轴承应用和维护

轴承的应用与维护 滚动轴承 滚动轴承是一种通用性很强 标准化 系列化程度很高的基础元件 由于各种机械有着不同的工作条件 因此对轴承的承载能力 结构和使用性能等方面都提出了各种不同的要求 为此滚动轴承就需要有各种各样的结构 轴承的基本功能 承受负荷 传递负荷辅助作用轴支撑轴定位 滚动轴承最基本的结构是由以下四件组成 1 内圈2 外圈3 滚动体4 保持架 轴承零件在轴承中的作用 1 内圈通常与轴是紧配合 并与轴一起旋转 2 外圈通常与轴承座或机械部件的壳体配合 起支撑作用 轴承零件在轴承中的作用 滚动体借助保持架均匀的排列在内 外圈之间 它的行状 大小和数量直接决定轴承的承载能力 保持架将滚动体均匀的分隔开 引导其在正确的轨道上运动 推力轴承 在推力轴承中 与轴紧配合旋转的称为轴圈 与轴承座或机械部件的壳体配合起支撑作用的称为座圈 滚动体有球 圆锥滚子 圆柱滚子 滚针和球面滚子等 保持架 保持架将滚动体均匀的分隔开 引导其在正确的轨道上运动 改善轴承内部载荷的分配和润滑性能 保持架的功能 防止与滚动元件的直接接触 使摩擦和热量生成降到最低引导滚动体提供润滑空间在安装或卸装可分离设计的轴承时 固定滚动元件 保持架材料 保持架类型 尼龙保持架 窗式冲压钢保持架 黄铜保持架 尼龙保持架 运行温度 120 C 窗式冲压钢保持架 窗式黄铜保持架 强度极高 极高的防震抗加速性能 适合与循环油润滑相关的超高速运转 相对 非常 昂贵 保持架类型 特殊使用的轴承 为了适用于某些特殊的使用要求 有的轴承会增加或减少一些零件 减少的零件 如无内圈 无外圈 既无内圈又无外圈 增加的零件 如带防尘盖 密封圈及安装调整用的紧定套等 密封结构 防护罩 非接触式密封 RZ 接触式唇型密封 RS1 滚动轴承的外型尺寸 滚动轴承的外型尺寸通常是指轴承的内径尺寸 d 外径尺寸 D 和宽度尺寸 B 滚动轴承的外型尺寸已经标准化因而具有通用性 便于安装 拆卸和维修 轴承术语 内径 外径 内径表面 外径表面 轴承负荷 滚子和球的滚道接触 轴承组成 深沟球轴承 密封件滚动元件内环外环保持架密封件 型号系统的使用方法 轴承类型 径向轴承 宽度 B T 推力轴承 高度 H 外径 D 轴承尺寸d 5 30毫米的镗孔直径 后缀 密封件和防护罩 Z RZ 2Z NU 2RZ NR RS 2RS 轴承类型的型号 圆柱滚子轴承 NU NJ NUP N NU HJ NJ HJ 滚动体的类型 负荷承载能力 负荷承载能力表示为基本额定动载荷 相对极限速度之比较 油脂润滑速度级别 油润滑速度级别 滚动轴承是一种精密产品 高精度轴承 精密轴承 普通 标准 PA9APA9B P6 P5SP P4AUP 公差级别 0 15 m 0 12 m 0 9 m 0 7 m 0 2 5 m 有多大 人的一根头发 1 0 06毫米 滚动轴承的游隙 滚动轴承的游隙分为径向游隙和轴向游隙 径向游隙 在无载荷时 当一个套圈固定不动 另一个套圈相对于固定套圈沿径向由一个极端位置到另一个极端位置的移动量 轴向游隙 在无载荷时 当一个套圈固定不动 另一个套圈相对于固定套圈沿轴向由一个极端位置到另一个极端位置的移动量 内部游隙 径向游隙 轴向游隙 滚动轴承的游隙 滚动轴承的游隙又有原始游隙 安装游隙 工作游隙之分 原始游隙 轴承在未安装前的游隙 安装游隙 轴承安装后的游隙 工作游隙 轴承在实际运转条件下的游隙 轴承游隙的基本知识 C1 小于C2游隙C2 小于常规游隙 CN C0 常规游隙 一般不标出 C3 大于常规游隙 标准 C4 大于C3游隙C5 大于C4游隙例如 一个6210 C3球轴承的径向内部游隙为18 36 m 微米 滚动轴承的游隙 续 原始游隙在SKF产品型录中均有规定 由于过盈配合的关系 安装游隙小于原始游隙 轴承在工作时因内 外圈温度差使安装游隙减少 而工作载荷的作用使滚动体和套圈产生弹性变形又使游隙增大 使用经验表明 一般情况下 工作游隙总是大于安装游隙 为了获得满意的工作性能 最重要的是选择适宜的工作游隙 滚动轴承游隙的选择 选择适宜的轴承游隙 可以使载荷在滚动体之间分布合理 能限制轴和外壳在轴向和径向的位移以保证轴的旋转精度 使轴承在要求的温度下能正常工作 减少轴承在工作时的振动和噪音 由此可见 轴承游隙对轴承的寿命 温升 振动和噪音有很大影响 滚动轴承游隙的选择 在选择轴承的游隙时 除应考虑轴承的工作条件 如载荷 转速 温度等 和对轴承使用要求 如摩擦力矩 振动和噪音 旋转精度等 之外 还应考虑以下几点 过赢配合安装时内圈的膨胀和外圈的收缩导致游隙的减小 在运转温度下 轴承内 外圈的温度差及相关零件的热膨胀导致游隙的变化 轴和外壳的材料因膨胀系数的不同导致游隙的减小或增大 滚动轴承游隙的选择 续 使用经验表明 对于球轴承最适宜的工作游隙近似于零 对于滚子轴承最适宜的状况应保持少量的工作游隙 在要求支撑刚性良好的部件中 也可有一定数值的预紧 预负荷与游隙 内部预负荷及游隙对轴承寿命的影响 预负荷 游隙 相对寿命基本级别L10 温度对轴承游隙的影响 内部径向游隙 游隙范围C1游隙小于C2C2游隙小于常规游隙C3游隙大于常规游隙C4游隙大于C3C5游隙大于C4 减小的径向游隙 冷 热 压缩 扩张 由于游隙变化引起的负荷分布 径向游隙与轴向游隙的关系 由径向游隙与轴向游隙的对应关系可以看出 当径向游隙增大时 轴向游隙也随之增大 反之亦然 对于向心轴承 通常测量径向游隙 对于成对安装的角接触轴承 成对安装的圆锥滚子轴承 双列角接触轴承 四点接触球轴承等 其轴向游隙更为重要 关于SKF的型号 基本型号表示 产品类型 标准设计 尺寸 其它设计 变化 轴承组件 特殊轴承的类型 基本型号表示 补充型号表示 后缀 密封件和防护罩 Z 2Z 后缀 密封件和防护罩 ZR 2RZ 后缀 密封件和防护罩 RS 2RS 后缀 密封件和防护罩 NU NR 不同密封件的特性 应用防护罩密封件需要2Z2RZ2RS1低摩擦 扭矩高速 能力保留 润滑脂排除 灰尘排除 分水低 高取决于 取决于 运行温度润滑脂 润滑脂 橡胶混合物 优 良 中 差 圆锥孔的后缀 后缀K 后缀K30 锥体1 12 锥体1 30 SKF轴承的公差 ISO公差 ABEC公差 SKF公差 RHP NSK公差 P01常规P0 P63P6P6 P55P5P5 P47SPP4P4A P29UPP2PA9A 相对精度等级 ABECISOSKFRHPFAGFAFNIRNTN1N N N N N N 36P6P6P6MP655P5EP5P5P5 B574P4EP7P4MMP4 B79 2 PA9EP9T9MMXB9 P4AEP7 9HG 精度等级应用于 a 外部尺寸 互换性 b 运行准确性 精度等级 精度等级 美国与世界的等级设定ABECISO1普通3P65P57P49P3一般来说 轴承的精度级别不超过配合精度的一级以上如配合不良的部件 即使采用更高精度的轴承也没有好处 配合与尺寸公差 滚动轴承的内 外径尺寸公差已经国际标准化 为达到干涉或间隙配合 可在ISO公差系统中选取适当的轴和轴承箱的尺寸公差 配合与尺寸公差 轴承在运行时的检验 听 通过对轴承在运转时的声音来判断是否正常 噪音和异响 摸 通过对轴承在运转时的温升来判断是否正常 发热和振动 看 通过对轴承在运转时的观察来判断是否正常 剥落和变色 状态监测 通过仪器快速简便的检查轴承及设备的状态 维修类型 反应型运行直到失效出现再修理预防型定期检查并更换预测型状态监控积极型精确维护 平衡与对中根本原因失效分析改进措施和完善过程 识别需要更换的轴承 若知道设备寿命即将到期 可以在出现故障前进行更换检查设备上所用轴承的铭牌 ABMA 检查应用记录 轴承的型号及制造商 或与制造商联系 识别需要更换的轴承 在拆卸轴承后 在内 外圈的端面寻找相关型号 有时型号标注在外径表面上 获得完整的零件号和制造商名称 若以上方法都无效 测量轴承的安装尺寸 测量并记录轴承内 外径和宽度 注意将量尺设置为公制尺寸 当与供应商联系时使用目录获得正确的轴承类型 轴和轴承座的配合 一般用于拆卸 检验 修理 若需要 和更换的需求 机械师和设计者在检查 重建或指定新的配件时联系SKF应用工程SKF标准 相配合零件中至少80 以上保持为金属与金属间的接触 新型OEM匹配率95 正确配合的重要性 间隙过大的配合轴承与相配合的零件间出现相对运动 结果 产生热量磨损蠕动腐蚀污点擦痕滚道破裂过紧配合造成内部游隙的减小结果增高了运行温度 出现滚道破裂 提高了安装所需外力 检查配合的真实性 拆卸下轴承记录轴承内 外径的配合状况检查是否有蠕动腐蚀棕红或黑色轴承内 外圈是否出现腐蚀或擦伤在滚道内是否有极小的金属颗粒与空气结合是否有形成锈蚀技术上称为蠕动腐蚀 安装准备 配合类型举例 间隙配合 干涉配合 过渡配合 轴承座 轴 无效的修理 将轴承粘合到轴上轴向侧面卡紧在轴上滚花或刻痕在受磨损的轴承箱内添塞垫片以上的方法不能保证轴承与轴 或轴承箱的正确配合 有效的修理 金属喷涂电镀轴上配环氧树脂粘合在轴上镶套或加工轴头紧急情况 焊接后并磨削多数有效的修理都要求对零件进行机械加工以达到适合的尺寸 安装和拆卸 拉拔器安装工具加热器 注油设备测量仪器润滑剂 开始工作前的注意事项 拆卸目的 防止损坏轴或轴承座 保留轴承以进行重新安装或重新加工 重新加工 一般用于外径大于250毫米轴承保留用于失效分析的零件 有效拆卸的准备 拆卸程序 使用拉拔器对干涉零件 一般为内圈 施加拉出力 若不能接触到内圈 拉动外圈 对中拉拔器 冲压轴 若事先未对中 施加作用力时旋转拉拔器 拆卸程序 若使用压力配件对轴承圈施加拉力 轴承仍可使用 每次拆卸都不可能只使用单一的拉拔器 轴承的拆卸可能提供更好的途径来接触内圈 拆卸工具 拉拔器爪式拉拔器液压拉拔器专用拉拔器 拉拔器爪式拉拔器液压拉拔器专用拉拔器 拆卸方法 拉拔器优点对接合组件无损害安全 易操作缺点一般不能在外圈上拉拔可能损坏轴承 拆卸方法 焊枪优点快速几乎人人配备缺点危险存在轴损坏的风险可使失效分析极难或不能进行 拆卸方法 磨光机优点快速几乎人人配备缺点危险存在轴损坏的风险花费时间产生颗粒污染可增加失效分析的难度 拆卸方法 液压拆卸一般需要预先的轴准备 寻找轴端的小孔 可在直孔或圆锥孔上进行可使用较大的力 小心进行检查液压装置是否泄漏 拆卸方法 液压辅助工具优点快速简便仅需要一个液压泵对轴承无损害对轴无损害缺点不常用 OEM不经常使用增加了准备带有沟和沟槽轴的成本 拆卸 故障排除 使用正确的拉拔器不能拆下轴承可能的原因压力配件过大过度腐蚀轴承和轴已经熔为一体解决方法将拉拔器留在原位 然后施加压力尝试轻击拉拔器的末端进行油渗透轻度加热 拆卸 故障排除 适合于气割的打磨卸下外圈 保持架和滚子使用切割轮切开内圈的3 4使用凿子凿裂碎裂过程可能导致碎屑的飞出 穿好防护服将产生颗粒污染 拆卸 故障排除 气割 可以进行轻微加热 不可熔化 燃烧目的为在轴膨胀前使轴承在轴上稍稍伸展也可去除少量腐蚀使用防护服轴承还不能卸下 可能已 焊入 轴中送至维修站进行修理使用注意事项 使用气割卸下轴承可导致 轴弯曲相关组件失去热处理性能 拆卸深沟球轴承 拆卸干涉配合的外圈 压力机 拉拔器系列 使用轴承拉拔器 外部 内部 盲孔 展开 加紧 施加拉力 拉拔内圈 拉拔外圈 复杂应用的拉拔器 用于盲孔轴乘座的小型拉拔器 弹簧控制爪式拉拔器 圆锥轴颈或轴套的拆卸 加热法拆卸轴承 仅用于CRB轴承内圈的装拆 小 中尺寸 加热铝环中等尺寸 D80 170 可调整型EAZ中等到大型尺寸 紧配合 n6 固定型EAZ 拆卸力度 安装准备 安装准备 清洁并检查包装损坏的轴承 不必清洁新的轴承除非使用合成润滑或其他特殊的异物 若必要可擦拭轴承孔和外径并在此加润滑油 在装配轴承之前 检查润滑剂 使用哪种安装方法 机械或加热安装 机械安装可使用以下工具完成 冲击驱动器螺母和扳手心轴压力机液压辅助工具加热安装使轴承和接合组件的温差达到最小值为100 F 轴承装配工具 机械安装可在轴承基座上使用轻度润滑 重量为5 10 使用支持带有压力配合圈的接触工具可获得最佳效果 轴承冷装配 轴承装配工具 钩形扳手 冲击扳手 压力装配 现场装配 格外小心 自调心球轴承的紧定套安装 检查游隙 导向装置 对中检查 大型轴承的安装 轮毂内装配 冷安装 轮毂内装配 锥体装配 轮毂内装配 安装螺母 轮毂内装配 检查游隙 轮毂内装配 轴向游隙 旋转轴上的装配 配合 严禁捶击 热安装 感应式加热法的原理 使用加热器安装轴承 加热安装 在外径超过100毫米 轴超过50毫米 的轴承上使用超过150 F的环境温度即可轴承环将以每英寸轴直径扩展0 001英寸的比例膨胀 加热安装 永远不要将轴承的温度加热到120 C以上 密封件可能烧或出现裂痕抗腐蚀合成物可能会氧化加盖轴承中的润滑脂可能分离或氧化轴承材料发生相变 无法收缩到原来的尺寸将轴承保持在轴肩上当热传递发生时轴承可能改变位置 加热安装 磁性感应 加热安装 电加热盘优点 温度可控 清洁 若加盖 适用于大量的小型轴承缺点 加热时间长电热炉优点 温度可控 清洁器 统一加热缺点 不干净 成本高 加热时间长 加热安装 高温油浴 优点 统一加热缺点 较脏乱轴承污染加热时间长存在人体健康危险存在火灾危险温度控制不准确 确保油具备大于125 C的闪点 不建议使用的加热方法 气焊优点轴承制造商可销售更多的轴承速度快缺点存在损坏轴承和轴的潜在危险火焰直接与轴承接触是不允许没有温度控制功能存在火灾危险存在人体健康危险 感应加热法原理 感应式加热器的选择 便携式感应式加热器 小型感应式加热器 液压注油方法 液压螺母原理 使用紧定套的液压安装 使用紧定套的液压拆卸 进行准确驱动的设备 安装后期程序 使用锁定装置 如锁定螺母 或卡环等 进行建议的滑脂润滑若安装不能立即进行 覆盖并密封总成 运输 对电机 总成 进行包装以防止污染轴应捆绑固定以防止运输中造成摩擦腐蚀的损坏 液压驱动法 零位 起始位置 终点位置 进行准确驱动的设备 进行准确驱动的程序需要三件设备 配有校准压力表的液压泵带有千分表正确大小和型号的液压螺母 液压式安装 首次润滑 润滑不当占轴承提前失效原因的36 润滑不当包括以下三种类型 填充量错误 过多过少润滑脂的选型错误 性能质量达不到要求不能适应实际的应用需要污染 杂质混入润滑脂中操作不当 例如工作环境脏污 典型的润滑错误 过量填充问题 填充量过多 人们认为为防止油脂的泄露而应多填充一些 错误的填充量 导致热量增加 摩擦增加 从而润滑失效SKF的润滑脂填充量 开放式轴承填充空间的100 对于轴承座填充空间的30 脏污环境 填充空间的50 最初的轴承润滑 对于开式轴承 100 填充 对于轴承座 当在轴承的两侧位置填充时 约填空间的40 当在轴承的外圈位置填充时 约填空间的20 二次润滑所需的填充量的计算 当在轴承的两侧位置填充时Gp 0 005DB当通过轴承的内圈或外圈位置填充时Gp 0 002DB 油润滑系统 油浴润滑循环油润滑油雾润滑系统 静态油填充的建议 轴承的安装步骤 熟悉图纸 轴承的型号 配合形式等 确认安装方法 对小 中 大轴承采取冷装 热装或液压安装 准备相应的轴承安装工具 轴承安装现场的清洁 检测轴和轴承座的尺寸并记