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ΔGrt=Δtα(d+D)/2mm式中：α—钢的线膨胀系数α=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=4T（D2+d2）10-3–3108.7Mcm3油脂用量取决于操作条件：A、普通的矿物油脂为V的2/3B、合成油脂为V的1/3按0.9g/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（＜150rpm），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（TIMKEN）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模式特征原因磨粒磨损1、滚道表面无光泽2、滚道表面光亮带3、滚动体磨损痕迹不规则4、滚道、滚动体上与保持架接触部位磨损5、滚珠保持架磨损6、滚道表面和滚动体磨损引起的内部松动1、轴承中有粗糙研磨物2、轴承中有细小研磨物3、研磨物造成的振动4、有惯性力作用于保持架上，或润滑不足5、内（或外）圈不正；轴承内部有研磨物6、润滑不良以及过滤不良导致残剩研磨物剥落和点蚀1、环绕整个滚道的剥落2、向心轴承在径向两个相对点上的剥落3、仅在滚道表面一侧的剥落4、在滚子（滚柱）滚道一侧的剥落5、与滚动体等距离分布的剥落6、转动轴滚道上的倾斜剥落7、静止轴滚道上的倾斜剥落8、滚动体上的剥落9、推力轴承滚道上偏心分布的点蚀坑1、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2、装配内、外圈时，因配合件不圆而使内、外全畸变（呈椭圆形）3、装配不当或轴向载荷过大4、内、外圈不对中（滚柱轴承）5、伴有光滑压痕时，是由过载压痕所致；伴又粗糙压痕时，是由微动磨损所至6、轴不对中或挠曲；内、外圈不正7、轴挠曲或内、外圈不正8、强力安装；过载或润滑不良9、装配偏心或加载偏心开裂和断裂1、内、外圈上的贯穿裂纹（开裂）2、内（或外）圈内（或外）表面上的轴向裂纹3、内、外圈上的周向裂纹4、内、外圈端面上的径向裂纹5、转动内（或外）圈端面上的径向裂纹6、滚子轴承座圈上的挡边断裂7、保持架开裂或断开1、配合太紧；装配面不匀称，轴承座畸变（如呈椭圆形）；旋转爬行或微动磨损2、旋转爬行或微动磨损3、轴承座畸变；装配面不匀称，过载4、由旋转爬行引起的金属粘附所造成5、运转期间与轴承座或轴肩碰撞或摩擦6、挡边上的装配力分布不均匀；装配过程用锤击7、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压痕1、滚道与滚动体相应位置上的光滑压痕2、滚道与滚动体相应位置上的粗糙压痕3、滚道上注油槽附近等类似部位上的压痕4、整个滚动体上的不规则压痕1、静载过大；装配程序不当；锤击组装2、轴承静止时振动，尤其是磨粒的存在3、安装滚动体时用力过大4、有研磨产物或外来异物腐蚀1、滚道与滚动体相应位置上的局部斑痕或麻点2、表面上的斑痕或麻点1、静止时间较长的轴承内有湿气或酸液2、腐蚀性润滑剂或润滑剂中有游离水；有湿气，但表面未防护；腐蚀性气氛电蚀1、滚珠磨损轨迹上均匀地分布着许多小凹坑2、沿滚珠磨损痕迹呈现随机地或带状分布的细小凹坑1、电流连续通过2、电流间断通过微动磨损1、在外圈的内、外圆面上，呈现有红色或黑色的氧化物斑点，其边缘光亮2、内圈与轴肩接触面上的红色氧化物3、滚道与滚动体相应位置上的粗糙凹痕1、外圈与其配合座面之间接触不良，有轻微运动或振动2、由于轴挠曲而产生轻微运动3、静止轴承的振动，尤其是存在研磨颗粒胶合（粘着）1、保持架的金属粘着在滚动体上2、外圈内孔或外柱面有粘着条痕3、座圈端面有粘着条痕4、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5、自位轴承球面滚道上的轴向粘着痕迹6、自位推力轴承球面滚道上的轴向粘着痕迹7、滚道、兜孔或滚动体上的边缘条痕8、滚子或定位盘断面上的螺旋形粘着条痕1、滚动体受阻碍；速度太高，润滑不良，惯性力大2、与内、外圈相配合柱面松动，造成旋转爬行3、与轴肩或端盖等接触出的旋转爬行4、带载装配，内外圈在强力装配下而相互脱位；在受载时，内外圈间有轴向位移5、承载轴承停止时，轴的角位移6、空载时轴承的径向位移，不是党的装配，润滑不良；与轴承毗联零件加工差错7、润滑不当或载荷小、速度高8、轴向载荷作用下，润滑不良；由于径向间隙过大，在不承载荷的情况下转动其他1、不正常温升2、内外圈尺寸扩大3、表面变色，而硬度未降低4、有灼伤凹坑的皱纹5、无灼伤凹坑的皱纹6、噪声太大7、尖锐的金属研磨声8、无规律的噪声1、润滑剂粘度低，润滑剂太多而翻腾，内部游隙不适当，速度太高，过载，初期失效2、在高温或低温下工作时间过长3、润滑剂受温度升高的影响，极压（EP）润滑剂的沉积膜颜色4、转动轴承在振动的同时，有电流通过5、转动轴承在振动的同时，伴有磨损和过载6、安装时猛击或停止时振动造成滚道产生压痕7、内部游隙不当，润滑不适当8、轴承内部含有外界物资，滚道早期剥落或滚道上其他表面不连续性缺陷，邻近部件的音响效应