帶座滾子軸承的選擇方法

□王方秋鐵姆肯（中國(guó)）投資有限公司 上海　200030

帶座滾子軸承的選擇方法

□王方秋
鐵姆肯（中國(guó)）投資有限公司 上海200030

詳細(xì)介紹了帶座滾子軸承以及挑選軸承時(shí)的注意事項(xiàng)，論述了軸承的密封、潤(rùn)滑、鎖緊機(jī)構(gòu)和全周期成本。

1　帶座滾子軸承簡(jiǎn)介

帶座軸承是一種獨(dú)立的軸承系統(tǒng)，包含了軸承與基座兩個(gè)主體。除了軸承與基座外，帶座軸承還包括密封、鎖緊機(jī)構(gòu)、定位環(huán)等其它部件。帶座軸承可分為：帶座球軸承（本文不作詳述）和帶座滾子軸承，后一種類型的軸承又分為調(diào)心滾子軸承和圓錐滾子軸承。

調(diào)心滾子軸承普遍應(yīng)用于一般工業(yè)中，具備出色的徑向承載能力，同時(shí)也具有一定的軸向承載能力，由于還能夠應(yīng)對(duì)±1.5°的動(dòng)態(tài)偏心，因此在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中通常首先被選用。

圓錐滾子軸承能同時(shí)承受徑向與軸向載荷，這種軸承常常應(yīng)用在大型風(fēng)扇、螺旋輸送機(jī)以及螺旋鉆等具有復(fù)合載荷的設(shè)備上。在采用立式安裝（往往會(huì)帶來(lái)較大的軸向荷載）的場(chǎng)合，或剛度要求較高和軸向竄動(dòng)控制較嚴(yán)的場(chǎng)合，通常首先選擇圓錐滾子軸承。圖1為各種形式的帶座軸承，它們的選擇主要基于機(jī)架空間結(jié)構(gòu)和機(jī)架類型，分體式帶座滾子軸承一般為立式。

圖1　帶座滾子軸承

2　分體式、一體式帶座滾子軸承的選擇

挑選帶座滾子軸承時(shí)，首先要決定軸承座的類型，因?yàn)檫@將直接影響到總成本與安裝的難易程度。

分體式帶座滾子軸承的軸承座、軸承和鎖緊部件等可以拆開(kāi)，并且內(nèi)有可替換以及可單獨(dú)維護(hù)的零部件，這些零部件一般是到現(xiàn)場(chǎng)才進(jìn)行安裝。而一體式帶座滾子軸承，在軸承制造商發(fā)貨之初就包含了所有部件。

分體式軸承座采用模塊化設(shè)計(jì)，能夠降低庫(kù)存成本，相同的軸承座可用于不同的軸徑或軸承。此外，分體式軸承座還采用了寬度相同的同心定位環(huán)來(lái)固定軸承，帶有凹槽的鑄造表面可以輕松定位鉆孔，應(yīng)用于潤(rùn)滑、監(jiān)控系統(tǒng)或者安裝額外的緊固螺栓。

對(duì)于直徑超過(guò)125 mm的軸來(lái)說(shuō)，可選擇分體式軸承，因?yàn)榇蟪叽绲姆煮w式軸承座可以拆開(kāi)，再分塊進(jìn)行安裝，給使用帶來(lái)方便。如果帶座軸承后續(xù)需要維護(hù)，也只要更換新的軸承和密封即可，圖2為典型的分體式帶座滾子軸承。

圖2　典型分體式帶座滾子軸承

對(duì)于直徑不超過(guò)125 mm的軸來(lái)說(shuō)，可選擇一體式軸承，這些軸承在生產(chǎn)廠進(jìn)行組裝、預(yù)潤(rùn)滑和密封，現(xiàn)場(chǎng)能直接安裝在軸上，固定和調(diào)整的過(guò)程只需15 min。相比之下，分體式軸承的安裝通常要耗費(fèi)80～90 min，并且在很大程度上需要依賴技術(shù)熟練的維修人員來(lái)確保所有操作正確無(wú)誤，圖3為典型的一體式帶座滾子軸承。

在材質(zhì)上，軸承座最常用的是鑄鐵，鑄鐵軸承座能滿足大部分的應(yīng)用要求。然而，當(dāng)一些沖擊載荷很高或采用非水平（被支撐軸的位置）安裝（斜裝或倒裝）的場(chǎng)合，則需要強(qiáng)度更高的軸承座，如球墨鑄鐵軸承座、鑄鋼軸承座，這些軸承座能彌補(bǔ)常用鑄鐵可能發(fā)生塑性變形或開(kāi)裂的不足。球墨鑄鐵能提高抗沖擊性能，而強(qiáng)度更高的鑄鋼軸承座，以任何方式安裝都不會(huì)降低其額定的負(fù)荷能力。

總而言之，分體式與一體式軸承座各有千秋，究竟選擇哪一種，應(yīng)視具體的應(yīng)用情況而定。

圖3　典型一體式帶座滾子軸承

3　密封與潤(rùn)滑

各種各樣的因素都會(huì)縮短帶座滾子軸承的使用壽命，其中關(guān)鍵的兩點(diǎn)是：①不恰當(dāng)?shù)臐?rùn)滑。②污染物。有效的密封可以防止異物進(jìn)入軸承內(nèi)部，并阻擋軸承內(nèi)的潤(rùn)滑劑外流?？晒┻x擇的密封類型有接觸式和非接觸式，常見(jiàn)的密封類型如下。

①雙唇密封。它是使用最普遍的接觸式密封類型之一，在低速運(yùn)行時(shí)具有良好的耐磨性。

②三唇密封。它是接觸式密封，在中/低速運(yùn)行時(shí)防護(hù)性能出色。

③V型密封。采用兩片式接觸類型，適用于高速應(yīng)用場(chǎng)合或者軸表面粗糙容易導(dǎo)致過(guò)早磨損的工況。

④迷宮密封。高溫、高速環(huán)境下首選的非接觸式類型。

⑤鐵燧巖密封。它是以一種難于封擋的鐵礦塵命名，重度污染環(huán)境中首選的接觸式類型。

密封材料是影響密封壽命的關(guān)鍵所在，丁腈橡膠是最常見(jiàn)的密封材料，是適用于一般工業(yè)場(chǎng)合中的密封，氟橡膠和聚四氟乙烯則是分別適用于高溫和高速工況中的密封。

額外的防護(hù)（即雙重密封）還包括輔助密封、保護(hù)蓋和端蓋，它們可添加到一體式帶座軸承上，在多水、多塵和多泥漿的應(yīng)用場(chǎng)合，或者軸承內(nèi)部需要保持干凈的潤(rùn)滑脂時(shí)，可以考慮采用帶保護(hù)蓋的一體式帶座滾子軸承。

另外，帶座滾子軸承常常還需要再潤(rùn)滑，以確保軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)，潤(rùn)滑劑的更換頻率與添加量視實(shí)際的運(yùn)行情況而定。在有些要求苛刻的應(yīng)用條件下，如多異物或直接沖水的環(huán)境中，潤(rùn)滑劑的更換頻率要高出一般環(huán)境中的需要。

有效的密封和正確的潤(rùn)滑操作，不僅能避免異物和水進(jìn)入軸承，同時(shí)也能防止?jié)櫥瑒┩饬鳎瑥亩娱L(zhǎng)維修間隔，降低成本。帶座滾子軸承可根據(jù)不同的使用條件，選擇不同的潤(rùn)滑劑，有的適用于高溫環(huán)境，有的則帶有耐磨或防水添加劑。相關(guān)的挑選、清理和補(bǔ)充，應(yīng)當(dāng)遵照原始設(shè)備制造商給出的建議。

4　鎖緊機(jī)構(gòu)

正確的鎖緊機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化并加速帶座滾子軸承的安裝與維護(hù)，并且有助于確保運(yùn)行無(wú)故障。對(duì)于分體式帶座滾子軸承，通常選擇錐形套筒的鎖緊機(jī)構(gòu)，它可使軸承在軸上的位置更加靈活，并且鎖緊可靠。對(duì)于一體式帶座滾子軸承而言，選項(xiàng)余地相對(duì)較多，主要取決于優(yōu)先級(jí)、軸的設(shè)計(jì)和安裝。表1描述了常用的鎖緊機(jī)構(gòu)以及代表性應(yīng)用場(chǎng)合。

表1　常用的鎖緊機(jī)構(gòu)以及代表性應(yīng)用場(chǎng)合

5　全周期成本

當(dāng)選擇帶座滾子軸承時(shí)，不能單單考慮最初的購(gòu)買價(jià)格，還要考慮使用和維護(hù)成本，以及使用壽命。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，全周期成本非同小可，它不但包括了帶座軸承的最初購(gòu)入成本，還包括安裝、再潤(rùn)滑和更換失效零部件的費(fèi)用。在評(píng)估帶座滾子軸承應(yīng)用時(shí)，全面考慮所有這些成本至關(guān)重要，表2為全周期成本需要考慮的一些因素。

表2　全周期成本需要考慮的一些因素

分體式帶座滾子軸承和一體式帶座滾子軸承都有多種選項(xiàng)來(lái)防止污染和保證軸承的使用壽命。一般來(lái)說(shuō)，由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原因，一體式帶座滾子軸承的標(biāo)準(zhǔn)零部件往往比分體式帶座滾子軸承單元的標(biāo)準(zhǔn)零部件抗污能力更強(qiáng)。

帶座滾子軸承在使關(guān)鍵設(shè)備實(shí)現(xiàn)最大化的運(yùn)行時(shí)發(fā)揮著重要作用，選擇正確的解決方案可以延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間。為了提升工作效率，在選型時(shí)要綜合考慮。

Gived a detailed introduction on roller bearings with carrier and notices during bearing selection and had a discussion on the bearing seals，lubrication，locking mechanismand life-cycle costs.

軸承；軸承座；應(yīng)用

Bearing；Bearing Carrier；Application

TH133.3

B

1672-0555（2015）03-067-03

2015年4月

王方秋（1985-），男，工程師，主要從事工業(yè)及精密軸承的分析、選型和應(yīng)用