軸 承 知 識(shí)

軸 承 知 識(shí)

4.2.2表面淬硬鋼（接上期）

含碳量約為0.15%的鉻鎳合金鋼和錳鉻合金鋼是滾動(dòng)軸承最常用的表面淬硬鋼。通過(guò)一定深度的表面滲碳淬火，使表面硬度達(dá)到相當(dāng)于淬透鋼所能獲得的硬度。

4.2.3耐高溫軸承鋼

一般來(lái)說(shuō)，滾動(dòng)軸承運(yùn)行溫度可高達(dá)125℃。若運(yùn)行溫度高于此值，軸承需經(jīng)特殊熱處理（穩(wěn)定性處理），防止由于結(jié)構(gòu)變化而導(dǎo)致的尺寸變化超過(guò)允許范圍。但是，軸承并不需要在高于所需運(yùn)行溫度條件下穩(wěn)定。運(yùn)行溫度超過(guò)300℃的軸承，需要用具有高耐熱性的特殊鋼。

4.2.4耐腐蝕軸承鋼

運(yùn)行過(guò)程中需接觸腐蝕媒介的軸承，常使用鉻鋼或鉻/鉬不銹鋼。由于這些鋼硬度稍低，因此，只有整個(gè)表面研磨的十分光澤，及在安裝中不碰傷損壞，軸承才有可能耐腐蝕。

采用了真空脫氣軸承鋼，所使用的材料潔凈度高、含氧量少質(zhì)量好。加上采用了恰當(dāng)?shù)臒崽幚恚馆S承的滾動(dòng)疲勞壽命顯著提高。

4.2保持架材料

保持架主要是用來(lái)使?jié)L動(dòng)體保持分隔，以防止相鄰滾動(dòng)體的直接接觸，使軸承的摩擦和發(fā)熱保持在最低溫度。對(duì)分離型軸承，也可用來(lái)保持滾動(dòng)體不致脫落。在有些軸承中，如滾針軸承或推力圓柱滾子軸承中，還可用來(lái)引導(dǎo)滾動(dòng)體。在脂潤(rùn)滑軸承中，保持架還可以起到儲(chǔ)備潤(rùn)滑脂的作用，借以改善軸承的潤(rùn)滑。

滾動(dòng)軸承保持架所受機(jī)械應(yīng)力來(lái)自摩擦力、應(yīng)變力和慣性力。另外還受到某些潤(rùn)滑劑、潤(rùn)滑添加劑及其老化生成物、有機(jī)溶劑、冷卻液（鹵化烴、氨）等化學(xué)反應(yīng)的影響。因此，設(shè)計(jì)和選擇保持架材料對(duì)保持架性能及軸承運(yùn)行可靠性都是至關(guān)重要的。

根據(jù)保持架工藝特點(diǎn)不同，采用的材料主要有：各種沖壓保持架多采用鋼制和黃銅板材；車(chē)制實(shí)體保持架多采用鋼30、黃銅Hpb59-1、青銅、鋁合金及酚醛膠布管等。此外，還有粉末冶金及尼龍等。

4.2.1標(biāo)準(zhǔn)保持架

每一系列不同尺寸的軸承均規(guī)定了一種保持架結(jié)構(gòu)為該類(lèi)型軸承用的標(biāo)準(zhǔn)型結(jié)構(gòu)。這種保持架已經(jīng)使用證實(shí)性能良好，可以適用于大多數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合。由于對(duì)產(chǎn)品性能、成本及應(yīng)用場(chǎng)合的要求不同，在某一系列中，較大軸承的標(biāo)準(zhǔn)保持架和較小軸承的標(biāo)準(zhǔn)保持架設(shè)計(jì)不同。

在軸承尺寸表格前的文字說(shuō)明部分，已列入標(biāo)準(zhǔn)保持架的資料，及可能采用的其它保持架的資料。

4.2.2鋼質(zhì)保持架

這種保持架強(qiáng)度較高，重量較輕。為了減少磨損，保持架一般需要作淬硬和表面處理，多適用于深溝球軸承、調(diào)心滾子軸承及大多數(shù)圓錐滾子軸承。

在大型軸承中，若黃銅保持架會(huì)產(chǎn)生季節(jié)性斷裂時(shí)，一般采用機(jī)加工鋼質(zhì)保持架。為提高滑移性和耐磨性，一些機(jī)加工鋼質(zhì)保持架經(jīng)過(guò)滲碳達(dá)到表面淬硬。

鋼質(zhì)保持架的運(yùn)行溫度可達(dá)300℃，一般不受滾動(dòng)軸承的礦物油基或含堿油基潤(rùn)滑劑及有機(jī)溶劑的影響，但遇水會(huì)生銹。

4.2.3黃銅保持架

沖壓黃銅保持架僅用于小型和中型尺寸軸承，大多數(shù)黃銅保持架是由鑄件或鍛件機(jī)加工而成。

黃銅保持架不能用于300℃以上的溫度。它不受大多數(shù)常用潤(rùn)滑劑的影響，包括合成油和脂。可以用一般有機(jī)溶液清洗，但不要使用稀堿液。

4.2.4尼龍保持架

小型或中型尺寸的某些類(lèi)型的軸承，如雙列深溝球軸承、調(diào)心球軸承、角接觸球軸承、調(diào)心滾子軸承及圓柱滾子軸承等，采用經(jīng)熱穩(wěn)定、具有良好的強(qiáng)度和彈性的玻璃纖維增強(qiáng)的尼龍66材料模壓成形的保持架。由于尼龍?jiān)诮?jīng)潤(rùn)滑的鋼材表面時(shí)具有良好的滑移性，以及保持架與滾動(dòng)體接觸面加工光滑，保持架所產(chǎn)生的摩擦大為減少。因此，軸承的發(fā)熱和摩擦可達(dá)到較低程度。制造保持架的注塑工藝能滿(mǎn)足特殊的設(shè)計(jì)要求。尼龍保持架可在缺油條件下保持良好的運(yùn)行性能，使軸承在這種惡劣條件下能連續(xù)運(yùn)行相當(dāng)時(shí)間，不會(huì)很快發(fā)生抱死或進(jìn)一步的損壞。

使用具有尼龍保持架的軸承時(shí)，須對(duì)尼龍材料的運(yùn)行溫度及其抗?jié)櫥瑒└g性能加以注意。對(duì)用作軸承潤(rùn)滑的機(jī)油和潤(rùn)滑脂，在低于表15所列運(yùn)行溫度數(shù)值時(shí)，保持架性能不會(huì)受影響。若超過(guò)允許運(yùn)行溫度，保持架材料會(huì)老化。保持架過(guò)熱時(shí)間越長(zhǎng)，老化過(guò)程越快。

尼龍保持架的運(yùn)行溫度允許短暫高于推薦使用溫度，但不應(yīng)高于推薦使用溫度20℃，且短暫超溫應(yīng)分散在較長(zhǎng)的低運(yùn)行溫度中，還要注意潤(rùn)滑劑能否承受該短暫超溫。若運(yùn)行溫度恒為120℃以上，則須使用有金屬保持架的軸承。尼龍保持架也不宜用于-40℃以下的溫度，因?yàn)榈陀诖藴囟葧r(shí)，尼龍會(huì)失去彈性。

在室溫下且接觸時(shí)間較短時(shí)，一般用于清潔滾動(dòng)軸承的有機(jī)溶劑如白節(jié)油、氯仿或稀釋堿液不會(huì)影響保持架的性能。制冷設(shè)備中所用的氟利昂或氨對(duì)尼龍無(wú)侵蝕作用。在真空條件下，由于脫水，尼龍保持架會(huì)變脆。各類(lèi)常用保持架結(jié)構(gòu)與材料、優(yōu)缺點(diǎn)、適用工況對(duì)比見(jiàn)表16。

表15　玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66保持架使用不同潤(rùn)滑劑時(shí)的允許運(yùn)行溫度

表16　各類(lèi)常用保持架結(jié)構(gòu)與材料、優(yōu)缺點(diǎn)、適用工況對(duì)比

5　配合與游隙

5.1軸承配合

5.1.1配合的重要性

配合意在將滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈及外圈固定在軸或軸承箱上，當(dāng)其承受載荷時(shí)，使套圈和軸或軸承箱配合面不發(fā)生徑向、軸向及旋轉(zhuǎn)方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)將使配合面上發(fā)生磨損、摩擦腐蝕或摩擦裂紋等，造成軸承、軸及軸承箱的損傷，進(jìn)而磨損粉末混入軸承內(nèi)部，成為導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)不良、異常發(fā)熱和振動(dòng)等的原因。

因此，一般在軸承的配合上，重要的是給予承受載荷旋轉(zhuǎn)的套圈適合的過(guò)盈量，將套圈固定在軸或外殼上，防止產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。另外，通?？梢圆唤o承受靜止載荷的套圈過(guò)盈量，根據(jù)使用條件、安裝、拆卸的難易，不給予內(nèi)圈外圈過(guò)盈量進(jìn)行配合。這種情況下，針對(duì)預(yù)料產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)配合面，采取潤(rùn)滑或其它措施。

5.1.2配合的選擇

5.1.2.1配合

滾動(dòng)軸承的內(nèi)徑尺寸和外徑尺寸是按標(biāo)準(zhǔn)公差制造的，軸承內(nèi)圈與軸、外圈與座孔的配合松緊程度只能通過(guò)控制軸頸的公差和座孔的公差來(lái)實(shí)現(xiàn)。軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，軸承外圈與座孔的配合采用基軸制。滾動(dòng)軸承常用的配合如圖28所示。

圖28　滾動(dòng)軸承的常用配合

正確選擇配合，必須知道軸承的實(shí)際載荷條件、工作溫度及其它要求，是很困難的事情。因此，多數(shù)情況是根據(jù)機(jī)器使用情況選擇配合的。

5.1.2.2載荷性質(zhì)

選擇配合首先應(yīng)考慮載荷向量相對(duì)套圈的旋轉(zhuǎn)情況。按照合成徑向載荷向量相對(duì)于套圈的旋轉(zhuǎn)情況，套圈所承受的載荷可分為：固定載荷、旋轉(zhuǎn)載荷和擺動(dòng)載荷，如圖29所示。

圖29　軸承承受固定載荷、旋轉(zhuǎn)載荷和擺動(dòng)載荷示意圖

（1）固定載荷

作用于套圈上的合成徑向載荷，由套圈滾道的局部區(qū)域所承受，并傳至軸或軸承座的相應(yīng)局部，這種載荷稱(chēng)為固定載荷。其特點(diǎn)是合成徑向載荷向量與套圈相對(duì)靜止。承受固定載荷的套圈可選用較松的配合。

（2）旋轉(zhuǎn)載荷

作用于套圈上的合成徑向載荷沿滾道圓周方向旋轉(zhuǎn)，依次由各個(gè)部位所承受，這種載荷稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)載荷。其特點(diǎn)是全面徑向載荷向量相對(duì)于套圈旋轉(zhuǎn)。

承受旋轉(zhuǎn)載荷的套圈應(yīng)選緊配合。在特殊情況下，如載荷很輕，或在重載荷作用下套圈僅偶爾低速轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承選用較硬材料和表面粗糙較高時(shí)，承受旋轉(zhuǎn)載荷的套圈也可選用較松的配合。

（3）擺動(dòng)載荷

作用于套圈上的合成徑向載荷方向不定，這種載荷情況稱(chēng)為擺動(dòng)載荷或不定方向載荷。其特點(diǎn)是作用于套圈上的合成徑向載荷向量在套圈滾道的一定區(qū)域內(nèi)擺動(dòng)，為滾道一定區(qū)域所承受；或作用于軸承上的載荷是沖擊載荷、振動(dòng)載荷，其方向、數(shù)值經(jīng)常變動(dòng)的載荷。

承受擺動(dòng)載荷的軸承內(nèi)、外套圈與軸、軸承座孔的配合都是采用緊配合。

5.1.2.3載荷大小

套圈與軸或外殼間的過(guò)盈量取決于載荷的大小，較重的載荷采用較大的過(guò)盈量，較輕的載荷采用較小的過(guò)盈量。適當(dāng)將當(dāng)量徑向載荷P分為“輕”、“正常”、“重”載荷三種情況，其與軸承的額定載荷C的關(guān)系列于表17，供選擇軸和座孔公差帶時(shí)參考。

5.1.2.4軸和外殼孔公差帶的選擇

根據(jù)載荷的大小和性質(zhì)，對(duì)軸和外殼孔的公差帶規(guī)定在表18～表20內(nèi)。

5.1.2.5配合表面的粗糙度和形位公差

表17　徑向載荷P與額定載荷C的關(guān)系

表18　安裝向心軸承和角接觸軸承的軸公差帶

配合表面的粗糙度和形位公差，直接影響產(chǎn)品的使用性能，如耐磨性，抗腐蝕性和配合性質(zhì)等。為此，合理規(guī)定軸和外殼孔的形位公差和提出配合表面的粗糙度要求，對(duì)于穩(wěn)定配合性質(zhì)，提高過(guò)盈配合的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度至關(guān)重要。

表19　安裝向心軸承和角接觸軸承的外殼孔公差帶

注：（1）凡對(duì)精度有較高要求的場(chǎng)合，應(yīng)用選用標(biāo)準(zhǔn)公差P6、N6、M6、K6、J6和H6分別代替P7、N7、M7、K7、 J7和H7，并應(yīng)同時(shí)選用整體式外殼。

（2）對(duì)于輕合金外殼應(yīng)選擇比鋼或鑄鐵外殼較緊的配合。

表20　安裝推力球軸承的軸公差帶和外殼孔公差帶

圖30　軸和外殼配合表面粗糙度及形位公差

軸和外殼的配合表面粗糙度及形位公差見(jiàn)圖30和表19～表20。

表19　配合表面的粗糙度

表20　軸和外殼孔的形位公差

5.1.2.3配合公差

為了保證軸承正常工作，軸承的軸和外殼孔之間必須根據(jù)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)條件，選取松緊程度適當(dāng)?shù)呐浜稀Ｆ涑Ｓ玫呐浜瞎羁砂幢?1～表28選取。英制系列圓錐滾子軸承與軸、外殼的配合公差可按表29～表32選取。

表21　P0 級(jí)精度　軸承與軸的配合

表21　P0 級(jí)精度軸承與軸的配合（續(xù)）

表22　P0 精度軸承與外殼的配合

表22　P0 精度軸承與外殼的配合（續(xù)）

表23　P6 級(jí)精度軸承與軸的配合

表23　P6 級(jí)精度軸承與軸的配合（續(xù)）

表24　P6 精度軸承與外殼的配合

表24　P6 精度軸承與外殼的配合（續(xù)）

表25　P5級(jí)精度軸承與軸的配合

表26　P5級(jí)精度軸承與外殼的配合

表27　P4級(jí)精度軸承與軸的配合 μm

表28　P4級(jí)精度軸承與外殼的配合 μm

表29　CL4、CL2級(jí)精度軸承與軸的配合 μm

表30　CL4、CL2級(jí)精度軸承與外殼的配合 μm

表31　CL3、CL0級(jí)精度軸承與軸的配合 μm

表32　CL3、CL0級(jí)精度軸承與外殼的配合 μm