精密軸承標準: 高精度軸承一般是指精度等級在P5級及其以上的軸承,主要指高轉速高精度軸承。 高精度軸承作為高附加值的功能組件,主要為數控機床、試驗檢驗設備、軍事裝備、滾珠絲杠副支撐、森吉米爾軋機等機械產品配套。以中大型高精度軸承的代表市場??機床行業為例,高精度軸承主要配置於機床主軸、滾珠絲杠副和傳動軸等關鍵部位,對主機的精度產生著直接的影響。 軸承精度一般根據尺寸精度與旋轉精度由低到高劃分為P0、P6、P5、P4、P2級以及特殊的SP、UP級,精密機床主軸軸承一般為P5級及以上,數控機床、加工中心則為P4級及以上。機床軸承多用深溝球軸承、單列和雙列圓柱滾子軸承、雙向推力球軸承、角接觸球軸承或其配對成組、圓錐滾子軸承和推力球軸承等進行配套。 第一節 滾動軸承的基本知識
以滑動軸承為基礎發展起來的滾動軸承,其工作原理是以滾 動摩擦代替滑動摩擦,一般由兩個套圈,一組滾動體和一個保持架所組成的通用性很強、標準化、系列化程度很高的機械基礎件。由於各種機械有著不同的工作條 件,對滾動軸承在負荷能力、結構和使用性能等方面都提出了各種不同要求。為此,滾動軸承需有各式各樣的結構。但是,最基本的結構是由內圈、外圈、滾動體和 保持架所組成。
各種零件在軸承中的作用分別是:
對於向心軸承,內圈通常與軸緊配合,並與軸一起運轉,外 圈通常與軸承座或機械殼體孔成過渡配合,起支承作用。但是,在某些場合下,也有外圈運轉,內圈固定起支承作用或者內圈、外圈都同時運轉的。對於推力軸承, 與軸緊配合併一起運動的稱軸圈,與軸承座或機械殼體孔成過渡配合併起支承作用的稱座圈。滾動體(鋼球、滾子或滾針)在軸承內通常藉助保持架均勻地排列在兩 個套圈之間作滾動運動,它的形狀、大小和數量直接影響軸承的負荷能力和使用性能。保持架除能將滾動體均勻地分隔開以外,還能起引導滾動體旋轉及改善軸承內 部潤滑性能等作用。
1、軸承保養
為了儘可能長時間地以良好狀態維持軸承本來的性能,須保養、檢修、以求防事故於未然,確保運轉的可靠性,提高生產性、經濟性。
保養最好相應機械運轉條件的作業標準,定期進行。內容包括監視運轉狀態、補充或更換潤滑劑、定期拆卸的檢查。
作為運轉中的檢修事項,有軸承的旋轉音、振動、溫度、潤滑劑的狀態等等。
2、軸承的檢修
軸承的清洗:拆卸下軸承檢修時,首先記錄軸承的外觀,確認潤滑劑的殘存量,取樣檢查用的潤滑劑之後,洗軸承。作為清洗劑,普通使用清洗劑、煤油。
拆下來的軸承的清洗,分粗清洗和細清洗,分別放在容器中,先放上金屬的網墊底,使軸承不直接接觸容器的臟物。粗清洗時,如果使軸承帶著臟物旋轉,會損傷軸承的滾動面,應該加以注意。在粗清洗油中,使用刷子清除去潤滑脂、粘著物,大致乾淨后,轉入精洗。
精洗,是將軸承在清洗油中一邊旋轉,一邊仔細的清洗。另外,清洗油也要經常保持清潔。
軸承的檢修和判斷:為了判斷拆卸下來的軸承是否可以使用,要在軸承洗乾淨后檢查。檢查滾道面、滾動面、配合面的狀態、保持架的磨損情況、軸承游隙
3、軸承的選擇
軸承選擇之概要:
使用滾動軸承的各種機械裝置、儀器等的市場要求性能日趨 嚴格,對於軸承所要求的條件、性能也日趨多樣化。為了能從為數眾多的結構、尺寸中,選擇最適合的軸承,需要從各種角度研究。在選擇軸承時,一般,考慮作為 軸系的軸承排列、安裝、拆卸之難易度、軸承所允許的空間、尺寸及軸承的市場性等,大致決定軸承結構。其次,一邊比較研究使用軸承的各種機械的設計壽命和軸 承的各種不同的耐久限度,一邊決定軸承尺寸。在選擇軸承時,往往偏於只考慮軸承的疲勞壽命,有關由潤滑脂老化而發生的潤滑脂壽命、磨損、噪音等也需要充分 研究。再者,根據不同的用途,有必要選擇對精度、游隙、保持架結構、潤滑脂等等要求,作特別設計的軸承。但是,選擇軸承並沒有一定的順序、規則,優先應考 慮的是對軸承所要求的條件、性能、最有關連的事項,尤為實際。
○軸承所要求的條件、性能
○使用條件、環境條件
○軸承安裝部分尺寸諸項
○軸承所允許的空間
○負荷之大小、方向
○振動、衝擊
○旋轉速度、軸承的極限轉速
○內圈、外圈的傾斜
○軸向方向的固定與軸承配列
○裝卸的難易
○雜訊、扭矩
○剛性
○市場性、經濟性
決定軸承結構、排列
○使用機械與設計壽命
○當量動負荷或當量靜負荷
○旋轉速度
○允許靜負荷係數
○允許軸向負荷(圓柱滾子軸承的情況下)
決定軸承尺寸
○旋轉振擺的精度
○高速旋轉
○扭矩變動
決定軸承精度等級
○配合
○內圈、外圈的溫度差
○旋轉速度
○內圈、外圈的傾斜
○預壓量
決定(內部)游隙
○旋轉速度
○雜訊
○使用溫度
決定保持架形狀、材料
○使用溫度
○旋轉速度
○潤滑方式
○密封方式
○保養、維修
決定潤滑方法、潤滑劑、密封方法
○裝卸順序
○工卡模具
○與安裝有關的尺寸
4、軸承的使用
使用上的注意事項:
滾動軸承是精密部件,其使用也須相應地慎重進行。無論使用多麼高性能的軸承,如果使用不當,則不會得到預期的高性能。有關軸承的使用注意事項如下。
(1)、保持軸承及其周圍清潔。
即使是眼睛看不到的小塵埃,也會給軸承帶來壞影響。所以,要保持周圍清潔,使塵埃不致侵入軸承。
(2)、小心謹慎地使用。
在使用中給與軸承強烈衝擊,會產生傷痕及壓痕,成為事故的原因。嚴重的情況下,會裂縫、斷裂,所以必須注意。
(3)、使用恰當的操作工具。
避免以現有的工具代替,必須使用恰當的工具。
(4)、要注意軸承的鏽蝕。
操作軸承時,手上的汗會成為生鏽的原因。要注意用乾淨的手操作,最好盡量帶上手套。
5、
6、軸承的潤滑
軸承潤滑的目的:
滾動軸承的潤滑目的是減少軸承內部摩擦及摩損,防止燒粘、其潤滑效用如下。
(1)、減少摩擦及摩損。
在構成軸承的套圈、滾動體及保持器的相互接觸部分,防止金屬接觸,減少摩擦、磨損。
(2)、延長疲勞壽命。
軸承的滾動疲勞壽命,在旋轉中,滾動接觸面潤滑良好,則延長。相反地,油粘度低,潤滑油膜厚度不好,則縮短。
(3)、排出摩擦熱、冷卻。
循環給油法等可以用油排出由摩擦發生的熱,或由外部傳來的熱,冷卻。防止軸承過熱,防止潤滑油自身老化。
(4)、其他
也有防止異物侵入軸承內部,或防止生鏽、腐蝕之效果。
潤滑方法:
軸承的潤滑方法,分為脂潤滑和油潤滑。為了使軸承很好地發揮機能,首先,要選擇適合使用條件、使用目的的潤滑方法。若只考慮潤滑,油潤滑的潤滑性佔優勢。但是,脂潤滑有可以簡化軸承周圍結構的特長,將脂潤滑和油潤滑的利弊比較。
7、軸承的安裝
軸承的安裝:
軸承的安裝是否正確,影響著精度、壽命、性能。因此,設計及組裝部門對於軸承的安裝要充分研究。希望要按照作業標準進行安裝。作業標準的項目通常如下:
(1)、清洗軸承及軸承關連部件
(2)、檢查關連部件的尺寸及精加工情況
(3)、安裝
(4)、安裝好軸承后的檢查
(5)、供給潤滑劑
希望在即將安裝前,方才打開軸承包裝。一般潤滑脂潤滑, 不清洗,直接
第二節 滾動軸承的分類
1.按滾動軸承結構類型分類
(1) 軸承按其所能承受的載荷方向或公稱接觸角的不同,分為:
1) 向心軸承----主要用於承受徑向載荷的滾動軸承,其公稱接觸角從0到45。按公稱接觸角不同,又分為:徑向接觸軸承----公稱接觸角為0的向心軸承:向心角接觸軸承----公稱接觸角大於0到45的向心軸承。
2) 推力軸承----主要用於承受軸向載荷的滾動軸承,其公稱接觸角大於45到90。按公稱接觸角不同又分為:軸向接觸軸承----公稱接觸角為90的推力軸承:推力角接觸軸承----公稱接觸角大於45但小於90的推力軸承。
(2) 軸承按其滾動體的種類,分為:
1) 球軸承----滾動體為球:
2) 滾子軸承----滾動體為滾子。滾子軸承按滾子種類,又分為: 圓柱滾子軸承----滾動體是圓柱滾子的軸承,圓柱滾子的長度與直徑之比小於或等於3 ;滾針軸承----滾動體是滾針的軸承,滾針的長度與直徑之比大於3,但直徑小於或等於5mm; 圓錐滾子軸承----滾動體是圓錐滾子的軸承; 調心滾子軸承---滾動體是球面滾子的軸承。
(3) 軸承按其工作時能否調心,分為:
1) 調心軸承----滾道是球面形的,能適應兩滾道軸心線間的角偏差及角運動的軸承;
2) 非調心軸承(剛性軸承)----能阻抗滾道間軸心線角偏移的軸承。
(4) 軸承按滾動體的列數,分為:
1) 單列軸承----具有一列滾動體的軸承;
2) 雙列軸承----具有兩列滾動體的軸承;
3) 多列軸承----具有多於兩列滾動體的軸承,如三列、四列軸承。
(5) 軸承
第四節 滾動軸承的特點
滾動軸承與滑動軸承相比,具有下列優點:
1
②負荷的大小
軸承套圈在負荷的徑向分量作用下,其徑向會受到壓縮,易引起配合鬆弛,尢其是在重回轉負荷的情況下,容易產生打滑現象。因此,對於重負荷場合,通常應比輕負荷和正常負荷場合的配合更為緊些。總之,負荷愈重,其配合過盈量應愈大。
③工作溫度
軸承在運轉時,因為套圈的工作溫度通常比相鄰零件的溫度高,軸承內圈可能因熱膨脹而與軸承發生鬆動,外圈可能因熱膨脹而影響軸承的軸向游隙,所以,在選擇配合時,必須注意考慮套圈間的溫度差異和其熱傳導方向。
④旋轉精度
當對軸承的旋轉精度和運轉的平穩性要求較高時,為了消除軸承部件的彈性變形及振動的影響,應盡可量避免採用間隙配合。
⑤軸和外殼的結構和材質
如果軸和外殼(箱)孔表面開形狀不規則,將導致軸承內、 外圈的不正常變形,並且受力不均勻。對開式外殼(箱)體,與軸承外圈的配合不宜採用過盈配合,但也不應使外圈在外殼(箱)孔內轉動。當軸承安裝在薄壁、輕 合金外殼(箱)孔或空心軸上時,為了保證軸承有足夠的支承面,應採用比安裝在厚壁外殼(箱)體、鑄鐵外殼(箱)體或實心軸上所選擇的配合要緊些。
⑥安裝與拆卸
在許多複雜結構應用中,為了方便安裝與拆卸,需採用間隙配合。根據軸承運轉情況,如必須採用過盈配合安裝時,則可採用分離型軸承(內、外圈可分別安裝的有圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承和推力軸承)或錐形內孔的軸承,可使裝卸簡便。
⑦非固定端軸承的軸向位移
這種位移是指要求安裝在非固定端的軸承的一個套圈能在軸向方向有一定的遊動隙。通常將承受固定負荷的套圈(一般為外圈)以間隙配合安裝。如果採用內圈或外圈無檔邊的圓柱滾子軸承(2000型和3200型)或滾針軸承安裝於非固定端時,內、外圈均採用過盈配合安裝。
(2)圓錐形內孔的軸承
圓錐形內孔的軸承,其安裝與拆卸比較方便,可以直接安裝於錐形的軸頸上或外部為錐形柱面的中間套筒(緊定套、退卸套)上,然後邊中間套筒一起安裝於圓柱形的軸上。
軸承外圈與外殼(箱)孔的配合與圓柱形內孔軸承的規則相同。
帶緊定套或退
第六節 軸承故障成因及防範措施
1)早期剝落
軸承滾道和滾動體表面之間重複的重應力循環產生軸承材料的疲勞度破裂而損壞
原因:
·軸的膨脹引起異常的軸向載荷或過大載荷
·軸的變形或失調
·內外套圈的同軸度差
·潤滑低劣
·鏽蝕、刻劃痕、污垢引起的擦傷等
防範措施
·軸承外圈的間隙配合使遊動端軸承可軸向自由移動
·使軸和軸承座精度合適
·改進安裝和同軸度
·仔細清潔和操作軸和軸承座
·檢查潤滑劑的種類和數量
2)滯塞
軸承因過熱而滯塞,使滾道和滾動體變色、軟化並溶合
原因:
·喪失游隙
·超極限速度運轉
·劣質或不當的潤滑劑
防範措施:
·檢查配合和軸承游隙
·檢查軸承類型
·選擇適當的潤滑劑並供以適當數量
3)破裂
內、外套圈或滾動體中的裂縫和破損
原因:
·過大的過盈配合
·軸承座圓半徑比軸承倒角大
·工作期間游隙過大
·過大的衝擊載荷
防範措施:
·檢查配合、終加工周橫和套筒,使其達到較高精度
·使軸的圓角半徑小於軸承的倒角半徑
·檢查配合和軸承游隙
·重新家查載荷狀態
4)剝蝕
軸承滾道和滾動體的剝蝕、凹痕和麻點表層
原因:
·安裝時施加的衝擊
·掉落時軸承的衝擊
·污染
·以額定靜載荷過剩量向軸承施載入荷
防範措施:
·小心操作軸承
·清潔軸和軸承座
·改進密封
·重新檢查載荷狀態
5)摩擦
不旋轉的軸承中重複發生較小相對的運動,摩擦表面會磨損並在配合表面產生紅色顆粒
原因:
·靜止時(例如船運期間)向軸承施加振動
·以很小的幅度搖擺
·配合表面上微笑的間隙
·在某個載荷下減少過盈會導致運轉產生輕微滑動
防範措施
·在船運期間固定軸和軸承座
·施加預載荷,使用油潤滑
·增加過盈
·上油
6)沾污
由於油膜性能劣化,造成金屬對金屬接觸,外、內圈套和滾動體之間滑動運動。
原因:
·過大的軸向載荷使軸承失調
·潤滑不良
·外物侵入和粘結
·起動時的高加速度
防範措施
·糾正安裝誤差
·檢查載荷狀態
·選擇合適的潤滑劑,並供給合適的數量
·改進密封
·清潔軸和軸承座
·避免劇烈的加速度
7)過度的磨
8)鏽蝕、腐蝕
軸承圈套和滾動體表面生鏽和腐蝕
原因
·不合適的貯藏、清潔
·不適用的清潔油
·防鏽不良
·腐蝕性煤氣、液體或水
·用無保護的手操作
·潤滑劑的化學作用
防範措施
·改進貯藏和操作
·再檢查清洗油
·檢查防鏽
·改進密封
·糾正操作
·檢查潤滑劑
9)蠕變
配合面的粘結、磨損、滑動和斑漬
原因
·不足的過盈
·襯套不夠緊
·由於底剛度和不精確的軸和軸承座造成不充分的表面壓力
防範措施
·檢查配合
·緊固襯套
·重新設計更大的剛度