滚动轴承的基础知识

滚动轴承的基础知识 滚动轴承的最高允许转速通常由允许的工作温度确定 旋转速 度极限是能够不产生烧结 过热 持续运转的经验的速度允许值 轴承的迹象转速因轴承结构尺寸 保持架结构 材料 轴承负荷 润滑方法 包括轴承周围的冷却情况而各异 滚动轴承长寿命的根本条件 使用合适的安装工具 认真负责 地操作以及安装现场的清洁 热力学参考转速和动力学允许转速表现了轴承的高速适应性能 如何提高轴承的允许转速 提高轴承的尺寸精度 旋转精度以 及配合部位的精度 采用的润滑冷却方式 使用特殊形式的保持架 都可以达到 一 轴承游隙 轴承在安装前的游隙与安装后在工作温度下的游隙 工作游隙 是有所不同的 通常 工作游隙小于安装前的游隙 设定轴向游隙时必须考虑热膨胀 二 影响轴承游隙的因素 1 由温度引起的径向游隙的减少 Grt t d D 2 mm 式中 钢的线膨胀系数 0 000011 k 当轴承有热量输入或输出时 它的径向间隙会有更大的变化 当通过轴传入热量或通过轴承座散热时 径向间隙就会减小 如果 由轴承座传入热量或由轴散热 径向间隙就会加大 起动过程短 迅速达到工作转速的轴承 轴承套圈间的温度差比稳定状态时的温 差大 为了避免轴承有害的预负荷和变形 应使轴承缓慢起动或选 择比工作温度下需要的理论有隙更大的轴承有隙 高速轴承游隙 大的原因 2 由过盈配合引起的径向游隙减小 轴承内圈滚道的扩张量可近似取为其配合过盈量的 80 而外圈 的收缩量可大致定为其过盈量的 70 先决条件 实心钢轴 正常 的钢制轴承座 3 滚动轴承运转中的内部游隙的大小 对疲劳寿命 振动 噪 声 温升等轴承性能影响很大 选择轴承内部游隙 对于决定了结 构尺寸的轴承是一项重要研究项目 角接触球轴承的极限转速与接触角有关 接触角大极限转速 低 反之则高 安装角接触球轴承轴与轴承座间不允许发生任何的偏斜 不 然就会对轴承的寿命有严重的影响 球轴承 圆柱滚子轴承的游隙是不可调整的 圆锥滚子轴承 的游隙是可以根据需要进行调整的 三 保持架的主要功能 分离各个滚动件 令工作中摩擦和发热量最小 保持滚动体检距离相等 使载荷平均分配 使可分离轴承和内外圈可相互摆动的轴承的滚动体不致于掉 出 在轴承非承载区引导滚动体 轻材料制成的保持架 以保证其较小的惯性力 轻金属或酚醛 树脂织物 保持架的引导功能 四 英制轴承与公制轴承的区别 英制轴承是按孔径和外径的上公差制造 公制轴承是按孔径和外径的下公差制造 五 轴承润滑基本知识 1 润滑剂的基本功能 A 分离接触表面 减少摩擦 B 散热 使用油润滑 C 防腐蚀 食用油脂润滑可防止灰尘侵入 2 弹性流体动力润滑 EHD 的原理是在轴承接触面间形成一 层油膜 从而控制相邻轴承表面的摩擦和磨损 弹性流体动力 EHD 薄膜的形成取决于轴承表面的弹性变形和润滑剂的流体动力 学特性 EHD 润滑机理的两个重点 A 承载时 接触部位发生弹性变形 B 油膜的流动性使两个接触表面分离 油膜的压力同时使接触 表面变形 3 加脂方法 选好油脂后 应将油脂填入轴承 仔细检查 确保油脂进入滚 子和轴承保持架之间 如用手填 将油脂从轴承保持架的大端挤入 小端 保证油脂分布均匀 加满油脂的轴承在转动时会将多余的油 脂挤出 如果不能及时排泄 在转速较高时 多余油脂的搅动会产 生过热 铁姆肯 TIMKEN 公司的操作手册 详细介绍装配程序和 各种自动的定量加油工具 4 油脂用量 为确保最佳的润滑状态 油脂的用量必须适当 油脂量的计算 是以轴承内的自由体积为基础 V T D2 d2 10 3 cm3 4 3 108 7 M 油脂用量取决于操作条件 A 普通的矿物油脂为 V 的 2 3 B 合成油脂为 V 的 1 3 按 0 9 g cm3 油脂比重估算油脂重量 5 加油周期 应该特别注意轴承油脂的加注 油脂过量会导致过热 烧坏轴 承 确定补加油脂周期需要考虑两个主要因素 操作温度 密封效 果和污染 一般认为温度越高 油脂氧化越快 温度每升高 10 油脂寿命缩短一半 油脂的加注没有通用标准 主要基于系统的密封效果以及经验 通常在每次为非密封型轴承更换滚子和检查时 大约 500 1000 小时 加油 油脂添加量应为最初加入量的十分之一左右 过量添加会导 致发热量上升 如果速度很低 150 rpm 且工作环境粉尘大 建 议在轴承内注满油脂 高速运转时 油脂不能过多 否则会产生过 热 导致润滑脂降解 损坏轴承 润滑油中的水分 不管是溶解的还是游离的 都会给轴承的使 用寿命带来有害的影响 水分能侵蚀轴承 缩短轴承的使用寿命 铁姆肯 TIMKENTIMKEN 轴承在出厂前对轴承内 外圈及间隔环的端 面均标有安装顺序标志 其位置是唯一的 一般推荐在轴承使用一 段时间后 把轴承承载位旋转 90 后继续使用 可以提高使用次数 六 滚动轴承的失效及预防 滚动轴承的失效模式较多 其基本类型可有 磨损 磨粒磨损 点蚀与剥落 微动磨损 胶合 擦伤等 开裂与断裂 内 外圈开 裂 滚动体碎裂 压痕 腐蚀与腐蚀磨损 电蚀以及 旋转爬行 要求过盈配合的内圈或外圈与配合件之间出现的相对运动 不允 许的松动 由于滚动轴承的结构和使用特点 决定了其失效的因素多而复 杂 但是 可归纳为以下几个主要方面 装配不良 过紧 过松 轴线歪斜等 润滑不良 润滑剂选用不当 供给量不当等 严重 过载或冲击 振动 环境条件恶劣 温度过高或过低 磨料侵入 杂散电流的作用等 材质或制造精度不良等 应该指出 对于某一具体轴承而言 其失效常是不止一种模式 不止一种影响因素在起作用 在这种情况下 更要注意分清主次 滚动轴承常见失效模式的特征和原因滚动轴承常见失效模式的特征和原因 模式模式 特特 征征原原 因因 磨磨 粒粒 磨磨 损损 1 1 滚道表面无光泽 滚道表面无光泽 2 2 滚道表面光亮带 滚道表面光亮带 3 3 滚动体磨损痕迹不规则 滚动体磨损痕迹不规则 4 4 滚道 滚动体上与保持架接 滚道 滚动体上与保持架接 触部位磨损触部位磨损 5 5 滚珠保持架磨损 滚珠保持架磨损 6 6 滚道表面和滚动体磨损引起 滚道表面和滚动体磨损引起 的内部松动的内部松动 1 1 轴承中有粗糙研磨物 轴承中有粗糙研磨物 2 2 轴承中有细小研磨物 轴承中有细小研磨物 3 3 研磨物造成的振动 研磨物造成的振动 4 4 有惯性力作用于保持架上 或润 有惯性力作用于保持架上 或润 滑不足滑不足 5 5 内 或外 圈不正 轴承内部有 内 或外 圈不正 轴承内部有 研磨物研磨物 6 6 润滑不良以及过滤不良导致残剩 润滑不良以及过滤不良导致残剩 研磨物研磨物 剥剥 落落 和和 点点 蚀蚀 1 1 环绕整个滚道的剥落环绕整个滚道的剥落 2 2 向心轴承在径向两个相对点 向心轴承在径向两个相对点 上的剥落上的剥落 3 3 仅在滚道表面一侧的剥落 仅在滚道表面一侧的剥落 4 4 在滚子 滚柱 滚道一侧的 在滚子 滚柱 滚道一侧的 剥落剥落 5 5 与滚动体等距离分布的剥落 与滚动体等距离分布的剥落 6 6 转动轴滚道上的倾斜剥落 转动轴滚道上的倾斜剥落 7 7 静止轴滚道上的倾斜剥落 静止轴滚道上的倾斜剥落 8 8 滚动体上的剥落 滚动体上的剥落 9 9 推力轴承滚道上偏心分布的 推力轴承滚道上偏心分布的 点蚀坑点蚀坑 1 1 因过载 内圈膨胀或外圈收缩而 因过载 内圈膨胀或外圈收缩而 使间隙不当 导致扩展型疲劳剥落使间隙不当 导致扩展型疲劳剥落 2 2 装配内 外圈时 因配合件不圆 装配内 外圈时 因配合件不圆 而使内 外全畸变 呈椭圆形 而使内 外全畸变 呈椭圆形 3 3 装配不当或轴向载荷过大 装配不当或轴向载荷过大 4 4 内 外圈不对中 滚柱轴承 内 外圈不对中 滚柱轴承 5 5 伴有光滑压痕时 是由过载压痕 伴有光滑压痕时 是由过载压痕 所致 伴又粗糙压痕时 是由微动磨所致 伴又粗糙压痕时 是由微动磨 损所至损所至 6 6 轴不对中或挠曲 内 外圈不正 轴不对中或挠曲 内 外圈不正 7 7 轴挠曲或内 外圈不正 轴挠曲或内 外圈不正 8 8 强力安装 过载或润滑不良 强力安装 过载或润滑不良 9 9 装配偏心或加载偏心 装配偏心或加载偏心 开开 裂裂 和和 断断 裂裂 1 1 内 外圈上的贯穿裂纹 开 内 外圈上的贯穿裂纹 开 裂 裂 2 2 内 或外 圈内 或外 表 内 或外 圈内 或外 表 面上的轴向裂纹面上的轴向裂纹 3 3 内 外圈上的周向裂纹 内 外圈上的周向裂纹 4 4 内 外圈端面上的径向裂纹 内 外圈端面上的径向裂纹 5 5 转动内 或外 圈端面上的 转动内 或外 圈端面上的 径向裂纹径向裂纹 6 6 滚子轴承座圈上的挡边断裂 滚子轴承座圈上的挡边断裂 7 7 保持架开裂或断开 保持架开裂或断开 1 1 配合太紧 装配面不匀称 轴承 配合太紧 装配面不匀称 轴承 座畸变 如呈椭圆形 座畸变 如呈椭圆形 旋转爬行或 旋转爬行或 微动磨损微动磨损 2 2 旋转爬行或微动磨损旋转爬行或微动磨损 3 3 轴承座畸变 装配面不匀称 过 轴承座畸变 装配面不匀称 过 载载 4 4 由旋转爬行引起的金属粘附所造 由旋转爬行引起的金属粘附所造 成成 5 5 运转期间与轴承座或轴肩碰撞或 运转期间与轴承座或轴肩碰撞或 摩擦摩擦 6 6 挡边上的装配力分布不均匀 装 挡边上的装配力分布不均匀 装 配过程用锤击配过程用锤击 7 7 对于一般轴承 润滑剂不充分 对于一般轴承 润滑剂不充分 速度或惯性力过大 胶合 滚动体断速度或惯性力过大 胶合 滚动体断 裂 不对中 对推力轴承 座圈安装裂 不对中 对推力轴承 座圈安装 偏心或不正 一列滚珠不承受载荷偏心或不正 一列滚珠不承受载荷 压压 痕痕 1 1 滚道与滚动体相应位置上的 滚道与滚动体相应位置上的 光滑压痕光滑压痕 2 2 滚道与滚动体相应位置上的 滚道与滚动体相应位置上的 粗糙压痕粗糙压痕 3 3 滚道上注油槽附近等类似部 滚道上注油槽附近等类似部 位上的压痕位上的压痕 4 4 整个滚动体上的不规则压痕 整个滚动体上的不规则压痕 1 1 静载过大 装配程序不当 锤击 静载过大 装配程序不当 锤击 组装组装 2 2 轴承静止时振动 尤其是磨粒的 轴承静止时振动 尤其是磨粒的 存在存在 3 3 安装滚动体时用力过大 安装滚动体时用力过大 4 4 有研磨产物或外来异物 有研磨产物或外来异物 腐腐 蚀蚀 1 1 滚道与滚动体相应位置上的 滚道与滚动体相应位置上的 局部斑痕或麻点局部斑痕或麻点 2 2 表面上的斑痕或麻点 表面上的斑痕或麻点 1 1 静止时间较长的轴承内有湿气或 静止时间较长的轴承内有湿气或 酸液酸液 2 2 腐蚀性润滑剂或润滑剂中有游离 腐蚀性润滑剂或润滑剂中有游离 水 有湿气 但表面未防护 腐蚀性水 有湿气 但表面未防护 腐蚀性 气氛气氛 电电 蚀蚀 1 1 滚珠磨损轨迹上均匀地分布 滚珠磨损轨迹上均匀地分布 着许多小凹坑着许多小凹坑 2 2 沿滚珠磨损痕迹呈现随机地 沿滚珠磨损痕迹呈现随机地 或带状分布的细小凹坑或带状分布的细小凹坑 1 1 电流连续通过 电流连续通过 2 2 电流间断通过 电流间断通过 微微 动动 磨磨 损损 1 1 在外圈的内 外圆面上 呈 在外圈的内 外圆面上 呈 现有红色或黑色的氧化物斑点 现有红色或黑色的氧化物斑点 其边缘光亮其边缘光亮 2 2 内圈与轴肩接触面上的红色 内圈与轴肩接触面上的红色 氧化物氧化物 3 3 滚道与滚动体相应位置上的 滚道与滚动体相应位置上的 粗糙凹痕粗糙凹痕 1 1 外圈与其配合座面之间接触不良 外圈与其配合座面之间接触不良 有轻微运动或振动有轻微运动或振动 2 2 由于轴挠曲而产生轻微运动 由于轴挠曲而产生轻微运动 3 3 静止轴承的振动 尤其是存在研 静止轴承的振动 尤其是存在研 磨颗粒磨颗粒 胶胶 合 粘合 粘 着 着 1 1 保持架的金属粘着在滚动体 保持架的金属粘着在滚动体 上上 2 2 外圈内孔或外柱面有粘着条 外圈内孔或外柱面有粘着条 痕痕 3 3 座圈端面有粘着条痕 座圈端面有粘着条痕 4 4 在滚道及滚珠或滚柱轴承的 在滚道及滚珠或滚柱轴承的 滚道与滚动体上的轴向粘着痕迹滚道与滚动体上的轴向粘着痕迹 5 5 自位轴承球面滚道上的轴向 自位轴承球面滚道上的轴向 粘着痕迹粘着痕迹 6 6 自位推力轴承球面滚道上的 自位推力轴承球面滚道上的 轴向粘着痕迹轴向粘着痕迹 7 7 滚道 兜孔或滚动体上的边 滚道 兜孔或滚动体上的边 缘条痕缘条痕 8 8 滚子或定位盘断面上的螺旋 滚子或定位盘断面上的螺旋 形粘着条痕形粘着条痕 1 1 滚动体受阻碍 速度太高 润滑 滚动体受阻碍 速度太高 润滑 不良 惯性力大不良 惯性力大 2 2 与内 外圈相配合柱面松动 造 与内 外圈相配合柱面松动 造 成旋转爬行成旋转爬行 3 3 与轴肩或端盖等接触出的旋转爬 与轴肩或端盖等接触出的旋转爬 行行 4 4 带载装配 内外圈在强力装配下 带载装配 内外圈在强力装配下 而相互脱位 在受载时 内外圈间有而相互脱位 在受载时 内外圈间有 轴向位移轴向位移 5 5 承载轴承停止时 轴的角位移 承载轴承停止时 轴的角位移 6 6 空载时轴承的径向位移 不是党 空载时轴承的径向位移 不是党 的装配 润滑不良 与轴承毗联零件的装配 润滑不良 与轴承毗联零件 加工差错加工差错 7 7 润滑不当或载荷小 速度高 润滑不当或载荷小 速度高 8 8 轴向载荷作用下 润滑不良 由 轴向载荷作用下 润滑不良 由