進口軸承選型指導

   時間:2014-03-07 21:27:09
進口軸承選型指導簡介
軸承選擇概要     滾動軸承的種類、類型及尺寸是多種多樣的。為使機械裝置發揮出預期的性能,選擇最適宜的軸承是至關重要的。為選定軸承,需要分析諸多要因,從各……
進口軸承選型指導正文
軸承選擇概要
   滾動軸承的種類、類型及尺寸是多種多樣的。為使機械裝置發揮出預期的性能,選擇最適宜的軸承是至關重要的。為選定軸承,需要分析諸多要因,從各個角度進行研究、評價有關選擇軸承的程序,並無特殊規格,但一般順序如下:
(1)掌握機械裝置和軸承的使用條件等
(2)明確對軸承的要求
(3)選定軸承的類型
(4)選定軸承配置方式
(5)選定軸承尺寸
(6)選定軸承規格
(7)選定軸承的安裝方法
軸承的使用條件與環境條件
   正確把握軸承在機械裝置的使用部位及使用條件與環境條件是選擇適宜軸承的前提。為之,需要取得以下幾個方面的數據和資料:
(1)機械裝置的功能與結構
(2)軸承的使用部位
(3)軸承負荷(大小、方向)
(4)旋轉速度
(5)振動、衝擊
(6)軸承溫度(周圍溫度、溫升)
(7)周圍氣氛(腐蝕性,清潔性,潤滑性)
軸承配置方式的選擇
通常,軸是以兩個軸承在徑向和軸向進行支撐的,此時,將一側的軸承稱為固定側軸承,它承受徑向和軸向兩種負荷,起固定軸與軸承箱之間的相對軸向位移的作用。將另一側稱之為自由側,僅承受徑向負荷,軸向可以相對移動,以此解決因溫度變化而產生的軸的伸縮部題和安裝軸承的間隔誤差。
對於固定側軸承,需選擇可用滾動面在軸向移動(如圓柱滾子軸承)或以裝配面移動(如向心球軸承)的軸承。在比較短的軸上,固定側與自由側無甚別的情況下,使用只單向固定軸向移動的軸承(如向心推力球軸承)

分析項目
選擇方法
1)軸承的安裝空間 軸承游隙
能容納於軸承安裝空間內的軸承型
由於設計軸系時注重軸的剛性和強度,因此一般先確定軸徑,即軸承內徑。但滾動軸承有多種尺寸系列和類型,應從中選擇最為合適的軸承類型。
2)負荷
軸承負荷的大小、方向和性質[軸承的負荷能力用基本額定負荷表示,其數值載於軸承尺寸表]
軸承負荷富於變化,如負荷的大小、是否只有徑向負荷、軸向負荷是單向還是雙向、振動或衝擊的程度等等。在考慮了這些因素后,再來選擇最為合適的軸承類型。一般來說,相同內徑的軸承的徑向負荷能力按下列順序遞增:深溝球軸承<角接觸球軸承<圓柱滾子軸承<圓錐滾子軸承<調心滾子軸承
3)轉速
能適應機械轉速的軸承類型[軸承轉速的界限值基準用極限轉速表示,其數值載於軸承尺寸表
軸承的極限轉速不僅取於軸承類型還限於軸承尺寸、保持架型式、精度等級、負荷條件和潤滑方式等,因此,選擇時必須考慮這些因素。下列軸承大多用於高速旋轉:
深溝球軸承、角接觸球軸承、圓柱滾子軸承
4)旋轉精度
具有所需旋轉精度的軸承類型[軸承的尺寸精度和旋轉精度已由GB按軸承類型標準化了
機床主軸、燃汽輪機和控制機器分別要求高旋轉精度、高轉速和低摩擦,這時應該使用5級精度以上的軸承。一般使用下列軸承:
深溝球軸承、接觸球軸承、圓柱滾子軸承
5)剛性
能滿足機械軸系所需剛性的軸承類型[軸承承受負荷時,滾動體與滾道的接觸部分會產生彈性變形。“高剛性”是指這種彈性變形的變形量較小
在機床主軸和汽車末級減速裝置等部位,在提高軸的剛性的同時,還必須提高軸承的剛性。 滾子軸承承受負荷生的變形比球軸承小。對軸承施加預緊(負游隙)可以提高剛性。該方法適用於角接觸球軸承和圓錐滾子軸承。
6)不對中
傳動軸和軸承座之間的角位移可在以下情況產生,例如:傳動軸在運行負荷下彎曲(屈曲),軸承座內的軸承支座所加工的高度各不相同,或者支承傳動軸的軸承各有軸承座且相隔太遠。
剛性軸承,即深溝球軸承和圓柱滾子軸承,不能容許任何不對中,或僅能容許非常微小的不對中,除非強加外力。但是,自調心軸承,即自調心球軸承、球面滾子軸承、圓環滾子軸承和球面滾子推力軸承 ,則能容許因運行負荷造成的不對中,也能夠補償因加工和安裝錯誤產生的初始不對中誤差。
7)內圈與外圈的相對傾斜
分析使軸承內圈與外圈產生相對傾斜的因素(如負荷引起的軸的撓曲、軸及外殼的精度不良或安裝誤差),並選擇能適應這種使用條件的軸承類型。
如果內圈與外圈的相對傾斜過大,軸承會因產生內部負荷造成損傷。因此應選擇可以承受這種傾斜的軸承類型。一般來說,允許傾斜角(或調心角)按下列順序遞增:
圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、深溝球軸承(角接觸球軸承)、調心滾子軸承
8)安裝與拆卸
定期檢查等的裝拆頻度及裝拆方法
裝拆頻繁時,使用內圈與外圈可分離的圓柱滾子軸承,滾針軸承及圓錐滾子軸承較為方便。圓錐孔調心球軸承及圓錐孔調心滾子軸承通過使用緊固件或退卸套可便於裝拆。
安靜運行噪音控制 帶密封件等

 

軸承尺寸的選擇
   用於某種場合的軸承尺寸,可依據其相對於承受負荷的額定負荷以及使用壽命與可靠性等要求進行初選。基本額定動載荷值C和基本靜負荷額定值C0,見產品表。
軸承結構的選擇
機械的類型不一樣,軸承的使用條件會有差別,對其性能要求也不盡相同,但一般來說,一根軸上使用的軸承不少於兩個。 而且,為了便於軸向定位,使用時大多將一個軸承用作固定端軸承,其餘則用作自由端軸承。下表列出了固定端與自由端軸承結構的選擇。
 

 容 
適用的軸承型式
固定端軸承
 •用於使軸承軸向定位及固定 選用可同時承受徑向與軸向負荷的軸承
 •為承受雙向軸向負荷,安裝時還需要根據軸向負荷的大小考慮相應的強度。
深溝球軸承 組合角接觸球軸承
雙列角接觸球軸承 調心球軸承 
帶擋邊圓柱滾子軸承(NUP型、NH型)
雙列滾子軸承 調心滾子軸承
自由端軸承
•用於避讓因運轉時的溫度變化引起的軸的伸縮,以 及用於調軸承的軸向位置。 宜選用只承受徑向負荷且內圈與外圈可分離的軸承。
•使用非分離軸承時,外圈與外殼之間一般採用間隙   配合,以便軸伸縮時連同軸承一起做軸向避讓。
• 分離型
  圓柱滾子軸承
 (NUP型、NH型)
•非分離型
 深溝球軸承 組合角接觸球軸承 (背面組合)
 雙列角接觸球軸承
 調心球軸承 
 雙列圓錐滾子軸承(3700)型
 調心滾子軸承
不分固定端與自由端時
•在軸承間距小、軸伸縮的影響不大時,將可承受軸 向負荷的兩個角接觸球軸承或圓錐滾子軸承等正面或背面配置使用。
•用螺母或墊片調安裝后的軸向游隙。
深溝球軸承
角接觸球軸承
調心球軸承
圓柱滾子軸承
(NJ型、NF型)
圓錐滾子軸承 調心滾子軸承
用於立軸時
•固定端選用可同時承受徑向負荷與軸向負荷的軸承。軸向負荷的軸承軸向負荷較大時,將推力軸承與向心軸承並用。
•同樣自由端選用只可承受徑向負荷的軸承,以避讓軸的伸縮。
 
 •固定端
 組合角接觸球軸承(背面組合)
 雙列圓錐滾子軸承(37000型)
 推力軸承與向心軸承並用
 
軸承的極限轉速&參考轉速(額定轉速)
   軸承的轉速主要受到軸承內部的摩擦發熱引起的溫升的限制,當轉速超過某一界限后,軸承會因燒傷等而不能繼續旋轉。軸承的極限轉速是指不產生導致燒傷的摩擦發熱並可連續旋轉的界限值。因此,軸承的極限轉速取決於軸承的類型、尺寸和精度以及潤滑方式、潤滑劑的質和量、保持架的材料和型式、負荷條件等各種因素。各類軸承採用脂潤滑及油潤滑(油浴潤滑)時的極限轉速分別載於各軸承尺寸表,其數值表示標準設計的軸承在一般負荷條件(C/P>=13,Fa/Fr<=0.25左右)下旋轉時轉速的界限值。另外,潤滑劑根據其種類和牌號的不同,也可能雖優於其他性能但不適用於高速旋轉。
極限轉速的修正
負荷條件C/P<13(即當量動負荷P超過基本額定動負荷C的8%左右),或承受的合成負荷中的軸向負荷超過徑向負荷的25%時,要用下式對極限轉速進行修正。
   na=f1*f2*n
na:修正後的極限轉速,rpm
f1:與負荷條件有關的修正係數
f2:與合成負荷有關的修正係數
n :一般負荷條件下的極限轉速,rpm(參照軸承尺寸表)
C :基本額定動負荷,N{kgf}
P :當量動負荷,N{kgf}
Fr:徑向負荷,N{kgf}
Fa:軸向負荷,N{kgf}
帶密封圈球軸承的極限轉速
帶接觸式密封圈(RS型)球軸承的極限轉速受到密封圈接觸麵線速度的限制,允許線速度取決於密封圈的橡膠材質。

 

高速旋轉注意事項
軸承在高速旋轉、尤其是轉速接近或超過尺寸表記載的極限轉速時,主要應該注意如下事項:
(1)使用精密軸承
(2)分析軸承內部游隙(考慮溫升產生的軸承內部游隙減少量)
(3)分析保持架的材料的型式(對於高速旋轉,適合採用銅合金或酚醛樹脂切制保持架。另外也有適用於   高速旋轉的合成樹脂成型保持架)
(4)分析潤滑方式(採用適用於高速旋轉的循環潤滑、噴射潤滑、油霧潤滑和油氣潤滑等潤滑方式)
軸承的摩擦係數(參考)
為便於與滑動軸承比較,滾動軸承的摩擦力矩可按軸承內徑由下式計算:
  M=uPd/2
  M:摩擦力矩,mN.m{kgf.mm}
  u:摩擦係數,表1
  P:軸承負荷,N{kgf}
  d:軸承公稱內徑,mm
摩擦係數u受軸承型式、軸承負荷、轉速、潤滑方式等的影響較大,一般條件下穩定旋轉時的摩擦係數參考值如表1所示。對於滑動軸承,一般u=0.01-0.02,有時也達0.1-0.2。
各類軸承的摩擦係數μ
軸 承 型 式
摩 擦 系 數 μ
深溝球軸承
 0.0010-0.0015
角接觸球軸承
 0.0012-0.0020
調心球軸承
  圓柱滾子軸承
 0.0008-0.0012
滿裝型滾針軸承 
 0.0025-0.0035
帶保持架滾針軸承
 0.0020-0.0030
圓錐滾子軸承
 0.0017-0.0025
調心滾子軸承
 0.0020-0.0025
推力球軸承
 0.0010-0.0015 
推力調心滾子軸承
 0.0020-0.0025

 

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