軸承熱裝法應(yīng)用以及加熱溫度計(jì)算研究

張建軍

摘要： 文章在對三種軸承安裝的方法進(jìn)行介紹之后，重點(diǎn)介紹采用熱裝法進(jìn)行軸承安裝的實(shí)際應(yīng)用情況和控制要點(diǎn)，并且以實(shí)例來研究軸承熱裝法應(yīng)用中的加熱溫度計(jì)算和確定方式，以供參考。

關(guān)鍵詞： 軸承安裝;熱裝法;加熱溫度

引言

軸承安裝是軸承使用壽命中的關(guān)鍵階段之一。如果未能運(yùn)用正確的方法和工具安裝軸承，那么軸承的使用壽命便會(huì)縮短。所有過早出現(xiàn)的軸承失效中，約有16%是由于軸承安裝不當(dāng)或使用錯(cuò)誤的安裝技術(shù)和安裝方案所引起的。因此，軸承安裝的正確與否，將直接影響到軸承的安裝精度、安裝后的使用性能以及使用壽命等。因此，選擇正確的安裝方法，并按照所選的安裝方法，并嚴(yán)格執(zhí)行安裝標(biāo)準(zhǔn)等，就十分的重要。

軸承安裝方法綜述

傳統(tǒng)的軸承安裝方式主要按照不同的軸承結(jié)構(gòu)、尺寸以及不同的軸承部件的配合性質(zhì)而分為以下幾種方法。

壓入法

針對軸承安裝中其內(nèi)圈和軸屬于緊配合的類型，而且其外圈與軸承座的內(nèi)孔的配合比較輕松，也就是具有比較小的過盈量，此時(shí)在將軸承向軸上進(jìn)行安裝時(shí)則可以采用壓入法。也就是使用壓力機(jī)來將軸承安裝在軸承，然后使用壓力機(jī)將上述軸和軸承整體裝到軸承座內(nèi)孔中。在上述軸承壓入過程中，需要將軟金屬制作的墊作為裝配套管墊在軸承內(nèi)圈的斷面上。如果出現(xiàn)上述情況相反的情況，則可以先采用壓入法將軸承外圈壓入到軸承座孔中，然后所使用的上述裝配套管的直徑需要在軸承座孔的直徑以內(nèi)。如果出現(xiàn)第三種情況，也就是上述二者都屬于緊配合的類型，則需要對軸承外圈和內(nèi)圈進(jìn)行同時(shí)壓入安裝，所使用的裝配套管則需要滿足都軸承的內(nèi)外圈的斷面都起到壓緊的作用。

熱裝配法

此種方法就是通過熱膨脹的原理對軸承或軸承座進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)其緊配合方式的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變?yōu)樗膳浜系姆绞絹斫档洼S承的安裝難度。此種方法比較適合具有較大過盈量的軸承安裝，主要的方法就是在油箱中進(jìn)行軸承或者是軸承套管的加熱，通常加熱到80～100℃之后將其向軸上進(jìn)行快速安裝，在安裝并冷卻之后再進(jìn)行軸向的調(diào)節(jié)。此方法也可以應(yīng)用軸承加熱器來進(jìn)行加熱。此外，針對軸承外圈與軸承座屬于緊配合的類型，如果軸承座的材質(zhì)也為金屬，也可以采用上述方法來對軸承座進(jìn)行加熱。在采用上述方法進(jìn)行軸承加熱時(shí)，主要是通過鉤子吊著軸承放入油箱中進(jìn)行加熱，同時(shí)還要使用測溫儀對油溫進(jìn)行測量和控制，避免其溫度超過100℃而導(dǎo)致回火效應(yīng)并降低套圈的硬度。同時(shí)還要在使用加熱器加熱軸承時(shí)避免出現(xiàn)水濺到軸承上而導(dǎo)致炸裂等問題。

推力軸承的安裝

推力軸承通常是采取過渡配合的方式與軸進(jìn)行連接，同時(shí)會(huì)采用間隙配合的方式來與軸承座孔進(jìn)行配合。針對此情況，則只需要在軸上進(jìn)行雙向推力軸承中軸線的固定，然后通過軸的旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行軸承的安裝，這樣就可以滿足軸承與軸的配合為過盈配合及其外圈與軸承座孔的配合滿足間隙配合的要求。

軸承熱裝法應(yīng)用

正如前文所述，此種方法是比較常用的方法，所采用的原理為熱膨脹的原理，主要是通過對緊配合向松配合的轉(zhuǎn)變來降低軸承安裝難度。

在軸承安裝時(shí)，一般當(dāng)軸承的內(nèi)徑大于70mm，或是配合過盈較大的時(shí)候，采用加熱法。加熱法需要控制的就是加熱的溫度，一般要將軸承加熱至80℃，最高到120℃。超過120℃ 可能會(huì)導(dǎo)致軸承發(fā)生退火的現(xiàn)象，從而使套圈的硬度與精度的降低，進(jìn)而導(dǎo)致軸承損壞。如果軸承是自帶密封的，加熱溫度不可以超過90℃。以上只是軸承熱裝時(shí)的加熱溫度的范圍，為了更好的保證安裝效果，在實(shí)際加熱安裝中，應(yīng)根據(jù)軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸和配合精度的要求、環(huán)境溫度等計(jì)算出安裝所需的實(shí)際溫度。在加熱裝配軸承時(shí)，選用電加熱的方法是最理想的，如軸承加熱器，其加熱溫度均勻，加熱溫度易控制等特點(diǎn)，可以有效的保證軸承安裝的精度。其次，也可選擇通過加熱油而加熱軸承，但絕不允許使用明火加熱軸承或軸承座。用油加熱時(shí)，溫度要控制好，油箱中必須有溫度計(jì)，或時(shí)刻用測溫槍測量油的溫度，油的加熱溫度不要超過100℃，以防止發(fā)生回火現(xiàn)象損壞軸承，放在油箱中加熱的軸承必須懸浮在油箱中。再次，絕不允許使用明火加熱軸承或軸承座。只有控制升高溫度在低溫回火以下才不會(huì)產(chǎn)生回火現(xiàn)象，而直接加熱是不可以控制溫度升高了多少的，所以在用明火對軸承進(jìn)行加熱時(shí)，很容易產(chǎn)生回火現(xiàn)象導(dǎo)致軸承損壞。

由此可見，在軸承熱裝時(shí)，加熱溫度的控制就顯得格外重要，所以，在軸承熱裝時(shí)，必須控制好軸承的加熱溫度。

軸承熱裝法加熱溫度的確定

過盈量的確定

在軸承安裝時(shí)，首先要按照公式4.1確定過盈量。

δ=d/25×0.04 （4.1）

式中 δ-安裝時(shí)的過盈量，單位為mm;d-軸的公稱直徑或軸承內(nèi)徑，以mm計(jì)。

其中軸的公稱直徑或軸承內(nèi)徑（d）可以根據(jù)軸承號、軸的設(shè)計(jì)圖紙或軸承生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)參數(shù)獲得，進(jìn)而計(jì)算出過盈量。當(dāng)安裝的軸承確定后，那么安裝時(shí)軸承的安裝過盈量就是一個(gè)定值。

加熱溫度的計(jì)算

加熱溫度可以根據(jù)加熱溫度的計(jì)算公式4.2計(jì)算出。

T=（δ-δTmax-δ0）/a·d+t0 （4.2）

式中，δTmax-配合種類的最大配合過盈量;

δ0- 熱裝時(shí)表面摩擦所需的最小間隙，一般取公稱直徑的二級精度配合的最小間隙，也可查表選取;

t0- 熱裝時(shí)的周圍環(huán)境溫度，用測溫槍就可以確定;

d- 軸的公稱直徑或軸承的內(nèi)徑;

a- 零件（此處主要指軸承）加熱或冷卻時(shí)的線膨脹系數(shù)。

實(shí)例分析

計(jì)算SKF軸承23238 CC/W33，熱裝時(shí)的加熱溫度。根據(jù)軸承代碼可知，軸承內(nèi)徑為38mm×5=190mm，軸承安裝在軸上，軸的公稱直徑d=190mm。同時(shí)，也可計(jì)算出過盈量，將d=190mm帶入公式δ=d/25×0.04中，δ=d/25×0.04=190/25×0.04=0.304mm;

取軸的精度等級為m6，查公差表可知，上偏差為0.046，下偏差為0.017，孔的下偏差為0.06，上偏差為0.13，由此可以計(jì)算出孔的最小極限尺寸為190.06mm，軸的最大極限尺寸為190.046mm，由此可得最大過盈量δTmax=190.06–190.046=0.014mm;最小間隙δ0由表1可知，δ0=0.090mm;假設(shè)當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度t0=25℃，由以上可知a=12.5×10–6（1/℃）;將以上各值帶入公式中：

T=（δ-δTmax-δ0）/a·d+t0=（0.304–0.014–0.090）/12.5×10–6×190+25=109℃

計(jì)算出的加熱溫度符合軸承加熱溫度范圍，也就是說，在該軸承熱裝時(shí)，加熱溫度到109℃為宜。

結(jié)語

軸承安裝方法是否得當(dāng)會(huì)直接影響軸承的壽命，在目前比較常用的壓入法、熱裝配法以及推力軸承的安裝方法。針對其中比較常用的熱裝配法，在實(shí)際應(yīng)用中重點(diǎn)就是要做好對加熱溫度的控制。這就需要在計(jì)算過盈量之后，按照公式來計(jì)算加熱溫度，保證其滿足軸承加熱溫度的范圍要求，確保軸承安裝質(zhì)量，延長其使用壽命。

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