軸 承 知 識

軸 承 知 識

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軸承最常用的表面淬硬鋼。通過一定深度的表面滲碳淬火，使表面硬度達到相當于淬透鋼所能獲得的硬度。

4.2.3耐高溫軸承鋼

一般來說，滾動軸承運行溫度可高達125℃。若運行溫度高于此值，軸承需經特殊熱處理（穩定性處理），防止由于結構變化而導致的尺寸變化超過允許范圍。但是，軸承并不需要在高于所需運行溫度條件下穩定。運行溫度超過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

運行過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、含氧量少質量好。加上采用了恰當的熱處理，使軸承的滾動疲勞壽命顯著提高。

4.2保持架材料

保持架主要是用來使滾動體保持分隔，以防止相鄰滾動體的直接接觸，使軸承的摩擦和發熱保持在最低溫度。對分離型軸承，也可用來保持滾動體不致脫落。在有些軸承中，如滾針軸承或推力圓柱滾子軸承中，還可用來引導滾動體。在脂潤滑軸承中，保持架還可以起到儲備潤滑脂的作用，借以改善軸承的潤滑。

滾動軸承保持架所受機械應力來自摩擦力、應變力和慣性力。另外還受到某些潤滑劑、潤滑添加劑及其老化生成物、有機溶劑、冷卻液（鹵化烴、氨）等化學反應的影響。因此，設計和選擇保持架材料對保持架性能及軸承運行可靠性都是至關重要的。

根據保持架工藝特點不同，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；車制實體保持架多采用鋼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標準保持架

每一系列不同尺寸的軸承均規定了一種保持架結構為該類型軸承用的標準型結構。這種保持架已經使用證實性能良好，可以適用于大多數的應用場合。由于對產品性能、成本及應用場合的要求不同，在某一系列中，較大軸承的標準保持架和較小軸承的標準保持架設計不同。

在軸承尺寸表格前的文字說明部分，已列入標準保持架的資料，及可能采用的其它保持架的資料。

4.2.2鋼質保持架

這種保持架強度較高，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、調心滾子軸承及大多數圓錐滾子軸承。

在大型軸承中，若黃銅保持架會產生季節性斷裂時，一般采用機加工鋼質保持架。為提高滑移性和耐磨性，一些機加工鋼質保持架經過滲碳達到表面淬硬。

鋼質保持架的運行溫度可達300℃，一般不受滾動軸承的礦物油基或含堿油基潤滑劑及有機溶劑的影響，但遇水會生銹。

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，大多數黃銅保持架是由鑄件或鍛件機加工而成。

黃銅保持架不能用于300℃以上的溫度。它不受大多數常用潤滑劑的影響，包括合成油和脂。可以用一般有機溶液清洗，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型的軸承，如雙列深溝球軸承、調心球軸承、角接觸球軸承、調心滾子軸承及圓柱滾子軸承等，采用經熱穩定、具有良好的強度和彈性的玻璃纖維增強的尼龍66材料模壓成形的保持架。由于尼龍在經潤滑的鋼材表面時具有良好的滑移性，以及保持架與滾動體接觸面加工光滑，保持架所產生的摩擦大為減少。因此，軸承的發熱和摩擦可達到較低程度。制造保持架的注塑工藝能滿足特殊的設計要求。尼龍保持架可在缺油條件下保持良好的運行性能，使軸承在這種惡劣條件下能連續運行相當時間，不會很快發生抱死或進一步的損壞。

使用具有尼龍保持架的軸承時，須對尼龍材料的運行溫度及其抗潤滑劑腐蝕性能加以注意。對用作軸承潤滑的機油和潤滑脂，在低于表15所列運行溫度數值時，保持架性能不會受影響。若超過允許運行溫度，保持架材料會老化。保持架過熱時間越長，老化過程越快。

尼龍保持架的運行溫度允許短暫高于推薦使用溫度，但不應高于推薦使用溫度20℃，且短暫超溫應分散在較長的低運行溫度中，還要注意潤滑劑能否承受該短暫超溫。若運行溫度恒為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，因為低于此溫度時，尼龍會失去彈性。

在室溫下且接觸時間較短時，一般用于清潔滾動軸承的有機溶劑如白節油、氯仿或稀釋堿液不會影響保持架的性能。制冷設備中所用的氟利昂或氨對尼龍無侵蝕作用。在真空條件下，由于脫水，尼龍保持架會變脆。各類常用保持架結構與材料、優缺點、適用工況對比見表16。

表15　玻璃纖維增強尼龍66保持架使用不同潤滑劑時的允許運行溫度

表16　各類常用保持架結構與材料、優缺點、適用工況對比

5　配合與游隙

5.1軸承配合

5.1.1配合的重要性

配合意在將滾動軸承的內圈及外圈固定在軸或軸承箱上，當其承受載荷時，使套圈和軸或軸承箱配合面不發生徑向、軸向及旋轉方向的相對運動。這種相對運動將使配合面上發生磨損、摩擦腐蝕或摩擦裂紋等，造成軸承、軸及軸承箱的損傷，進而磨損粉末混入軸承內部，成為導致運轉不良、異常發熱和振動等的原因。

因此，一般在軸承的配合上，重要的是給予承受載荷旋轉的套圈適合的過盈量，將套圈固定在軸或外殼上，防止產生相對運動。另外，通常可以不給承受靜止載荷的套圈過盈量，根據使用條件、安裝、拆卸的難易，不給予內圈外圈過盈量進行配合。這種情況下，針對預料產生的相對運動配合面，采取潤滑或其它措施。

5.1.2配合的選擇

5.1.2.1配合

滾動軸承的內徑尺寸和外徑尺寸是按標準公差制造的，軸承內圈與軸、外圈與座孔的配合松緊程度只能通過控制軸頸的公差和座孔的公差來實現。軸承內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。滾動軸承常用的配合如圖28所示。

圖28　滾動軸承的常用配合

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

5.1.2.2載荷性質

選擇配合首先應考慮載荷向量相對套圈的旋轉情況。按照合成徑向載荷向量相對于套圈的旋轉情況，套圈所承受的載荷可分為：固定載荷、旋轉載荷和擺動載荷，如圖29所示。

圖29　軸承承受固定載荷、旋轉載荷和擺動載荷示意圖

（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域所承受，并傳至軸或軸承座的相應局部，這種載荷稱為固定載荷。其特點是合成徑向載荷向量與套圈相對靜止。承受固定載荷的套圈可選用較松的配合。

（2）旋轉載荷

作用于套圈上的合成徑向載荷沿滾道圓周方向旋轉，依次由各個部位所承受，這種載荷稱為旋轉載荷。其特點是全面徑向載荷向量相對于套圈旋轉。

承受旋轉載荷的套圈應選緊配合。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動，軸承選用較硬材料和表面粗糙較高時，承受旋轉載荷的套圈也可選用較松的配合。

（3）擺動載荷

作用于套圈上的合成徑向載荷方向不定，這種載荷情況稱為擺動載荷或不定方向載荷。其特點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域內擺動，為滾道一定區域所承受；或作用于軸承上的載荷是沖擊載荷、振動載荷，其方向、數值經常變動的載荷。

承受擺動載荷的軸承內、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盈量取決于載荷的大小，較重的載荷采用較大的過盈量，較輕的載荷采用較小的過盈量。適當將當量徑向載荷P分為“輕”、“正常”、“重”載荷三種情況，其與軸承的額定載荷C的關系列于表17，供選擇軸和座孔公差帶時參考。

5.1.2.4軸和外殼孔公差帶的選擇

根據載荷的大小和性質，對軸和外殼孔的公差帶規定在表18～表20內。

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，直接影響產品的使用性能，如耐磨性，抗腐蝕性和配合性質等。為此，合理規定軸和外殼孔的形位公差和提出配合表面的粗糙度要求，對于穩定配合性質，提高過盈配合的聯結強度至關重要。

表19　安裝向心軸承和角接觸軸承的外殼孔公差帶

注：（1）凡對精度有較高要求的場合，應用選用標準公差P6、N6、M6、K6、J6和H6分別代替P7、N7、M7、K7、 J7和H7，并應同時選用整體式外殼。

（2）對于輕合金外殼應選擇比鋼或鑄鐵外殼較緊的配合。

表20　安裝推力球軸承的軸公差帶和外殼孔公差帶

圖30　軸和外殼配合表面粗糙度及形位公差

軸和外殼的配合表面粗糙度及形位公差見圖30和表19～表20。

表19　配合表面的粗糙度

表20　軸和外殼孔的形位公差

5.1.2.3配合公差

為了保證軸承正常工作，軸承的軸和外殼孔之間必須根據軸承運轉條件，選取松緊程度適當的配合。其常用的配合公差可按表21～表28選取。英制系列圓錐滾子軸承與軸、外殼的配合公差可按表29～表32選取。

表21　P0 級精度　軸承與軸的配合

表21　P0 級精度軸承與軸的配合（續）

表22　P0 精度軸承與外殼的配合

表22　P0 精度軸承與外殼的配合（續）

表23　P6 級精度軸承與軸的配合

表23　P6 級精度軸承與軸的配合（續）

表24　P6 精度軸承與外殼的配合

表24　P6 精度軸承與外殼的配合（續）

表25　P5級精度軸承與軸的配合

表26　P5級精度軸承與外殼的配合

表27　P4級精度軸承與軸的配合 μm

表28　P4級精度軸承與外殼的配合 μm

表29　CL4、CL2級精度軸承與軸的配合 μm

表30　CL4、CL2級精度軸承與外殼的配合 μm

表31　CL3、CL0級精度軸承與軸的配合 μm

表32　CL3、CL0級精度軸承與外殼的配合 μm