轴承基础知识培训资料

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：a＝0°Fa＝0a≠0°Fa≠0amax＝90°Fa＝FamaxFaFr2、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32A,33A32E,33E52A,53A,54A52E,53E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：QJ217N2MA/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DFTDO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VA405抗振动轴承VA405设计SKFVA405设计:•抗振动•高承载力•耐磨损•低运行温度例如：22217CCK/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+重量轻+弹性强+良好的滑动性能良好的边际润滑性能+尼龙保持架+重量轻+高强度高度防震抗加速无运行温度限制++对不良润滑敏感-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1µµ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6542公差级别0/-15µm0/-12µm0/-9µm0/-7µm0/-2,5µmØ100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18-36µm（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：⑴装配之前和装配过程中有脏东西污染造成的；⑵润滑油脂不清洁所造成的；⑶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