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进口轴承选型指导

进口轴承选择概要

滚动进口轴承的种类、类型及尺寸是多种多样的。为使机械装置发挥出预期的性能,选择最适宜的进口轴承是至关重要的。为选定进口轴承,需要分析诸多要因,从各个角度进行研究、评价有关选择进口轴承的程序,并无特殊规格,但一般顺序如下:

(1)掌握机械装置和进口轴承的使用条件等

(2)明确对进口轴承的要求

(3)选定进口轴承的类型

(4)选定进口轴承配置方式

(5)选定进口轴承尺寸

(6)选定进口轴承规格

(7)选定进口轴承的安装方法

进口轴承的使用条件与环境条件

(1)机械装置的功能与结构

(2)进口轴承的使用部位

(3)进口轴承负荷(大小、方向)

(4)旋转速度

(5)振动、冲击

(6)进口轴承温度(周围温度、温升)

(7)周围气氛(腐蚀性,清洁性,润滑性)

进口轴承配置方式的选择

通常,轴是以两个进口轴承在径向和轴向进行支撑的,此时,将一侧的进口轴承称为固定侧进口轴承,它承受径向和轴向两种负荷,起固定轴与进口轴承箱之间的相对轴向位移的作用。将另一侧称之为自由侧,仅承受径向负荷,轴向可以相对移动,以此解决因温度变化而产生的轴的伸缩部题和安装进口轴承的间隔误差。

对于固定侧进口轴承,需选择可用滚动面在轴向移动(如圆柱滚子进口轴承)或以装配面移动(如向心球进口轴承)的进口轴承。在比较短的轴上,固定侧与自由侧无甚别的情况下,使用只单向固定轴向移动的进口轴承(如向心推力球进口轴承)

分析项目

选择方法

1)进口轴承的安装空间 进口轴承游隙

能容纳于进口轴承安装空间内的进口轴承型

由于设计轴系时注重轴的刚性和强度,因此一般先确定轴径,即进口轴承内径。 但滚动进口轴承有多种尺寸系列和类型,应从中选择最为合适的进口轴承类型。

2)负荷

进口轴承负荷的大小、方向和性质[进口轴承的负荷能力用基本额定负荷表示,其数值载于进口轴承尺寸表]

进口轴承负荷富于变化,如负荷的大小、是否只有径向负荷、轴向负荷是单向还是双向、振动或冲击的程度等等。在考虑了这些因素后,再来选择最为合适的进口轴承类型。一般来说,相同内径的进口轴承的径向负荷能力按下列顺序递增:深沟球进口轴承<角接触球进口轴承<圆柱滚子进口轴承<圆锥滚子进口轴承<调心滚子进口轴承

3)转速

能适应机械转速的进口轴承类型[进口轴承转速的界限值基准用极限转速表示,其数值载于进口轴承尺寸表]

深沟球进口轴承、角接触球进口轴承、圆柱滚子进口轴承

4)旋转精度

具有所需旋转精度的进口轴承类型[进口轴承的尺寸精度和旋转精度已由GB按进口轴承类型标准化了]??

深沟球进口轴承、接触球进口轴承、圆柱滚子进口轴承

5)刚性

能满足机械轴系所需刚性的进口轴承类型[进口轴承承受负荷时,滚动体与滚道的接触部分会产生弹性变形。“高刚性”是指这种弹性变形的变形量较小]

在机床主轴和汽车末级减速装置等部位,在提高轴的刚性的同时,还必须提高进口轴承的刚性。 滚子进口轴承承受负荷生的变形比球进口轴承小。对进口轴承施加预紧(负游隙)可以提高刚性。该方法适用于角接触球进口轴承和圆锥滚子进口轴承。

6)不对中

刚性进口轴承,即深沟球进口轴承和圆柱滚子进口轴承,不能容许任何不对中,或仅能容许非常微小的不对中,除非强加外力。但是,自调心进口轴承,即自调心球进口轴承、球面滚子进口轴承、圆环滚子进口轴承和球面滚子推力进口轴承 ,则能容许因运行负荷造成的不对中,也能够补偿因加工和安装错误产生的初始不对中误差。

7)内圈与外圈的相对倾斜

分析使进口轴承内圈与外圈产生相对倾斜的因素(如负荷引起的轴的挠曲、轴及外壳的精度不良或安装误差),并选择能适应这种使用条件的进口轴承类型。

圆柱滚子进口轴承、圆锥滚子进口轴承、深沟球进口轴承(角接触球进口轴承)、调心滚子进口轴承

8)安装与拆卸

定期检查等的装拆频度及装拆方法

装拆频繁时,使用内圈与外圈可分离的圆柱滚子进口轴承,滚针进口轴承及圆锥滚子进口轴承较为方便。圆锥孔调心球进口轴承及圆锥孔调心滚子进口轴承通过使用紧固件或退卸套可便于装拆。

安静运行噪音控制 带密封件等

进口轴承尺寸的选择

用于某种场合的进口轴承尺寸,可依据其相对于承受负荷的额定负荷以及使用寿命与可靠性等要求进行初选。基本额定动载荷值C和基本静负荷额定值C0,见产品表。

进口轴承结构的选择

机械的类型不一样,进口轴承的使用条件会有差别,对其性能要求也不尽相同,但一般来说,一根轴上使用的进口轴承不少于两个。 而且,为了便于轴向定位,使用时大多将一个进口轴承用作固定端进口轴承,其余则用作自由端进口轴承。下表列出了固定端与自由端进口轴承结构的选择。

内   容

适用的进口轴承型式

固定端进口轴承

用于使进口轴承轴向定位及固定 选用可同时承受径向与轴向负荷的进口轴承

为承受双向轴向负荷,安装时还需要根据轴向负荷的大小考虑相应的强度。

深沟球进口轴承 组合角接触球进口轴承

双列角接触球进口轴承 调心球进口轴承

带挡边圆柱滚子进口轴承(NUP型、NH型)

双列滚子进口轴承 调心滚子进口轴承

自由端进口轴承

用于避让因运转时的温度变化引起的轴的伸缩,以及用于调进口轴承的轴向位置。 宜选用只承受径向负荷且内圈与外圈可分离的进口轴承。

使用非分离进口轴承时,外圈与外壳之间一般采用间隙配合,以便轴伸缩时连同进口轴承一起做轴向避让。

分离型

圆柱滚子进口轴承

(NUP型、NH型)

非分离型

深沟球进口轴承 组合角接触球进口轴承 (背面组合)

双列角接触球进口轴承

调心球进口轴承

双列圆锥滚子进口轴承(3700)型

调心滚子进口轴承

不分固定端与自由端时

在进口轴承间距小、轴伸缩的影响不大时,将可承受轴向负荷的两个角接触球进口轴承或圆锥滚子进口轴承等正面或背面配置使用。

用螺母或垫片调安装后的轴向游隙。

深沟球进口轴承  角接触球进口轴承

调心球进口轴承  圆柱滚子进口轴承

(NJ型、NF型)

圆锥滚子进口轴承 调心滚子进口轴承

用于立轴时

固定端选用可同时承受径向负荷与轴向负荷的进口轴承。轴向负荷的进口轴承轴向负荷较大时,将推力进口轴承与向心进口轴承并用。

同样自由端选用只可承受径向负荷的进口轴承,以避让轴的伸缩。

固定端

组合角接触球进口轴承(背面组合)

双列圆锥滚子进口轴承(37000型)

推力进口轴承与向心进口轴承并用

进口轴承的极限转速&参考转速(额定转速)

进口轴承的转速主要受到进口轴承内部的摩擦发热引起的温升的限制,当转速超过某一界限后,进口轴承会因烧伤等而不能继续旋转。进口轴承的极限转速是指不产生导致烧伤的摩擦发热并可连续旋转的界限值。因此,进口轴承的极限转速取决于进口轴承的类型、尺寸和精度以及润滑方式、润滑剂的质和量、保持架的材料和型式、负荷条件等各种因素。各类进口轴承采用脂润滑及油润滑(油浴润滑)时的极限转速分别载于各进口轴承尺寸表,其数值表示标准设计的进口轴承在一般负荷条件(C/P>=13,Fa/Fr<=0.25左右)下旋转时转速的界限值。另外,润滑剂根据其种类和牌号的不同,也可能虽优于其他性能但不适用于高速旋转。

极限转速的修正

负荷条件C/P<13(即当量动负荷P超过基本额定动负荷C的8%左右),或承受的合成负荷中的轴向负荷超过径向负荷的25%时,要用下式对极限转速进行修正。

na=f1*f2*n

带密封圈球进口轴承的极限转速

带接触式密封圈(RS型)球进口轴承的极限转速受到密封圈接触面线速度的限制,允许线速度取决于密封圈的橡胶材质。

高速旋转注意事项

(1)使用精密进口轴承

(2)分析进口轴承内部游隙(考虑温升产生的进口轴承内部游隙减少量)

(3)分析保持架的材料的型式(对于高速旋转,适合采用铜合金或酚醛树脂切制保持架。另外也有适用于高速旋转的合成树脂成型保持架)

(4)分析润滑方式(采用适用于高速旋转的循环润滑、喷射润滑、油雾润滑和油气润滑等润滑方式)

进口轴承的摩擦系数(参考)

M=uPd/2

摩擦系数u受进口轴承型式、进口轴承负荷、转速、润滑方式等的影响较大,一般条件下稳定旋转时的摩擦系数参考值如表1所示。对于滑动进口轴承,一般u=0.01-0.02,有时也达0.1-0.2。

各类进口轴承的摩擦系数

轴 承 型 式

摩 擦 系 数 μ

深沟球进口轴承

0.0010-0.0015

角接触球进口轴承

0.0012-0.0020

调心球进口轴承

圆柱滚子进口轴承

0.0008-0.0012

满装型滚针进口轴承

0.0025-0.0035

带保持架滚针进口轴承

0.0020-0.0030

圆锥滚子进口轴承

0.0017-0.0025

调心滚子进口轴承

0.0020-0.0025

推力球进口轴承

0.0010-0.0015

推力调心滚子进口轴承

0.0020-0.0025