精密滚动轴承装配与调整资料.ppt

陈明炜 精密滚动轴承装配与调整 培训要求 了解滚动轴承的磨损形式与更换原则了解预加负荷的目的与方法掌握定向装配的要点与方法 一 滚动轴承的结构 内圈 外圈 滚动体 保持架 内圈 含铬合金钢 装配在轴上与轴一起转动 外圈 含铬合金钢 装配在轴承座或机械部件壳体中 起固定支承作用 滚动体 含铬合金钢 在内 外圈的滚道中中滚动 各种滚子形状 保持架 低碳钢或有色金属或塑料 将滚动体均匀隔开 改善轴承内部负荷分配 疲劳剥落非自然剥落磨损破裂腐蚀其它损伤 二 滚动轴承的损伤 轴承工作表面因滚动疲劳引起鳞片状的剥落 1 疲劳剥落 滚动轴承工作时 滚动体与内外圈受交变负荷滚动体与内外圈接触面积小 接触应力很大 在交变接触应力多次反复作用下 金属会发生疲劳开始 在应力集中的部位产生微小裂纹 由于润滑油的作用和金属的腐蚀 裂纹逐渐扩大 最终表层金属产生剥落 形成类似麻点的小凹坑 由人为因素引起的发生在轴承使用中期或早期的剥落 2 非自然剥落 轴承类型选择不当引起的剥落在有较大轴向负荷的情况下选用深沟球轴承 就可能发生滚道早期剥落预防措施 按轴承的工作条件合理选择轴承类型 安装不当引起的剥落轴和外壳的挡肩对配合面不垂直 滚动表面接触应力过大 导致剥落外圈座孔不圆造成滚道不规则变形 会增加接触应力 导致滚道和滚动体早期剥落圆柱滚子轴承安装歪斜或敲击时用力过大使内或外圈滚道受伤深沟球轴承在轴上过盈安装时 施力不当使压力经过滚子传递 会在滚道接触钢球的地方造成凹坑 产生剥落之源轴承安装过紧 过松或调整不当 也会造成早期剥落 滚动轴承工作中主要是滚动摩擦 磨损并不严重 剧烈磨损主要由于杂质侵入 润滑不良或使用不当造成 3 磨损 沙粒 脏物等杂质侵入造成磨料磨损磨损时 滚道失去光泽 并出现不均匀的划痕 内外圈与滚动体之间的游隙显著增大 润滑油不足或变质由于轴承工作中产生的热量不能通过润滑油带走 轴承会因过热而丧失原来的机械性能 硬度大大降低 迅速磨损使用不当轴承使用中应保证轴承密封装置的可靠性 对轴承工作状况及润滑状况进行系统检测 保证轴承在良好的润滑状态下工作 滚动轴承破裂主要有二种 4 破裂 疲劳引起的破裂滚动轴承零件承受极大的交变载荷 由于材料缺陷或其它原因 使某个部位发生应力集中 应力超过强度极限时 该处就会产生细小裂纹 交变载荷的持续作用和润滑油的油楔作用 使裂纹不断扩大 最后演变成破裂 安装不当引起的破裂拆装时硬性敲击硬质微粒杂质侵入轴承内部结果 内外圈及保持架破裂圆锥滚子轴承间隙调整过紧 通常滚柱大端发生破裂 间隙过大 通常滚柱小端发生破裂 挡边被敲坏的轴承 安装不当引起的损坏 在轴承表面形成暗黑色的斑点和溃烂 主要原因有 5 腐蚀 湿气或水分浸入轴承内部使用性质不佳的润滑剂也能引起锈蚀接触锈蚀 主要发生在不旋转的内外圈和滚动体的接触表面上 锈蚀 6 其它损伤 火花熔融如电流通过轴承 在滚道和滚动体接触点上 电流通过很薄的油膜引起火花 造成局部熔融 使滚道上出现坑疤 随着磨损逐渐扩大 直至整个轴承破坏 滑动 氧化 研磨当轴承不旋转受到附近冲床 空压机等振动或运输中防护不好 在滚动体与内外圈之间产生反复微小的滑动 表面脱落一些小颗粒 经氧化后就成为研磨剂 加速接触面的磨损 设计不合理如在轴承座上用定位螺钉紧固外圈或在轴承上磨槽 引起局部应力集中 使滚道断裂保持架损坏保持架磨损 破碎及折断残磁吸附残磁造成金属碎屑的吸附 使轴承受损 保持架断裂 妥善保管 切忌雨淋及潮湿 以免锈蚀 严禁磕碰伤根据负荷大小 方向及性质合理选用轴承类型 配置及精度根据轴承在机器上的使用情况 合理选用轴承与轴承座 轴承与轴的配合性质及公差等级避免电流通过轴承产生电蚀重要的精密轴承防止附近冲床等的强烈振动对轴承的振蚀对有残磁的轴承进行消磁避免轴承内外圈与接触部件的相对滑动引起摩擦发热 三 滚动轴承损伤的预防 做好装配前的准备工作根据轴承类型 结构 尺寸和配合性质 选择适当的装配方法和工具检查轴承装配表面的加工质量 去除锈蚀 碰伤不允许把轴承当量规去测量轴颈或轴承座孔新轴承装配前仔细清洗 并避免污染或生锈严格按照轴承装配规则进行装配装配时 使轴与轴承孔的中心线重合不允许用手锤直接敲打轴承外圈 内圈加热装配大过盈量的大中型轴承 避免轴承直接与高温的箱底接触 以免局部过热而退火 精密机床主轴部件上的滚动轴承 主要考虑轴承精度能否满足主轴部件旋转精度要求 对使用过的轴承还要考虑寿命能否满足一个大修周期的使用要求 还要整体鉴定轴承有无损伤其它部位轴承要进行整体鉴定 不能达到正常技术状态的需更换深沟球轴承的鉴定内外圈滚道无剥落和严重磨痕 呈光亮的圆弧沟槽 所有钢球都是正圆形 表面无斑点 裂纹和剥落 保持架完好 转动灵活 感觉不到间隙 无噪声 四 滚动轴承的更换原则 圆锥滚子轴承的鉴定轴承外圈可分离 滚子落在外圈的中间滚道上 滚子长度中心与外圈宽度的中心重合 磨损后两中心不应相差太多 内外圈滚道无明显裂纹和剥落 保持架能将滚子牢固地收拢在内圈上 且无破裂 轴承转动灵活圆柱滚子轴承的鉴定内外圈滚道和滚子无破碎 麻点及较深的磨损痕迹 保持架不变形 不破碎 能将滚子收拢在内圈上止推球轴承的鉴定两个滚道垫圈无剥落和严重磨损 钢球无麻点和裂纹 保持架不变形 不与两个滚道垫圈接触 保持架能将滚子牢固地收拢在一起 选择适宜的轴承游隙 可使载荷在滚动体间合理分布 能限制轴 或外壳 的轴向和径向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 可减少轴承工作时的振动和噪声等 由此可见 轴承游隙对轴承的载荷分布 振动 噪声 摩擦 使用寿命和机械的运动精度等有很大的影响 是决定轴承能否正常工作的一个重要因素 因此 必须根据使用条件 选择适宜的轴承游隙 使用经验表明 对于球轴承最适宜的工作游隙近似为零 对于滚子轴承最适宜的工作状况应保持少量的工作游隙 在要求支承刚性良好的部件中 例如机床主轴 也可以有一定数值的预紧 因少量的预载荷对轴承没有损伤性的影响 五 滚动轴承的游隙及检测 1 按方向分径向游隙轴承一个套圈不动 另一个套圈在垂直于轴承轴线方向 由一个极限位置到另一个极限位置的移动量轴向游隙轴承一个套圈固定不动 另一个套圈沿轴向由一个极端位置到另一个极端位置的移动量 1 游隙分类 深沟球轴承 调心球轴承以及圆锥滚子轴承径 轴向游隙的关系表达式如下 1 深沟球轴承 a 0 4 r Dw 1 2式中 a 轴向游隙 r 径向游隙Dw 钢球直径2 调心球和调心滚子轴承 近似表达式 a 1 5 r e 3 圆锥滚子轴承 a 0 75 r e 式中e系数取决于轴承接触角 e 1 5tg 各型号轴承e值可由滚动轴承样本或机械设计手册中查得 由径 轴向游隙对应关系可以看出 当径向游隙增大时 轴向游隙也随之增大 反之亦然 2 按状态不同分原始游隙轴承未安装前自由状态下的游隙装配游隙轴承装到轴和孔座上以后的游隙工作游隙轴承在工作状态下的游隙 装配游隙永远小于原始游隙 工作游隙一般大于装配游隙 当工作游隙为微负值时 轴承的疲劳寿命最长但随着负游隙的增大疲劳寿命同显著下降 因此 选择轴承的游隙时 一般使工作游隙为零或略为正为宜 3 按可否调整分可调整型轴承的游隙角接触轴承 圆锥滚子轴承及止推球轴承均为可调整型轴承 其游隙通过安装或使用过程中 调整轴承套圈相互位置来确定不可调整型轴承的游隙深沟球轴承 调心球轴承 圆柱滚子轴承及调心滚子轴承的游隙 制造时已按标准规定调好 安装时一般不能再调整 但有圆锥孔的轴承 安装时利用在锥度轴颈上的移动量 也可微量调整游隙 对于调心滚子轴承的径向游隙 通常采用塞尺测量方法 下面介绍用塞尺测量调心滚子轴承径向游隙的方法 2 滚动轴承径向游隙的检测 A 将轴承竖起来 合拢 要点 轴承的内圈与外圈端面平行 不能有倾斜 将大拇指按住内圈并摆动2 3次 向下按紧 使内圈和滚动体定位入座 定位各滚子位置 使在内圈滚道顶部两边各有一个滚子 将顶部两个滚子向内推 以保证它们和内圈滚道保持合适的接触 B 根据游隙标准选配好塞尺 要点 由轴承的内孔尺寸查阅游隙标准中相对应的游隙数值 根据其最大值和最小值来确定塞尺中相应的最大和最小塞尺片 C 选择径向游隙最大处测量 要点 轴承竖起来后 其上部外圈滚道与滚子之间的间隙就是径向游隙最大处 D 用塞尺测量轴承的径向游隙 要点 转动套圈和滚子保持架组件一周 在连续三个滚子能通过 而在其余滚子上均不能通过时的塞尺片厚度为最大径向游隙测值 在连续三个滚子上不能通过 而在其余滚子上均能通过时的塞尺片厚度为最小径向游隙测值 取最大和最小径向游隙测值的算术平均值作为轴承的径向游隙值 在每列的径向游隙值合格后 取两列的游隙值的算术平均值作为轴承的径向游隙 3 滚动轴承轴向游隙的检测 1 百分表检测安装好百分表 用撬杠撬动轴向两个极限位置 同时观察百分表的摆差 极限摆差即轴承的轴向游隙 注意 加于撬杠的力量不宜过大 3 通过感觉检测当轴承采用封闭式结构或无法采用上述方法检测时 只能根据旋转的灵活程度进行检查 轴应能借惯性转动几圈 不得有制动现象 如果轴承装有摩擦式密封装置时 不宜采用 对于高精度和高速机械设备 在安装时往往采用预紧的方式 预先给予轴承一定的径向或轴向载荷 消除其原始游隙 使轴承体和内外圈产生弹性变形 从而防止工作时内外圈之间产生相对运动 六 滚动轴承的预加负荷 预紧 目的 提高主轴的旋转精度加强主轴的刚性提高使用寿命降低噪音 1 预加负荷的原则 1 主轴载荷小 旋转精度高及转速低 可取较大的预加负荷2 工作载荷大 转速高的 容易发热膨胀 取较小的预加负荷 1 径向预加负荷通常使内圈胀大 或通过移动轴承内锥孔的轴向位置实现预紧 2 预加负荷的分类及方法 2 轴向预加负荷 修磨垫圈厚度法 调整内外隔圈厚度法 弹簧预紧法 磨窄成对使用的轴承内圈或外圈法 螺钉挡盖调整法 止推环调整法 1 测量法将轴承放在圆座体上 上加重量A0 预加负荷量 轴承在压重作用下 消除了游隙并使滚珠与滚道产生一定的弹性变形 用千分表测出轴承两端的内外圈高度差 K1和 K2 每隔120 测一次 取平均值 即可知轴承端面应加垫圈的厚度值或轴承端面应磨窄的量值 3 预加负荷的测定 2 感觉法 将两个成组配对的轴承按其安装方式填好内外隔圈 事先在外隔圈的外圆上相隔120 钻三个 2 3的小孔 轴承内圈上预加负荷 用直径等于或小于 1 5的小棒顺次通过三个小孔触动内隔圈 检查内外隔圈在两轴承端面间的阻力 要求感觉阻力相似 用左手两个手指消除两个轴承的全部游隙压紧 50N左右预加负荷 用右手手指分别拨动内外隔圈 检查其阻力是否相似 否则研磨隔圈的端面至要求 以双手大拇指及食指消除消除两个轴承的全部游隙 另以一只中指伸入轴承内孔拨动内隔圈 检查其阻力是否与外隔圈相似 使轴承内圈的偏心 径向圆跳动 与轴颈的偏心 轴承外圈的偏心与轴承座孔的偏心 都分别配置于同一轴向截面内 并按一定的方向装配 目的 抵消一部分相配尺寸的加工误差 提高主轴的旋转精度需要先测出滚动轴承及相配零件的径向圆跳动和方向 七 滚动轴承的定向装配 1 装配误差分析成批生产中 事先将一批主轴和轴承按轴颈和轴承内圈的实测径向圆跳动量分成几组 取径向圆跳动量相近的轴颈与轴承分组装配 并将各自的偏心部位按相反方向安装 为了减小主轴径向圆跳动量 前后两组 或两个 轴承内环的径向圆跳动的最高点 应装在同一方向 并与主轴锥孔中心线偏差量的最高点相反 否则总径向圆跳动误差因产生叠加而增大 后轴承的精度应比前轴承低一级 否则主轴的径向圆跳动量反而加大 按图a装配 径向圆跳动量最小 2 装配要点测出滚动轴承内 外圈 主轴轴颈配合表面及壳体孔的径向圆跳动量和方向 滚动轴承内圈径向圆跳动的测量测量时 外圈固定不转 内圈端面上加以均匀的测量负荷F 不同于滚动轴承实现预紧时的预加负荷 F的数值参考下表 使内圈旋转一周以上 用千分表测得内圈内孔径向圆跳动量及其方向 轴颈径向圆跳动的测量将主轴1的两轴颈放在一对等高的精密V形块2上 在主轴锥孔插入量棒3 转动主轴 用千分表测得量棒圆