軸承知識(shí)

2016-09-16 08:56:12

哈爾濱軸承 2016年1期

軸承知識(shí)

4.2.2表面淬硬鋼（接上期）

含碳量約為0.15%的鉻鎳合金鋼和錳鉻合金鋼是滾動(dòng)軸承最常用的表面淬硬鋼。通過(guò)一定深度的表面滲碳淬火，使表面硬度達(dá)到相當(dāng)于淬透鋼所能獲得的硬度。

4.2.3耐高溫軸承鋼

一般來(lái)說(shuō)，滾動(dòng)軸承運(yùn)行溫度可高達(dá)125℃。若運(yùn)行溫度高于此值，軸承需經(jīng)特殊熱處理（穩(wěn)定性處理），防止由于結(jié)構(gòu)變化而導(dǎo)致的尺寸變化超過(guò)允許范圍。但是，軸承并不需要在高于所需運(yùn)行溫度條件下穩(wěn)定。運(yùn)行溫度超過(guò)300℃的軸承，需要用具有高耐熱性的特殊鋼。

4.2.4耐腐蝕軸承鋼

運(yùn)行過(guò)程中需接觸腐蝕媒介的軸承，常使用鉻鋼或鉻/鉬不銹鋼。由于這些鋼硬度稍低，因此，只有整個(gè)表面研磨的十分光澤，及在安裝中不碰傷損壞，軸承才有可能耐腐蝕。

采用了真空脫氣軸承鋼，所使用的材料潔凈度高、含氧量少質(zhì)量好。加上采用了恰當(dāng)?shù)臒崽幚恚馆S承的滾動(dòng)疲勞壽命顯著提高。

4.2保持架材料

保持架主要是用來(lái)使?jié)L動(dòng)體保持分隔，以防止相鄰滾動(dòng)體的直接接觸，使軸承的摩擦和發(fā)熱保持在最低溫度。對(duì)分離型軸承，也可用來(lái)保持滾動(dòng)體不致脫落。在有些軸承中，如滾針軸承或推力圓柱滾子軸承中，還可用來(lái)引導(dǎo)滾動(dòng)體。在脂潤(rùn)滑軸承中，保持架還可以起到儲(chǔ)備潤(rùn)滑脂的作用，借以改善軸承的潤(rùn)滑。

滾動(dòng)軸承保持架所受機(jī)械應(yīng)力來(lái)自摩擦力、應(yīng)變力和慣性力。另外還受到某些潤(rùn)滑劑、潤(rùn)滑添加劑及其老化生成物、有機(jī)溶劑、冷卻液（鹵化烴、氨）等化學(xué)反應(yīng)的影響。因此，設(shè)計(jì)和選擇保持架材料對(duì)保持架性能及軸承運(yùn)行可靠性都是至關(guān)重要的。

根據(jù)保持架工藝特點(diǎn)不同，采用的材料主要有：各種沖壓保持架多采用鋼制和黃銅板材；車(chē)制實(shí)體保持架多采用鋼30、黃銅Hpb59-1、青銅、鋁合金及酚醛膠布管等。此外，還有粉末冶金及尼龍等。

4.2.1標(biāo)準(zhǔn)保持架

每一系列不同尺寸的軸承均規(guī)定了一種保持架結(jié)構(gòu)為該類(lèi)型軸承用的標(biāo)準(zhǔn)型結(jié)構(gòu)。這種保持架已經(jīng)使用證實(shí)性能良好，可以適用于大多數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合。由于對(duì)產(chǎn)品性能、成本及應(yīng)用場(chǎng)合的要求不同，在某一系列中，較大軸承的標(biāo)準(zhǔn)保持架和較小軸承的標(biāo)準(zhǔn)保持架設(shè)計(jì)不同。

在軸承尺寸表格前的文字說(shuō)明部分，已列入標(biāo)準(zhǔn)保持架的資料，及可能采用的其它保持架的資料。

4.2.2鋼質(zhì)保持架

這種保持架強(qiáng)度較高，重量較輕。為了減少磨損，保持架一般需要作淬硬和表面處理，多適用于深溝球軸承、調(diào)心滾子軸承及大多數(shù)圓錐滾子軸承。

在大型軸承中，若黃銅保持架會(huì)產(chǎn)生季節(jié)性斷裂時(shí)，一般采用機(jī)加工鋼質(zhì)保持架。為提高滑移性和耐磨性，一些機(jī)加工鋼質(zhì)保持架經(jīng)過(guò)滲碳達(dá)到表面淬硬。

鋼質(zhì)保持架的運(yùn)行溫度可達(dá)300℃，一般不受滾動(dòng)軸承的礦物油基或含堿油基潤(rùn)滑劑及有機(jī)溶劑的影響，但遇水會(huì)生銹。

4.2.3黃銅保持架

沖壓黃銅保持架僅用于小型和中型尺寸軸承，大多數(shù)黃銅保持架是由鑄件或鍛件機(jī)加工而成。

黃銅保持架不能用于300℃以上的溫度。它不受大多數(shù)常用潤(rùn)滑劑的影響，包括合成油和脂?？梢杂靡话阌袡C(jī)溶液清洗，但不要使用稀堿液。

4.2.4尼龍保持架

小型或中型尺寸的某些類(lèi)型的軸承，如雙列深溝球軸承、調(diào)心球軸承、角接觸球軸承、調(diào)心滾子軸承及圓柱滾子軸承等，采用經(jīng)熱穩(wěn)定、具有良好的強(qiáng)度和彈性的玻璃纖維增強(qiáng)的尼龍66材料模壓成形的保持架。由于尼龍?jiān)诮?jīng)潤(rùn)滑的鋼材表面時(shí)具有良好的滑移性，以及保持架與滾動(dòng)體接觸面加工光滑，保持架所產(chǎn)生的摩擦大為減少。因此，軸承的發(fā)熱和摩擦可達(dá)到較低程度。制造保持架的注塑工藝能滿足特殊的設(shè)計(jì)要求。尼龍保持架可在缺油條件下保持良好的運(yùn)行性能，使軸承在這種惡劣條件下能連續(xù)運(yùn)行相當(dāng)時(shí)間，不會(huì)很快發(fā)生抱死或進(jìn)一步的損壞。

使用具有尼龍保持架的軸承時(shí)，須對(duì)尼龍材料的運(yùn)行溫度及其抗?jié)櫥瑒└g性能加以注意。對(duì)用作軸承潤(rùn)滑的機(jī)油和潤(rùn)滑脂，在低于表15所列運(yùn)行溫度數(shù)值時(shí)，保持架性能不會(huì)受影響。若超過(guò)允許運(yùn)行溫度，保持架材料會(huì)老化。保持架過(guò)熱時(shí)間越長(zhǎng)，老化過(guò)程越快。

尼龍保持架的運(yùn)行溫度允許短暫高于推薦使用溫度，但不應(yīng)高于推薦使用溫度20℃，且短暫超溫應(yīng)分散在較長(zhǎng)的低運(yùn)行溫度中，還要注意潤(rùn)滑劑能否承受該短暫超溫。若運(yùn)行溫度恒為120℃以上，則須使用有金屬保持架的軸承。尼龍保持架也不宜用于-40℃以下的溫度，因?yàn)榈陀诖藴囟葧r(shí)，尼龍會(huì)失去彈性。

在室溫下且接觸時(shí)間較短時(shí)，一般用于清潔滾動(dòng)軸承的有機(jī)溶劑如白節(jié)油、氯仿或稀釋堿液不會(huì)影響保持架的性能。制冷設(shè)備中所用的氟利昂或氨對(duì)尼龍無(wú)侵蝕作用。在真空條件下，由于脫水，尼龍保持架會(huì)變脆。各類(lèi)常用保持架結(jié)構(gòu)與材料、優(yōu)缺點(diǎn)、適用工況對(duì)比見(jiàn)表16。

表15　玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66保持架使用不同潤(rùn)滑劑時(shí)的允許運(yùn)行溫度

表16　各類(lèi)常用保持架結(jié)構(gòu)與材料、優(yōu)缺點(diǎn)、適用工況對(duì)比

5　配合與游隙

5.1軸承配合

5.1.1配合的重要性

配合意在將滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈及外圈固定在軸或軸承箱上，當(dāng)其承受載荷時(shí)，使套圈和軸或軸承箱配合面不發(fā)生徑向、軸向及旋轉(zhuǎn)方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)將使配合面上發(fā)生磨損、摩擦腐蝕或摩擦裂紋等，造成軸承、軸及軸承箱的損傷，進(jìn)而磨損粉末混入軸承內(nèi)部，成為導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)不良、異常發(fā)熱和振動(dòng)等的原因。

因此，一般在軸承的配合上，重要的是給予承受載荷旋轉(zhuǎn)的套圈適合的過(guò)盈量，將套圈固定在軸或外殼上，防止產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。另外，通?？梢圆唤o承受靜止載荷的套圈過(guò)盈量，根據(jù)使用條件、安裝、拆卸的難易，不給予內(nèi)圈外圈過(guò)盈量進(jìn)行配合。這種情況下，針對(duì)預(yù)料產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)配合面，采取潤(rùn)滑或其它措施。

5.1.2配合的選擇

5.1.2.1配合

滾動(dòng)軸承的內(nèi)徑尺寸和外徑尺寸是按標(biāo)準(zhǔn)公差制造的，軸承內(nèi)圈與軸、外圈與座孔的配合松緊程度只能通過(guò)控制軸頸的公差和座孔的公差來(lái)實(shí)現(xiàn)。軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，軸承外圈與座孔的配合采用基軸制。滾動(dòng)軸承常用的配合如圖28所示。

圖28　滾動(dòng)軸承的常用配合

正確選擇配合，必須知道軸承的實(shí)際載荷條件、工作溫度及其它要求，是很困難的事情。因此，多數(shù)情況是根據(jù)機(jī)器使用情況選擇配合的。

5.1.2.2載荷性質(zhì)

選擇配合首先應(yīng)考慮載荷向量相對(duì)套圈的旋轉(zhuǎn)情況。按照合成徑向載荷向量相對(duì)于套圈的旋轉(zhuǎn)情況，套圈所承受的載荷可分為：固定載荷、旋轉(zhuǎn)載荷和擺動(dòng)載荷，如圖29所示。

圖29　軸承承受固定載荷、旋轉(zhuǎn)載荷和擺動(dòng)載荷示意圖

（1）固定載荷

作用于套圈上的合成徑向載荷，由套圈滾道的局部區(qū)域所承受，并傳至軸或軸承座的相應(yīng)局部，這種載荷稱(chēng)為固定載荷。其特點(diǎn)是合成徑向載荷向量與套圈相對(duì)靜止。承受固定載荷的套圈可選用較松的配合。

（2）旋轉(zhuǎn)載荷

作用于套圈上的合成徑向載荷沿滾道圓周方向旋轉(zhuǎn)，依次由各個(gè)部位所承受，這種載荷稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)載荷。其特點(diǎn)是全面徑向載荷向量相對(duì)于套圈旋轉(zhuǎn)。

承受旋轉(zhuǎn)載荷的套圈應(yīng)選緊配合。在特殊情況下，如載荷很輕，或在重載荷作用下套圈僅偶爾低速轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承選用較硬材料和表面粗糙較高時(shí)，承受旋轉(zhuǎn)載荷的套圈也可選用較松的配合。

（3）擺動(dòng)載荷

作用于套圈上的合成徑向載荷方向不定，這種載荷情況稱(chēng)為擺動(dòng)載荷或不定方向載荷。其特點(diǎn)是作用于套圈上的合成徑向載荷向量在套圈滾道的一定區(qū)域內(nèi)擺動(dòng)，為滾道一定區(qū)域所承受；或作用于軸承上的載荷是沖擊載荷、振動(dòng)載荷，其方向、數(shù)值經(jīng)常變動(dòng)的載荷。

承受擺動(dòng)載荷的軸承內(nèi)、外套圈與軸、軸承座孔的配合都是采用緊配合。

5.1.2.3載荷大小

套圈與軸或外殼間的過(guò)盈量取決于載荷的大小，較重的載荷采用較大的過(guò)盈量，較輕的載荷采用較小的過(guò)盈量。適當(dāng)將當(dāng)量徑向載荷P分為“輕”、“正?！?、“重”載荷三種情況，其與軸承的額定載荷C的關(guān)系列于表17，供選擇軸和座孔公差帶時(shí)參考。

5.1.2.4軸和外殼孔公差帶的選擇

根據(jù)載荷的大小和性質(zhì)，對(duì)軸和外殼孔的公差帶規(guī)定在表18～表20內(nèi)。

5.1.2.5配合表面的粗糙度和形位公差

表17　徑向載荷P與額定載荷C的關(guān)系

表18　安裝向心軸承和角接觸軸承的軸公差帶

配合表面的粗糙度和形位公差，直接影響產(chǎn)品的使用性能，如耐磨性，抗腐蝕性和配合性質(zhì)等。為此，合理規(guī)定軸和外殼孔的形位公差和提出配合表面的粗糙度要求，對(duì)于穩(wěn)定配合性質(zhì)，提高過(guò)盈配合的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度至關(guān)重要。