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轴承结构与润滑技术应用
作者:赵靖一    发布于:2016-12-29 23:51:44    文字:【】【】【

轴承结构与润滑技术应用

轴承都由哪些详细部件组成的呢?这五大件分别是:内圈、外圈、滚动体、保持架、润滑脂。了解轴承,从此文开始,新人耐心读完此文,你已经是个准轴承人。轴承郎读完,会对轴承有更条理的认识。

①内圈通常与轴紧配合,并与轴一起旋转。

②外圈通常与轴承座孔或机械部件壳体配合,起支承作用。但是在某些应用场合,也有外圈旋转,内圈固定,或者内、外圈都旋转的。

③滚动体借助保持架均匀地排列在内圈和外圈之间。它的形状大小和数量直接影响轴承的承载能力和使用性能。

④保持架将滚动体均匀隔开,引导滚动体在正确的轨道上运动,改善轴承内部载荷分配和润滑性能。

⑤用于机械的摩擦部分,起润滑和密封作用。也用于金属表面,起填充空隙和防锈作用。

下面轴承之家按“四大块”给轴友们详细了解轴承五大件以及构成原理

一、轴承套圈

轴承套圈结构

1. 内圈,滚道在外表面的轴承套圈。

2. 外圈,滚道在内表面的轴承套圈。

3. 圆锥内圈,圆锥滚子轴承的内圈。

4. 圆锥外圈,圆锥滚子轴承的外圈。

5. 双滚道圆锥内圈 double cone

有双滚道的圆锥滚子轴承内圈。

6. 双滚道圆锥外圈,有双滚道的圆锥滚子轴承外圈。

7. 宽内圈,在一端或两端加宽的轴承内圈,以便改善轴在其内孔的引导或安装紧固件或密封件提供补充位置。

8. 锁口内圈,一个肩全部或部分被去掉的沟型球轴承内圈。

9. 锁口外圈,一个肩全部或部分被去掉的沟型球轴承外圈。

10. 冲压外圈,由薄金属板冲压,一端封口(封口冲压外圈)或两端开口的套圈,一般指向心滚针轴承的外圈。

11. 凸缘外圈,有凸缘的轴承外圈。

12. 调心外圈,有球形外表面的外圈,以适应其轴心线与轴承座轴心线间产生的永久角位移。

13. 调心外座圈,用于调心外圈与座孔间的套圈,有一个与外圈的球形外表面相配的球形内表面。

14. 外球面,轴承外圈外表面是球表面的一部分。

15. 圆锥外圈前面挡边,圆锥外圈滚道前面上的挡边,用以引导滚子及承受滚子大端面的推力。

16. 中挡圈,具有双滚道的轴承套圈,例如双滚道圆锥内圈的中间整体挡边。

轴承套圈的生产步骤

①锻造:锻造过程中若产生过烧、过热、内裂成网状碳化物等都会降低套圈的韧性和强度。所以必须始终严格控制加工温度、循环加热和锻后散热条件(如喷雾冷却)等,特别是地较大品种套圈终锻后,温度在700℃以上的,不得堆积摆放。②热处理:对热处理设备密切监控是车间一项重要工作。监测设备的可靠性。对仪表、热电偶等重要温控器具须密切监控,确保测量数据准确可靠;对误差超标的要及时更换,严禁带病运行。

③磨削工序的监控。成品进口轴承套圈不允许有磨削烧伤和磨削裂纹存在,特别是内圈改锥度的配合面上不得有烧伤。套圈若酸洗后应进行全检,剔出烧伤产品,严重烧伤的不能返修或返修不合格的应预报废,不允许有磨削烧伤的套圈进入装配工序。

④标识管理,钢材入库后到套圈磨削前,各工序必须严格管理,严格区分GCR15GCR15SIMN两种不同材质材料和产品。

轴承套圈的安装

在安装轴承套圈时要特别注意安装顺序,精密轴承还要注意正反端,装反的话会造成动不平衡,影响轴承的性能。

二、滚动体

滚动体是滚动轴承中的核心元件,由于它的存在,相对运动表面间才有滚动摩擦。滚动体的种类有球,圆柱滚子,圆锥滚子,滚针等。滚动轴承的滚动体主要有钢球和滚子2类。

滚动轴承的基本结构

以滑动轴承为基础发展起来的滚动轴承,其工作原理是以滚动摩擦代替滑动摩擦,一般由两个套圈,一组滚动体和一个保持架所组成的通用性很强、标准化、系列化程度很高的机械基础件。由于各种机械有着不同的工作条件,对滚动轴承在负荷能力、结构和使用性能等方面都提出了各种不同要求。为此,滚动轴承需有各式各样的结构。但是,最基本的结构是由内圈、外圈、滚动体和保持架所组成。

各种零件在轴承中的作用分别是:

对于向心轴承,内圈通常与轴紧配合,并与轴一起运转,外圈通常与轴承座或机械壳体孔成过渡配合,起支承作用。但是,在某些场合下,也有外圈运转,内圈固定起支承作用或者内圈、外圈都同时运转的。对于推力轴承,与轴紧配合并一起运动的称轴圈,与轴承座或机械壳体孔成过渡配合并起支承作用的称座圈。滚动体(钢球、滚子或滚针)在轴承内通常借助保持架均匀地排列在两个套圈之间作滚动运动,它的形状、大小和数量直接影响轴承的负荷能力和使用性能。保持架除能将滚动体均匀地分隔开以外,还能起引导滚动体旋转及改善轴承内部润滑性能等作用。

滚动轴承分类

1.按滚动轴承结构类型分类

一、 轴承按其所能承受的载荷方向或公称接触角的不同,分为:

①向心轴承----主要用于承受径向载荷的滚动轴承,其公称接触角从045。按公称接触角不同,又分为:径向接触轴承----公称接触角为0的向心轴承:向心角接触轴承----公称接触角大于045的向心轴承。

② 推力轴承----主要用于承受轴向载荷的滚动轴承,其公称接触角大于4590。按公称接触角不同又分为: 轴向接触轴承----公称接触角为90的推力轴承:推力角接触轴承----公称接触角大于45但小于90的推力轴承。

二、 轴承按其所能承受的载荷方向或公称接触角的不同,分为:

①向心轴承----主要用于承受径向载荷的滚动轴承,其公称接触角从045。按公称接触角不同,又分为:径向接触轴承----公称接触角为0的向心轴承:向心角接触轴承----公称接触角大于045的向心轴承。

 

② 推力轴承----主要用于承受轴向载荷的滚动轴承,其公称接触角大于4590。按公称接触角不同又分为: 轴向接触轴承----公称接触角为90的推力轴承:推力角接触轴承----公称接触角大于45但小于90的推力轴承。

2、轴承按其滚动体的种类,分为:

一、 球轴承----滚动体为球:

① 滚子轴承----滚动体为滚子。滚子轴承按滚子种类,又分为:圆柱滚子轴承----滚动体是圆柱滚子的轴承,圆柱滚子的长度与直径之比小于或等于3

②滚针轴承----滚动体是滚针的轴承,滚针的长度与直径之比大于3,但直径小于或等于5mm;

③圆锥滚子轴承----滚动体是圆锥滚子的轴承;调心滚子轴承一一滚动体是球面滚子的轴承。

二、轴承按其工作时能否调心,分为:

①调心轴承----滚道是球面形的,能适应两滚道轴心线间的角偏差及角运动的轴承;

② 非调心轴承(刚性轴承)----能阻抗滚道间轴心线角偏移的轴承。

三、 轴承按滚动体的列数,分为:

① 单列轴承----具有一列滚动体的轴承;

② 双列轴承----具有两列滚动体的轴承;

③ 多列轴承----具有多于两列滚动体的轴承,如三列、四列轴承。

四、轴承按其部件能否分离,分为:

①可分离轴承----具有可分离部件的轴承;

②不可分离轴承----轴承在最终配套后,套圈均不能任意自由分离的轴承。

一、按滚动轴承尺寸大小分类 轴承按其外径尺寸大小,分为:

①微型轴承----公称外径尺寸范围为26mm以下的轴承;

②小型轴承----公称外径尺寸范围为28-55mm的轴承;

③ 中小型轴承----公称外径尺寸范围为60-115mm的轴承;

④中大型轴承----公称外径尺寸范围为120-190mm的轴承

⑤大型轴承----公称外径尺寸范围为200-430mm的轴承;

⑥ 特大型轴承----公称外径尺寸范围为440mm以上的轴承。

滚动轴承的基本生产过程

由于滚动轴承的类型、结构型式、公差等级、技术要求、材料及批量等的不同,其基本生产过程也不完全相同。

一、各种轴承主要零件的加工过程:

①套圈的加工过程: 轴承内圈和外圈的加工依原材料或毛坯形式的不同而有所不同,其中车加工前的工序可分为下述三种,整个加工过程为: 棒料或管料(有的棒 料需经锻造和退火、正火)----车加工----热处理----磨加工----精研或抛光----零件终检----防锈----入库----(待合套装配〉。

②钢球的加工过程,钢球的加工同样依原材料的状态不同而有所不同,其中挫削或光球前的工序,可分为下述三种,热处理前的工序,又可分为下述二种,整个加工 过程为: 棒料或线材冷冲(有的棒料冷冲后还需冲环带和退火)----挫削、粗磨、软磨或光球----热处理----硬磨----精磨----精研或研磨----终检分组----防锈、包装----入库〈待合套装配〉。

③滚子的加工过程滚子的加工依原材料的不同而有所不同,其中热处理前的工序可分为下述两种,整个加工过程为: 棒料车加工或线材冷镦后串环带及软磨----热处理----串软点----粗磨外径----粗磨端面----终磨端面----细磨外径----终磨外径----终检分组----防锈、包装----入库(待合套装配〉。

④保持架的加工过程 保持架的加工过程依设计结构及原材料的不同,可分为下述两类:

板料→剪切[1]→冲裁→冲压成形→整形及精加工→酸洗或喷丸或串光→终检→防锈、包装→入库(待合套装配)

实体保持架的加工过程: 实体保持架的加工,依原材料或毛坏的不同而有所不同,其中车加工前可分为下述四种毛坯型式,整个加工过程为: 棒料、管料、锻件、铸件----车内径、外径、端面、倒角----钻孔(或拉孔、镗孔)----酸洗----终检----防锈、包装----入库〈待合套装配〉。

二、滚动轴承的装配过程:

滚动轴承零件如内圈、外圈、滚动体和保持架等,经检验合格后,进入装配车间进行装配,其过程如下:

零件退磁、清洗内、外滚〈沟〉道尺寸分组选别合套检查游隙铆合保持架终检退磁、清洗防锈、包装入成品库(装箱、发运〉。

滚动轴承的特点

滚动轴承与滑动轴承相比,具有下列优点:

1.滚动轴承的摩擦系数比滑动轴承小,传动效率高。一般滑动轴承的摩擦系数为0.08-0.12,而滚动轴承的摩擦系数仅为0.001-0.005;

2.滚动轴承已实现标准化、系列化、通用化,适于大批量生产和供应,使用和维修十分方便;

3.滚动轴承用轴承钢制造,并经过热处理,因此,滚动轴承不仅具有较高的机械性能和较长的使用寿命,而且可以节省制造滑动轴承所用的价格较为昂贵的有色金属;

4.滚动轴承内部间隙很小,各零件的加工精度较高,因此,运转精度较高。同时,可以通过预加负荷的方法使轴承的刚性增加。这对于精密机械是非常重要的;

5.某些滚动轴承可同时承受径向负荷和轴向负荷,因此,可以简化轴承支座的结构;

6.由于滚动轴承传动效率高,发热量少,因此,可以减少润滑油的消耗,润滑维护较为省事;

7.滚动轴承可以方便地应用于空间任何方位的铀上。

一切事物都是一分为二的,滚动轴承也有一定的缺点,主要是:

1. 滚动轴承承受负荷的能力比同样体积的滑动轴承小得多,因此,滚动轴承的径向尺寸大。所以,在承受大负荷的场合和要求径向尺寸小、结构要求紧凑的场合〈如内燃机曲轴轴承),多采用滑动轴承;

2. 滚动轴承振动和噪声较大,特别是在使用后期尤为显著,因此,对精密度要求很高、又不许有振动的场合,滚动轴承难于胜任,一般选用滑动轴承的效果更佳

3. 滚动轴承对金属屑等异物特别敏感,轴承内一旦进入异物,就会产生断续地较大振动和噪声,亦会引起早期损坏。此外,滚动轴承因金属夹杂质等也易发生早期损坏的可能性。即使不发生早期损坏,滚动轴承的寿命也有一定的限度。总之,滚动轴承的寿命较滑动轴承短些。

滚动轴承与滑动轴承相比较,各有优缺点,各占有一定的适用场合,因此,两者不能完全互相取代,并且各自向一定的方向发展,扩大自己的领域。但是,由于滚动轴承的突出优点,颇有后来者居上的趋势。滚动轴承已发展成为机械的主要支承型式,应用愈来愈广泛。

三、保持架

保持架,即轴承保持架,又称轴承保持器,指部分地包裹全部或部分滚动体,并随之运动的轴承零件,用以隔离滚动体,通常还引导滚动体并将其保持在轴承内。保持架材料:

滚动轴承在工作时,由于滑动摩擦而造成轴承发热和磨损,特别在高温运转条件下,惯性离心力的作用加剧了摩擦、磨损与发热,严重时会造成保持架烧伤或断裂,致使轴承不能正常工作。因此,要求保持架的材料除具有一定强度外,还必须导热性好、摩擦因数小、耐磨性好、冲击韧性强、密度较小且线胀系数与滚动体相接近。此外,冲压保持架需经受较复杂的冲压变形,还要求材料具有良好的加工性能。在一些要求极高的保持架上面有的还会镀一层银。

保持架的材质的类型有:低碳钢/不锈钢保持架,胶木/塑料(尼龙)保持架,黄铜/青铜/铝合金保持架等。

保持架制造方法分类:

1、压铸保持架

压铸保持架的原材料为铝合金、黄铜,将原材料熔化后浇入压铸机的压铸模内,一次将保持架压铸成形。铸件浇口在车床上车去。此方的工艺特点是:

①保持架直接压铸成型,能获得良好的几何形状和尺寸精度,无需机械加工,生产效率高。

②压铸成形后,金属结晶凝固,组织精密,表面质量好并耐磨。

③材料利用率高,降低成本。

压铸铝合金保持架时,需大吨位设备,模具设计与制造复杂,压铸时容易使保持架兜孔拉伤。在轴承承受冲击、震动和速度多变的条件下,需要进一步提高压铸保持架的质量。

2、塑铸法制造保持架

将真空干燥粒状的工程塑料置于料桶内,经过电阻丝加热熔化成半液体状态,借助柱塞或移动螺杆加压,使半液态原料从喷咀注入注塑成机的成形模具内,经过保温、冷却后获得所需要的保持架。他的工艺特点是:

①保持架一次塑注成形,能获得精确的几何形状和尺寸精度及低表面粗糙度值,无需机械加工,生产效率高。

②模具和塑铸成形简单,轴承装配方便,容易实现自动化控制。

③塑料保持架具有耐磨、防磁和低摩擦等良好性能。

由于塑料本身所存在的热变形、老化和脆裂等缺点,以及保持架结构和塑注工艺上的一些问题,使塑铸保持架的应用受到限制。

四、润滑脂

润滑脂,稠厚的油脂状半固体。用于机械的摩擦部分,起润滑和密封作用。也用于金属表面,起填充空隙和防锈作用。主要由矿物油(或合成润滑油)和稠化剂调制而成。

根据稠化剂可分为皂基脂和非皂基脂两类。皂基脂的稠化剂常用锂、钠、钙、铝、锌等金属皂,也用钾、钡、铅、锰等金属皂。非皂基脂的稠化剂用石墨、炭黑、石棉还有合成的(如聚脲基、膨润土),根据用途可分为通用润滑脂和专用润滑脂两种,前者用于一般机械零件,后者用于拖拉机、铁道机车、船舶机械、石油钻井机械、阀门等。主要质量指标是滴点、针入度、灰分和水分等。用来评价润滑脂胶体稳定性的指标为分油试验、滚动轴承性能试验等。滚筒试验是测试滚压作用下稠度变化的试验方法。轴承人微信深度、专业!流动性试验是评价在低温下润滑脂可泵送性的试验方法。抗水淋性试验是评价润滑脂对水淋洗出的抵抗能力的试验方法。胶体安定性是润滑脂在贮存和使用中保持胶体稳定,液体矿油不从脂中析出的性能。机械安定性是表示润滑脂在机械工作条件下抵抗稠度变化的性能。滚珠轴承扭矩试验是评价润滑脂低温性能的一种试验方法。润滑脂是将稠化剂分散于液体润滑剂中所组成的一种稳定的固体或半固体产品,其中可以加入旨在改善润滑脂某种特性的添加剂及填料。润滑脂在常温下可附着于垂直表面不流失,并能在敞开或密封不良的摩擦部位工作,具有其它润滑剂所不可替代的持点。一般而言,相同皂基的润滑脂相容性较好。有机粘土基与其他基不相容。因此,在汽车和工程机械上的许多部位都使用润滑脂作为润滑材料,即我们常说的黄油!

润滑脂的作用主要是:

润滑、保护和密封。绝大多数润滑脂用于润滑,称为减摩润滑脂。减摩润滑脂主要起降低机械摩擦,防止机械磨损的作用.同时还兼起防止金属腐蚀的保护作用,及密封防尘作用。有一些润滑脂主要用来防止金属生锈或腐蚀,称为保护润滑脂。例如工业凡士林等有少数润滑脂专作密封用,称为密封润滑脂,例如螺纹脂。润滑脂大多是半固体状的物质,具有独特的流动性。

润滑脂的工作原理是稠化剂将油保持在需要润滑的位置上,有负载时,稠化剂将油释放出来,从而起到润滑作用。在常温和静止状态时它象固体,能保持自己的形状而不流动,能粘附在金属上而不滑落。在高温或受到超过一定限度的外力时,它又象液体能产生流动。润滑脂在机械中受到运动部件的剪切作用时,它能产生流动并进行润滑,减低运动表面间的摩擦和磨损。当剪切作用停止后,它又能恢复一定的稠度,润滑脂的这种特殊的流动性,决定它可以在不适于用润滑油的部位进行润滑。此外,由于它是半固体状物质,其密封作用和保护作用都比润滑油好。

 

 

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20161229

 

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