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轴 承 基 础 知 识 山东嘉瑞动力装备有限公司 技术（主管）工程师 王勇杰,一、轴承的功能：,轴承基础知识,减少摩擦 承受负荷 传动导向,远古时代的轴承,远古时代轴承的复原图,轴承的工作原理,直尺,铅笔,轴承的工作原理,轴承负荷,径向负荷,联合负荷,轴向负荷,轴承分类：,滑动轴承：面接触（无数个点的点接触） 适用于极高速、极低速（负荷大） 轴是悬浮的，油压很重要 。 滚动轴承：球轴承：点接触：轻载高速； 滚子轴承：线接触：重载高速；,滚动轴承的基本组成（四大件）：,1、外 圈 2、滚动体 3、保持架 4、内 圈,轴承的术语,内径,内径表面,外径表面,外径,用游标卡尺粗略测量轴承内径,用游标卡尺粗略测量轴承外径,用游标卡尺粗略测量轴承宽度（注意测量手法）,游标卡尺粗略读数：34-35毫米之间，偏近35,滚动轴承类型：,1、按照承受负荷的方向： 径向轴承：主要承受径向负荷； 推力轴承：只承受轴向负荷。,轴承承受轴向负荷的能力：,接触角： a0 Fa 0 a 0 Fa 0 amax 90 Fa Famax,Fa,Fr,2、按照滚动体的形状：,球面滚子 (非对称形),圆锥滚子,球面滚子 (对称形),滚针,圆柱滚子,滚珠,球轴承类型,双列角 接触球 轴承 (DRACBB),四点角 接触球 轴承 (FPACBB),单列深沟球轴承 (DGBB),单列角接触球轴承 (SRACB),自调心球轴承 (SABB),深沟,角接触,自调心,径向负荷 轴向负荷 速度 允许 承载能力 承载能力 能力 偏心,球轴承的性能,单列深沟球轴承,可承受径向、轴向和联合负荷 推力负荷限制是额定径向负荷的25% 有防止污染的防护罩或密封设计 可承受轻微的偏心现象 10弧分(1/6度),自调心球轴承,单列角接触球轴承构成,接触角的变化,负荷能力,角接触球轴承的常用排列,单列,串联,背对背,面对面,轴向游隙 CA 小于常规距离的轴向游隙 CB 常规轴向游隙 CC 大于常规距离的轴向游隙,轴向预负荷 GA 轻型预负荷 GB 中型预负荷 GC 重型预负荷,单列角接触球轴承,轴承预负荷、弹簧负荷,加载弹簧的面对面布局,加载弹簧的背对背布局,风机轴定位端,双列角接触球轴承,32 A, 33 A,32 E, 33 E,52 A, 53 A, 54 A,52 E, 53 E,四点接触球轴承 (QJ轴承),螺杆式压缩机定位端,四点角接触球轴承的命名,例如：QJ 217 N2MA/C3 QJ - 四点角接触球轴承 (0)2 - 轻型轴承；（宽度）直径系列 17 - *5得到毫米单位的内径数据 ，不包括内径尺寸小于20毫米的应用 N2 外圈中配有防旋转凹槽(2) MA 黄铜保持架 C3 大于普通轴向游隙 其他相关后缀： TN9 尼龙6.6保持架（加固的玻璃纤维制成）,滚子轴承类型,CARB轴承,球面滚子推力轴承,圆柱滚子轴承,球面滚子轴承,圆锥滚子轴承,圆柱滚子轴承的构成,非固定,半固定,全固定,非固定,圆柱滚子轴承的命名,类型,圆柱滚子轴承,系列,列数 N = 单列 NN = 双列 NNN = 三列,内径,满滚子园柱滚子轴承,精密圆柱滚子轴承,圆锥滚子轴承的系列设计,单列轴承,双列轴承,四列轴承,背对背排列 名称后缀 DB,面对面布排列 名称后缀 DF,TDO 配置,TDI 配置,TQO 配置,TQI 配置,轴向和径向负荷影响,QR = 外部径向负荷 QA = 内部产生的轴向负荷,球面滚子轴承（调心滚子轴承）,可以承受偏心，而不影响使用寿命,轴变形,轴承座变形,倾斜,偏移,VA 405,抗振动轴承,VA 405 设计,SKF VA405 设计: 抗振动 高承载力 耐磨损 低运行温度,例如：22217 CCK/C3W33 2 双列球面滚子轴承 22 宽度和直径系列 17 -*5得到内径在20毫米到480毫米之间的毫米单位内径数据 CC 无法兰内圈，冲压钢保持架设计 K - 1:12圆锥内孔 C3 大于普通轴向游隙 W33 外圈中间有润滑槽和三个小孔 其他相关后缀： E 优化设计的新版本 (省略W33),球面滚子轴承的命名,球面滚子推力轴承,球面滚子推力轴承,类型,球面滚子推力轴承,系列,内径,CARB滚子轴承能力,可适应偏心的情况使用 从而延长了使用寿命 允许轴向位移 减小了内部摩擦 具更高径向负荷承载能力 提高可靠性,CARB 可在以下条件下运行,正常,轴弯曲,不对中,轴向位移,滚动轴承类型的选择：,1）可容空间； 2）负荷（径向Fr、轴向Fa、复合载荷Fr+Fa）； 3）对中误差； 4）精度； 5）转速； 6）支撑刚度和安装要求； 7）公差、游隙要求等等。,轴承保持架：,1、保持架作用： 1）防止滚动体间的直接接触以减少 摩擦和产生热量； 2）滚动体作导向； 3）提供润滑空间； 4）在安装或卸装可避免滚动体散个 。,2、保持架材料：,尼龙保持架,窗式冲压钢保持架,黄铜保持架,保持架类型：,运行温度 +120 C,尼龙保持架,窗式冲压钢保持架,+,强度极高,+,适合与循环油润滑相关的超高速运转,相对（非常） 昂贵,极高的防震抗加速性能,+,窗式黄铜保持架,保持架被引导类型：,1）内引导保持架： 即保持架靠近内圈。 2）外引导保持架： 即保持架靠近外圈。 3）滚动体引导保持架： 即保持架“悬空”， 只接触滚动体。,密封结构：防护罩（铁盖）。注：不带盖叫开式。,非接触式密封（胶盖）,接触式密封（胶盖）,轴承的精度：滚动轴承是一种精密产品,1,有多大?,人的一根头发,0,06 毫米,标准,高精度轴承,精密轴承,普通,6,5,4,2,公差级别,0/-15 m,0/-12 m,0/-9 m,0/-7 m,0/-2,5 m,100,灰尘杂质对轴承的影响：沙粒的（莫氏）硬度比轴承高，轴承划伤处容易损坏并扩展 金刚石10 刚玉8 沙粒7.5 锉刀7 轴承钢6.5 钢保持架4.5 铜保持架3.5 石墨1,循环疲劳的概念 滚动体与滚道接触区域的周期性微小弹性变形 擀饼效应：滚动体相当于擀面杖，内圈或外圈相当于饼，轴或轴承座相当于案板 最大应力在表面的下层约0.5毫米 疲劳剥落的概念：麻点、起层、扩展 轴承寿命公式L10=(C/P)3 式中：L10-轴承90%可靠性时的寿命（百万转） C-轴承额定动负荷（kN) P-轴承所受当量动负荷(kN),冲击能量对轴承的损害 冲击能量概念举例：钉木板 振动及共振对轴承的损害 安装时敲击过重对轴承的损害,轴承生产环境的苛刻要求 装配车间全封闭洁净要求，20摄氏度加减1度 不准听到明显的轴承碰撞声音 即：无尘、无声、无温度变化 轴承关键尺寸及精度100%检验,精度等级应用于： (a) 外部尺寸（互换性） (b) 运行准确性,相对的精度等级,径向游隙,轴向游隙,轴承的内部游隙,十、轴承内部游隙：,内部游隙：C1: 小于C2游隙 C2: 小于常规游隙 CN:常规游隙 C3: 大于常规游隙 C4: 大于C3游隙 C5: 大于C4游隙,轴承内部游隙（原始游隙）、安装后游隙、运行游隙,e.g. 一个6210 /C3球轴承的径向内部游隙为 18 - 36 m （微米）或0.0007” - 0.0014”,冷,热,减小的 径向游隙,扩张,压缩,轴承游隙,轴承游隙与寿命关系,在实验室状况下，轻微的负间隙时，轴承的寿命最高，但如果轴承安装配合及温度状况不确定，总是推荐选用较大游隙。 （宁稍大勿过小）,轴承游隙,游隙变化引起的负荷分布,负荷承载能力表示 为基本额定动载荷,轴承负荷承载能力,1、调心（球面）滚子轴承；2、圆锥轴承；3、圆柱滚子轴承 4、角接触球轴承；5、深沟球轴承；6、调心球轴承,油润滑速度级别,油脂润滑速度级别,r/min,轴承相对极限转速之比较,八、轴承材料：（内外圈和滚动体）,1、整体淬硬钢：马氏体硬化/贝氏体硬化 碳铬钢：包含约1%的碳和1.5%的铬 2、表面淬硬钢： 铬镍合金钢 ：包含约0.15%的碳 锰铬合金钢,轴承的热处理,优点,贝氏硬化 结构坚固 自动尺寸稳定性 压缩剩余表面压力,表面硬化 表面坚硬、内质柔软 可防止裂纹的产生 最高的压缩剩余 表面压力,马氏硬化 成本低 可使用固定器件减少形变,缺点,贝氏硬化 比马氏硬化的成本稍高 硬度级别较低,表面硬化 时间消耗较大、成本较高,马氏硬化 表面裂纹蔓延的风险最高,轴承的使用位置选择： 轴承使用位置一般分：定位端和浮动端 深沟球轴承为定位端，圆柱滚子为浮动端,轴承的使用位置选择： 左端不加挡圈为浮动端（外径小间隙配合） 右端加挡圈为定位端,九、滚动轴承代号举例,十、决定轴承自身寿命的三大因素,1、材料（要点：真空冶炼纯净钢） 2、热处理（要点：真空热处理、按规定换油） 3、精度（要点：用设备Cpk及工艺保证）,轴承自身技术质量因素 1、设计（优化设计，一般用E表示） 2、材料（真空脱气钢或纯净钢，耐疲劳） 3、热处理（真空或保护气氛防止脱碳。定期检测换油，保证硬度均匀。整体或表面渗碳）。 4、精度（尺寸、旋转）。 5、外观（裂纹、凹坑、划伤、锈蚀等）。 6、包装（内包装材料、密封及防碰隔离。外包装材料、方式、标志、完好）。,轴承非自身技术质量问题 1、存储运输（摔碰伤、锈蚀）。 2、设备设计制造（配合面精度差、结构不合理、环境不合理：高温、腐蚀性、防尘防水较差）。 3、设备磨损（配合轴表面或轴承座孔表面磨损）。 4、轴承选型（结构或游隙不合适、功能不对）。 5、安装及拆卸（方式方法：造成磕碰伤污染及加热不均等，工具选用等）。 6、维护保养（润滑选型及添加方式周期等）。,有关轴承常见问题问答 一、问：为什么轴承会生锈？怎样防止轴承生锈？ 答：因为轴承是由轴承钢制造的，而轴承钢自身不具备防锈功能，只要轴承钢直接接触到空气中的氧分子和水分子就会在表面产生电化学反应，从而产生锈蚀（氧化铁）。因此需要用防锈剂来防锈。,防锈剂一般分为两种：防锈油和气相防锈剂。防锈油一般直接涂满轴承的所有表面，即使打开包装，在一定时间内也不会生锈。而气相防锈剂一般涂在塑料包装袋或包装纸的内侧。轴承只有在包装状态下才能受到气相防锈剂的保护。一旦离开包装或包装有破损就容易生锈。因此储存和运输轴承要注意防潮，在使用之前不要过早拆卸包装。,轴承外径表面有严重锈蚀,二、问：为什么轴承会产生异响和噪声？ 答：导致轴承会产生异响和噪音的因素很多，一般主要由以下几个因素造成： 1、有杂质异物进入轴承内部，当轴承运转时杂质异物会垫在滚动体和滚道之间，影响转动的平稳性，从而产生异响和噪音。因轴承出厂之前经过严格清洗，这主要是：装配之前和装配过程中有脏东西污染造成的；润滑油脂不清洁所造成的；轴承内部生锈造成的。,2、滚动体和滚道上面有磕碰伤。轴承制造时滚动体和滚道表面都经过超精加工粗糙度极低（光洁度极高）。轴承在搬运过程中有跌落，或在安装过程中有敲击现象就会使轴承的滚动体与滚道相碰撞，而产生磕碰伤。当轴承旋转时处就会引起滚动体波动，从而产生异响和噪音。,3、由于安装轴尺寸过大、不圆、配合面垫有铁屑毛刺等异物使安装游隙大小不均匀，整个圆周或局部有轻微过盈现象或使内圈产生椭圆，导致转动不平稳，有异响和噪音产生。同样，外圈安装不好产生椭圆也会出现上述现象。,4、有带防尘盖或密封圈的轴承，如果在安装过程中不慎将防尘盖或密封圈碰变形，在轴承内部就会与保持架相接触，在运行过程中这种接触就会摩擦产生异常声音。 如果密封轴承存放时间过长，其中润滑脂发干，用手旋转时可能会听到异常声音。,5、有些新轴承，由于缺少润滑油，用手旋转时可能会听到异常声音，这是因为轴承滚动体与保持架之间轻微碰撞产生的。这时正常的，加上润滑剂声音会自动消失或减为极弱。,三、问：为什么轴承会沿外圈或内圈横截面断裂？ 答：有三方面的原因： 1、轴承内圈或外圈配合过松，轴承在转动过程中内圈或外圈有蠕动现象，蠕动变形会使轴承沿截面方向产生疲劳（伴随噪音产生），疲劳一定时间会产生裂纹，最终导致断裂。,2、轴承内圈配合过紧，导致轴承内圈沿圆周方向拉应力过大，当轴承在旋转情况下，在有外部冲击力作用（或多或少不可避免）下导致局部应力集中叠加。使轴承产生裂纹（伴随噪音产生），经进一步扩展最终导致断裂。 3、动平衡不好。由于动平衡不好导致轴承偏重端横截表面的一个局部区域循环应力最大，此处疲劳最快（伴随噪音产生），疲劳一定时间会产生裂纹，最终导致断裂。 4、极个别的新轴承有摔裂现象。,轴承外径表面有裂纹,轴承内滚道表面有裂纹及严重疲劳剥落现象,轴表面有蠕动磨损现象,轴承内圈有横断裂纹现象,轴承内径表面有蠕动腐蚀现象,四、问：轴承为什么会烧毁或抱死？ 答：1、轴承游隙选择不当。例如：应该选用C3组游隙而实际选用了普通组游隙。由于轴承工作时会不断累积热量，轴径与内圈及滚动体都会膨胀，外圈因为散热条件好膨胀相对较小，总的来说轴承游隙变小了，甚至出现了较大的负游隙。此时，滚动体与滚道之间的压应力增大，润滑状况下降，会出现边界润滑现象甚至阿会出现局部钢对钢的干摩擦，于是温度继续上升，润滑脂中的基础油逐渐挥发，如此恶性循环导致轴承过热烧毁，滚动体退火变成蓝黑颜色，这时轴承摩擦力剧增滚动体出现停转挤坏保持架使轴承抱死。,2、轴承座孔尺寸偏差过小或轴的尺寸偏差过大，挤压轴承套圈变形使得游隙变小。从而产生烧毁抱死现象。 3、轴承外径与轴承座孔之间或轴承内径与轴表面之间垫有异物，如铁屑、毛刺、砂粒、棉线等。也会挤压轴承变形使得游隙变小。从而产生烧毁抱死现象。 4、润滑脂选用不当造成的。例如考虑轴承速度要用n.dm值确定等。,钢球因高温而烧变颜色及保持架严重损坏,轴承抱死高温烧结,轴承抱死高温烧结,五、问：销售轴承时有关技术方面应注意那些事项？ 1、招标书中有关技术方面的资料必须完整：包括品牌、轴承型号（全部）、技术图纸（至少与轴承直接有关的部分）、特殊技术要求等。或有照片、示意图等信息。然后双方销售及技术人员反复进行确认直至准确无误。 2、需要品牌替换的必须提供原品牌、型号等基本数据，以及希望所替代的品牌。然后双方销售及技术人员反复进行确认直至准确无误。,3、销售产品时，必须提醒客户外包装上印的厂商网站即为产品说明，在安装使用之前必须认真阅读，如有疑问及时与技术中心的技术工程师联系。 4、制定相应售前、售中和售后服务计划，以便有所准备、及时服务、减少后患。,六、客户比较关注哪几个常见技术问题 1、包装标志差异。（条形码、INA黑绿颜色等） 2、产品标志差异。（钢印、激光、腐蚀打印方式） 3、外观差异（酸洗痕迹、抛丸处理）。 4、异常声音。（清洁度、磕碰伤、润滑、打滑等） 5、温度升高。（负荷、游隙、润滑、污染） 6、轴承烧坏抱住。（颜色变黑，保持架断裂等） （注：应尽量提高可信度。证书、渠道、库存量等）,七、轴承技术资料查询有哪几种方式 1、品牌厂家标准样本和型录。 2、品牌专业轴承网站（;; /mount；（需要注册）可打印给客户， www.lin