被卡死烧坏的危险;反之,安装得好,不仅能保证精度,寿命也会大大延长。因此,轴承安装之后,必须进行检验。
重点检验项目如下
1 检验安装位置
轴承安装后,首先检验运转零件与固定零件是否相碰,润滑油能否畅通地流入轴承,密封装置与轴向紧固装置安装是否正确。
2 检验径向游隙
除安装带预过盈的轴承外,都应检验径向游隙。深沟球轴承可用手转动检验,以平稳灵活、无振动,无左右摆动为好。圆柱滚子和调心滚子轴承可用塞尺检验,将塞尺插进滚子和轴承套圈之间,塞尺插入深度应大于滚子长度的1/2。当轴承的径向游隙无法用塞尺测量时,可测量轴承在轴向的移动量,来代替径向游隙的减小量。通常情况下,如轴承内圈为圆锥孔,则在圆锥面上的轴向移动量大约是径向游隙缩小量的15倍。
轴承的径向游隙,有些安装后不合格是可以调整的,如角接触球轴承、圆锥滚子轴承;有些则是在制造时已按标准规定调好,安装后不合格也不能再调整,如深沟球轴承、调心球轴承、圆柱滚子轴承、调心滚子轴承等。这类轴承安装后经检验若不合格,径向装配游隙太小,则说明轴承的配合选择不当,或装配部位加工不正确。此时,必须将轴承卸下,查明原因,加以消除后重新安装。当然轴承游隙过大也不行。
3 检验轴承与轴肩的靠紧程度
一般情况下,紧配合过盈安装的轴承必须靠紧轴肩。检验方法(1)灯光法。即将电灯对准轴承和轴肩处,看漏光情况判断。如果不漏光,说明安装正确;如果沿轴肩周围均匀漏光,说明轴承未与轴肩靠紧,应对轴承施加压力使之靠紧;如果有部分漏光,说明轴承安装倾斜,可用手锤、铜棒或套筒敲击轴承内圈,慢慢安正。(2)厚薄规检验法。厚薄规的厚度应由0。03mm开始。检验时,在轴承内圈端面和轴肩的整个圆周上试插几处,如发现有间隙且很均匀,说明轴承未装到位,应对轴承内圈加压使其靠紧轴肩;如果加大压力也靠不紧,说明轴颈圆角部位的圆角太大,把轴承卡住了,应修整轴颈圆角,使其变小;如果发现轴承内圈端面与轴承肩个别部位厚薄规能通过,说明不此时必须拆卸下来,予以修整,重新安装。
如果轴承以过盈配合安装在轴承座孔内,轴承外圈被壳体孔挡肩固定时,其外圈端面与壳体孔挡肩端面是否靠紧,安装是否正确,也可用厚薄规检验。
4 推力轴承安装后的检验
安装推力轴承时,应检验轴圈和轴中心线的垂直度。方法是将千分表固定于箱壳端面,使表的触头顶在轴承轴圈滚道上边转动轴承,边观察千分表指针,若指针偏摆,说明轴圈和轴中心线不垂直。箱壳孔较深时,亦可用加长的千分表头检验。
推力轴承安装正确时,其座圈能自动适应滚动体的滚动,确保滚动体位于上下圈滚道。如果装反了,不仅轴承工作不正常,且各配合面会遭到严重磨损。由于轴圈与座圈和区别不很明显,装配中应格外小心,切勿搞错。此外,推力轴承的座圈与轴承座孔之间还应留有0。2—0。5mm的间隙,用以补偿零件加工、安装不精确造成的误差,当运转中轴承套圈中心偏移时,此间隙可确保其自动调整,避免碰触摩擦,使其正常运转。否则,将引起轴承剧烈损伤。
试运转
试运转中,检验轴承的噪声、温升、振动是否符合要求。一般轴承工作温度应低于90℃,温度过高时,将导致轴承发热退火或烧损,降低使用寿命。
1 轴承安装实例
1 解放牌CA10B型载重汽车万向节部位十字轴承的安装
先以少许黄油将滚针粘贴在轴承壳内,装上油封,并依次把十字轴装在万向节*内(黄油嘴一面朝传动轴),把轴承壳装在传动轴*上。为防止损伤机件,在用手锤敲打轴承壳安装时,不要用力过猛,不得装偏。然后用旧轴承壳或比轴承壳直径略小的铜棒,靠台钳夹入,以露出锁销环圈为止,最后由锁片、锁销或螺丝等紧固。
安装后,用手板动十字轴,检验松紧程度,以能使十字轴自由转动为宜。切忌轴承壳与油封。
2 丰收35型拖拉机变速箱滚针轴承的安装
如图2—13。安装时先将Ф3×20滚针、倒档齿内隔圈和外隔圈拌以黄油,然后沿一端孔壁粘贴上29根滚针,中间装上内隔圈,紧接着再粘贴上29根滚针,最后两端各装一外隔圈即成。
安装时,滚革要装正,不可歪斜,整个孔壁要嵌满,产应使滚针间留有适当间隙。间隙大小以取滚针直径之半为宜,太大易折断滚针,太小易挤紧滚针转不动。
3 泰山��50型拖拉机中央传动和差速器轴承的安装
1 安装小圆锥齿轮总成轴承时,先将30310(原代号7310)、32310(原代号7610)轴承外圈装入轴承座壳体孔内,内圈置油中加热70—90℃,再将32310轴承内圈从油中取出装于小圆锥齿轮轴上靠近齿轮的一端,然后把齿轮轴装入轴承座壳体孔,并从前端装入30310轴承内圈,最后拧上紧固螺母即成。
2 装配差速器左边32216(原代号7516)轴承和右边30216(原代号7216)轴承内圈时,应在油中加热至70—90℃再装。装外圈时,应于外圈端面和轴承座间加一定厚度垫片,以调整关速器总成的轴向窜动量。当差速器总成装入后桥壳体,拧紧两边轴承座固定螺钉后,用手转动,应平稳,无阻滞感觉,且不应有惯性转动。

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    • wanggh: 再完善完善更好泵币 + 2 两 贡献 + 1 点
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不错的知识

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可惜没有表呀!!如果有表的话就更好了!!!

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先下了 谢谢了.....

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评分人数

    • wanggh: 无附件你下载什么?贡献 -1 点

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真的很好,学习了很多,谢谢

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先下了谢谢

攵攵

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不错,很全面。可惜复制下来很多乱码

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好好学习一下。

CC

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很好的资料,如果有图就更好了

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确实够全面的,上了一堂课,谢谢楼主了

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不错,不错啊!我还没有看过这么全面的介绍,谢谢楼主!!!!

ㄥㄥㄥㄥ

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不错,讲的知识很全面。

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谢谢楼主分享!正是我想要的

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真的很全面,非常感谢。

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谢谢了 很好的资料  下了还没有仔细的学习了

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