轴承选型培训课件

轴承选型培训课件产品部：石云强2008-8-15一、轴承选择的要点正确的选择轴承，是滚动轴承支承设计的关键。各种机械的用途、工作条件不一样、所以选择轴承时要考虑机械设备对轴承的要求，包括载荷、转速、寿命、旋转性能等。每种轴承只能适合某种特定的应用范围，只有选用恰当，才能发挥轴承的固有性能。比如深沟球轴承适合高速轻载，调心滚子适合重载和轴不对中的场合等。要点1、机械本身的结构、性能、使用条件对滚动轴承的要求。结构上：轴承允许的空间、拆卸位置；选择不同轴承的尺寸系列（直径系列和宽度系列），滚子、滚针和球轴承。性能上：精度、寿命、磨损、噪音、力矩（包括启动力矩，旋转力矩）使用条件上：润滑脂的老化寿命、温度、润滑添加剂、转速、额外载荷、振动、冲击等轴承选型要点2、根据主机要求，选择轴承的类型、结构、游隙、公差等级和噪音等级。要点3、对轴承进行寿命计算，初步选定轴承的规格、型号后、再验算轴承的寿命和极限转速是否能满足要求。要点4、根据工作条件确定必要的技术要求，例如有关润滑方法（脂润滑和油润滑）、润滑脂的寿命周期、旋转精度的要求、安装、拆卸的顺序和方法。滚动轴承类型和公差等级的选择一、空间设计（机器或设备的体积、占用空间）1、轴承一般根据内径尺寸选择2、对于小直径的轴，常用的是深沟球轴承、也可以采用滚针轴承。对于大直径轴，侧根据工作条件，选用圆柱滚子轴承、球面滚子轴承、圆锥滚子或深沟球轴承。3、如果轴承安装径向空间受到限制，应选用轻系列（直径系列），或滚针轴承、双列球、或滚子轴承。直径系列:8、9、0、1、2、3、4、直径一次增大，比如（6003，6203、6303）4、、如果轴向空间受到限制，应选用窄系列的轴承宽度系列;8、0、1、2、3、4、5、6二、机械要求轴承承受载荷大小、方向和性质（固定载荷、变动或冲击载荷）1、载荷大小是选择轴承的决定因素，一般情况下滚子轴承的承载能力比球轴承大；在轴承内径小于20mm时，滚子轴承和球轴承的承载能力相差不大，一般优先选用球轴承；在重载荷，有冲击的场合选用滚子轴承。2、受力方向考虑纯径向载荷，选用向心轴承；纯轴向载荷，选用推力轴承。推力球和四点接触轴承适合轻或中等的纯轴向载荷。单列推力球轴承只能承受一个方向的轴向载荷，双列推力能承受不同方向的轴向载荷。轴向重载，选用推力圆锥滚子或推力球面滚子在转速较高的情况下，即使是纯轴向载荷情况下，也不能选用推力轴承，因为有大离心力作用，应选用角接触或双向推力角接触。3、联合载荷轴承承受径向和轴向的联合载荷时，一般选用角接触轴承和圆锥滚子轴承。载荷分配与接触角的关系，接触角越大承受轴向载荷的能力越大,(7210后缀AC25度接触角，A为30度接触角，B为40度接触角。）特别指出：SKFAC代号为25度其它国产及日本一些品牌C代号为15度深沟球轴承能承受联合载荷，但轴向的承载能力非常小4、力矩载荷载荷作用偏离中心，会出现倾覆力矩，双列深沟球、双列角接触都能承受力矩载荷。采用配对的圆锥滚子和角接触能承受更大的力矩载荷（面对面和背对背）在联合载荷以轴向载荷为主时，应采用四点接触球轴承或推力球面滚子轴承。三、调心性能要求1、主要是指轴中心线和壳体孔中心线的不同心度的要求，轴承在外载荷作用下，产生轴的挠曲以及轴或外壳孔的加工精度和安装误差等，均可使轴承的内圈和外圈之间产生倾斜，轴承允许的轻斜角就是轴承的调心性能。深沟球轴承0组游隙允许的角度误差是8′，C3组游隙是12′，C4组游隙是16′轴承的内、外圈有较大的倾斜角，则要选用调心球轴承、调心滚子（球面滚子），带座外球面球轴承。2、调心球允许的最大调心角度为3°3、调心滚子（球面滚子）允许的最大调心角度为1°~2.5°4、带座外球面球轴承允许的最大调心角度为1°~5°5、调心轴承的应用当轴承的支承跨据比较大，轴比较长时使用调心轴承轴的挠曲比较大，由于载荷大等因素引起轴的挠曲造成轴线与外壳孔中心线偏离时使用调心轴承四、转速要求选择1、滚动轴承的极限转速，与轴承的类型、结构、尺寸系列、保持器材料、载荷、润滑方式、冷却状态等有关。通常极限转速是指当量载荷P≤0.1C时允许的最高转速。所以说轴承的极限转速也与载荷有关，不要认为轴承样本书上写了极限转速＋＋＋＋多高，只要不超过就可以，样本上是指在轻载的情况下，如果载荷大，轴承的极限转速就达不到样本上的数值。2、轴承正常应用条件，转速在50%的极限转速下为好。当轴承的转速等于或大于极限转速时，轴承不再能保持正常、稳定的工作。由于滚动体、保持器的惯性力（离心力）及其它微小的形状偏差都会导致运转情况恶化，工作面摩擦磨损增大，润滑状况变差干扰轴承运转。转速系数:n·dm值为基n·dm≥1000000时为高速轴承n·dm，一般作为选择润滑脂型号的速度系数（参数）转速对润滑的影响也比较大，由于高速运转对润滑脂的剪切和搅拌，造成润滑脂的性能下降。试验表明，其它条件不变，转速每增加2000RPM，润滑脂的寿命降至原来的1/2。五、轴承游隙选择1、轴承的游隙是轴承的非常重要的参数，它关系到轴承的承载能力、噪音、旋转精度及轴承的使用寿命。一般的深沟球、球面滚子、圆柱滚子、双列角接触、双列圆锥、配对角接触、配对圆锥等在出厂时游隙已经定好，不同的组别供客户选择。对于单列角接触和单列圆锥轴承的游隙使客户在使用时根据工况要求自行调整的。2、游隙选用要求游隙组别，C2---C0----C3---C4---C5依次增大①、载荷大，防止轴承出现蠕动，轴承与轴或外壳孔配合过盈量比表大，应选用大游隙。②、轴承在工作时内外圈的温差较大，内滚道热膨胀大，为防止轴承卡死，应选用大游隙③、要求调心性好，选大游隙④、速度较高时，选用大游隙⑤、旋转精度较高，游隙要小⑥、噪音要求低时、游隙要小3、游隙选用实例C2cM家用电器、小型电机严格控制噪音的C3C4造纸机干燥机中空轴通过蒸汽的场合或滚子加热场合C3轧钢机工作台支承cc9cc1机床主轴控制轴的跳动和旋转精度C4拖拉机最终传动减速齿轮C4液体联轴器C3C4振动筛C4车辆用主电机冲击、振动大，内外圈均采用静配合C5汽车后轮轴的挠曲较大C3C4振动筛C3铁道车辆用轴承受重载，冲击载荷，过盈量大游隙选定适用实例使用条件六、旋转精度的要求轴承的精度等级，P0—P6—P5—P4—P2精度递增一般机械，选用P0等级轴承，也就是普通等级机床、磨床主轴选用P5级以上的。P5/P4P5P5/P4磨床工件轴P5/P4P4气流纺纱机锭子P5/P4P5/P4P5/p4航空发动机P5/p4/p2P5/p4/p2精密仪器P4/P2高速砂轮轴P5/P4P5/P4P5/P4磨床主轴P5/P4P5P5P5/P4铣床主轴P5/P4P5/P4P5/P4p4精密车床主轴P5/P4P5P5P5/p4普通车床主轴推力球圆锥滚子角接触圆柱滚子深沟球轴承公差等级主机类型七、润滑选择轴承润滑的形式1、油润滑，油浴润滑、滴油润滑、甩油润滑、循环油润滑、油雾润滑等2、脂润滑，适用轴承润滑脂3、固体润滑，摩擦表面涂层，或使用石墨等固体润滑剂油浴润滑如右图：由轴承的旋转部件带起的润滑油，分布在轴承内部，然后流回到油槽中。在轴承静止时，油位应接近最低滚动部件的中心。1、油润滑甩油环对于因转速和工作温度而必须采用油润滑、并且对可靠性有很高要求的应用场合，我们建议采用甩油环润滑方法（右图）。甩油环起到带动油循环的作用。甩油环松散地挂在轴承一侧轴套上，浸入轴承箱下半部的油中。随着轴的旋转，甩油环也跟着转，把从底部输送到贮槽。喷油对于转速很高的应用场合，必须向轴承提供充分但不过量的润滑油，以便在不提高工作温度的情况下，达到充分润滑的目的。要达到这一目的，一种特别有效的方法是喷油法循环油高转速运转将引起工作温度升高，并加速油的老化。为了避免频繁换油，并达到完全浸没的状况，一般会选用循环油润滑法循环通常利用油泵进行。油通过轴承后，一般流入油槽，在油槽中进行过滤，并在必要时加以冷却，然后再回到轴承。妥善的过滤可提高轴承的使用寿命，对润滑油进行冷却，可以保持轴承较低的工作温度。油雾新一代的油雾发生器可产生含油量为5ppm的油雾。新设计的特种密封件也将扩散的油雾量降至最低限度。如果使用合成无毒油，则可进一步降低对环境的影响。今天，油雾润滑法用于石油工业等非常特殊的应用场合。滴油润滑（如右图）滴油润滑方法也叫油气润滑法，即用压缩空气将经过精确计量的少量润滑油对准每个轴承进行润滑。与其它润滑方法相比，这种利用少量油润滑的方法可使轴承在较低的温度下、或在较高的速度下运转。润滑油的粘度选择主要考虑;温度、转速、轴承尺寸、载荷参数择润滑油时，主要以正常工作温度下为轴承提供充分润滑所需的粘度为基础。油的粘度与温度有关，随着温度升高而降低。油的粘度与温度之间的关系，以粘度指数VI表示。图五示例内径d=340毫米和外径D=420毫米的轴承，要求以n=500转/分的转速运转。因此，dm=0,5(d+D)=380mm。根据图解5，在工作温度下提供充分润滑所需的最小动力粘度ν1是10毫米2/秒。根据图解6，假定轴承的工作温度是摄氏70度，则要求使用ISOVG32粘度级的润滑油，例如在摄氏40度的参照温度下，其动力粘度ν不低于32毫米2/秒。2、脂润滑轴承润滑脂油脂由矿物油或合成油同增稠剂结合组成。增稠剂一般为金属皂。但其它增稠剂如聚脲可在某些领域（高温应用）中使用，可得到更佳性能。还可加入添加剂，改善油脂的某些特性。油脂的稠度在很大程度上取决于使用的增稠剂种类和浓度以及应用时的运行温度润滑脂内成分分配基础油75%~~95稠化剂5%~~20%添加剂少于5%润滑脂的性能不仅表现在粘度上，滴点，主要是稠化剂决定，对温度也有高的要求（脂一般胶体状，达到滴点温度熔化为液态，易流失），选用指标和润滑油相似，也是考虑轴承的转速、温度、等3、润滑脂和润滑油的选用经验①、温度高，选用粘度大的润滑脂或油，因为粘度随温度升高会降低②、转速高选用粘度稍低些的，因为转速高，润滑粘性摩擦大③、载荷大时，粘度应高，因为载荷大需要的润滑油膜要厚④、常用的轴承润滑脂的工作温度是-40到+140度⑤、润滑脂的稠化剂皂基的影响，钙基、锂基和铝基有很好的耐水性，钠基不耐水。聚脲基用在高温的场合比较多⑥、对噪音要求时，通常选用低噪音脂，这种润滑脂的颗粒度比较小⑦、润滑要考虑气候和地域因素，比如寒冷的俄罗斯和赤道附近的国家，冬季和夏季应用都有所不同⑧、润滑脂或油的选择通常要综合考虑温度、速度、载荷、环境的因素，有时这些因素会相互矛盾和制约，所以要折中考虑到的因素⑨、添加剂，油性剂、极压添加剂、防锈剂、抗氧剂、粘附剂等4、固体润滑剂在某些油润滑和脂润滑受到限制时，可以使用固体润滑方法，固体润滑适用场合1、极高温，300℃以上，如陶瓷工业焙烧炉2、高真空，卫星装置3、强辐射、容易使润滑油变质的场合、如核工业4、其他免油脂污染的场合滚动轴承使用的固体润滑剂有：铅、银、石墨、二硫化钼、氧化铅、聚四氟乙烯等固体润滑剂的使用方法：1、将固润滑剂粉末加入润滑脂中，一般加入3%~`~5%的二硫化钼，或直接把固体润滑剂粉末吹入轴承内。2、把固体润滑剂加入工程塑料和粉末冶金材料中，制成自润滑性能的轴承零部件。3、在轴承工作面（保持架兜孔，引导面或滚道上镀嵌固体润滑材料4、采用电镀、高频溅射、离子镀层、化学沉积等级舒适固体润滑记载摩擦表面形成致密薄膜。5、采用粘接剂把固体润滑剂粘贴在轴承摩擦表面6、固体润滑油膜比较厚，所以轴承游隙要大些。八、轴承的密封灰尘等异物进入轴承，会引起轴承滚道的磨粒磨损，和造成滚动表面的压痕，在反复接触应力作用下，会由于应力集中产生微裂纹，然后扩展，使轴承出现疲劳剥落，这是一种非正常的外部起点剥落，缩短轴承寿命。有害气体或水汽侵入，会使轴承出现腐蚀、锈蚀使润滑脂污染老化，缩短润滑寿命。密封件的目的是防止杂质进入控制器环境。外部密封件必须能够防止介质在固定和转动表面之间，如轴承座和轴之间移动。整体式轴承密封件必须能够防止杂质进入轴承，并使润滑剂保持在轴承体内。为了使密封有效，密封件应有充分的变形能力，