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滚动轴承知识

滚动轴承的知识

第一节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。

第二节滚动轴承的分类

1．按滚动轴承结构类型分类

（1）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0到45。

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0到45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45到90。

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：

　　1）球轴承----滚动体为球：

　　2）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；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;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。

（3）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。

（4）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。

（5）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。

（6）轴承按其结构形状（如有无装填槽,有无内、外圈以及套圈的形状,挡边的结构,甚至有无保持架等）还可以分为多种结构类型。

2.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。

第三节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：

（1）板料→剪切→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）

（2）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〉。

第四节滚动轴承的特点

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。

但是,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。

可是,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。

目前,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。

滚动轴承的润滑

润滑对于滚动轴承具有重要意义，轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力．还可以起着散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用。

轴承常用的润滑方式有油润滑及脂润滑两类。

此外，也有使用固体润滑剂润滑的。

选用哪一类润滑方式，这与轴承的速度有关，一般用滚动轴承的 dn值（d为滚动轴承内径，mm；n为轴承转速；r／min）表示轴承的速度大小。

适用于脂润滑和抽润滑的dn值界限列于下表中可作为选择润滑方式时的参考。

表：

适用于脂润滑和油润滑的dn值界限（表值×104）（mm·r/min）

轴承类型

脂润滑

油润滑

油浴

滴油

循环油（喷油）

油雾

深沟球轴承

>60

调心球轴承

角接触球轴承

>60

圆柱滚子轴承

>60

圆锥滚子轴承

调心滚子轴承

推力球轴承

1.脂润滑

由于润滑脂是一种粘稠的凝胶状材料，故润滑膜强度高，能承受较大的载荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以维持相当长的一段时间。

波劾轴承的装脂量一般为轴承内部空间容积的1/3~2／3。

对于那些不便经常添加润滑剂的地方，或那些不允许润滑油流失而致污染产品的工业机械来说，这种润滑方式十分适宜。

它的缺点是只适用于较低的d。

值。

会润滑脂的主要性能指标为雄人度和滴点。

轴承的dn值大、载荷小时，应选锥入度较大的润滑脂；反之，应选用谁人度较小的润滑脂。

此外，轴承的工作温度应比润滑胀的热点低，对于矿物油润滑胀，应低10～20t；对于合成润滑脂．应低20～30℃。

2.油润滑

在高速高温的条件下，脂润滑不能满足要求时可采用油润滑。

润滑油的主要特性是粘度，转速越高，应选用粘度越低的润滑油；载荷越大，应选用粘度越高的润滑油。

根据工作温度及dn值．参考图13－28，可选出润滑油应具有的粘度值，然后根据粘度从润滑油产品目录中选出相应的润滑油牌号。

油润滑时，常用的润滑方法有下列几种：

1）油浴润滑（下图）把轴承局部浸入润滑油中，当轴承静止时，油面应不高于最低攒动体的中心。

这个方法不适于高速，因为搅动油液剧烈时要造成很大的能量损失，以致引起油液和轴承过热。

2）滴油润滑适用于需要定量供应润滑油的轴承部件，滴油量应适当控制，过多的油量液引起轴承温度的增高，为使滴油通畅，常使用粘度较小的全损耗系统用油L－AN15。

3）飞溅润滑这是一般闭式齿轮传动装置中的轴承常用的润滑方法，即利用齿轮的转动把轴承的密封装置是为了阻止灰尘、水、酸气和其它杂物进入轴瓦并阻止润滑剂流失而设置的。

密封装置可分为接触式及非接触式两大类。

16.4滚动轴承的润滑和密封

滚动轴承的润滑材料有润滑油、润滑脂及固体润滑剂.

具体润滑方式可根据速度因素dn值，参考下表选择。

d为轴颈直径，mm；n为工作转速，r/min。

●

一般情况下采用润滑脂润滑，附近具有润滑油源时，也可采用油润滑。

当dn（圆周速度）＜（1.5~2）×105mm.r/min）时，易采用脂润滑，否则采用油润滑。

● 滚动轴承润滑剂的选择主要取决于速度、载荷、温度等工作条件。

一般情况下，采用的润滑油黏度应不低于13mm2/s～32mm2/s（球轴承油粘度略低而滚子轴承略高）。

脂润滑轴承在低速、工作温度65°C以下时可选钙基脂，较高温度时选用钠基脂或钙钠基脂；高速或载荷工况复杂时可选锂基脂；潮湿环境可选用铝基脂或钡基脂，而不宜选用遇水分解的钠基脂。

●

密封的目的：

防止灰尘、水分进入，防止润滑油流失。

密封装置是轴承系统的重要设计环节之一。

设计要求应能达到长期密封和防尘作用；摩擦和安装误差都要小；拆卸、装配方便且保养简单。

密封按照其原理不同可分为接触式密封和非接触式密封两大类。

非接触式密封不受速度限制;

接触式密封只能用在线速度较低的场合，为保证密封的寿命及减少轴的磨损，轴接触部分的硬度应在HRC40以上，表面粗糙度宜小于Ra1.60μm-Ra0.80μm。

润滑技术:

滚动轴承的润滑

2004-10-0817:

29:

一.滚动轴承的润滑

1.滚动轴承的特点

滚动轴承既有滚动摩擦也有滑动摩擦。

滑动摩擦是由于滚动轴承在表面曲线上的偏差和负载下轴承变形造成的。

随着速度和负荷的增加，滚动轴承的滑动摩擦增大。

为了减少摩擦、磨损、降低温升、噪声，防止轴承和部件生锈，采用合理的润滑方式和正确地选用润滑剂，适宜地控制润滑剂数量对提高轴承寿命非常重要。

1）滚动轴承选油、选脂的依据:

（1）滚动轴承使用润滑油润滑的优点 :

a.在一定的操作规范下,使用润滑油比润滑脂润滑的启动力矩和摩擦损失显著要小。

b.由于润滑油可在循环中带走热量起到冷却作用，故能使轴承达到相对高的转动速度。

c.使用温度可保证达到较高。

d.换脂时，必须拆卸有关联接部件，用润滑油时，不必拆卸。

e.在减速箱中的轴承用润滑油是很合适的，因为可用飞溅方式达到同时润滑齿轮和轴承的目的。

f.在轴承中润滑脂逐步被产品磨损的产物、磨料、从外经密封装置渗透的和自身老化的产物所沾污，如不及时替换，则引起轴承加速磨损，而用润滑油时，可经过过滤而保证其正常运转。

（2）滚动轴承用润滑脂润滑的优点

a.个别须用手经常加油的轴承点，如换用脂则既省事又可避免缺油。

b.脂本身就有密封作用，这样可允许简化密封程度不高的机构。

c.经验证明在一定转速范围内（ｎ〈２００００ｒ／ｍｉｎ或ｄｎ〈２００００ｍｍ·ｒ／ｍｉｎ）用锂基脂润滑比用滴油法有更低的温升和更长的轴承寿命。

2.滚动轴承选用润滑脂应考虑的因素

1）速度主轴转速和轴承内径是滚动轴承选用润滑油还是脂的重要依据，通常使用润滑脂时各种轴都有一个使用速度极限，不同的轴承速度极限相差很大，通常以ｄｎ值或ｄｍｎ值来表示。

一般原则是速度越高，选锥入度越大（锥入度越大则脂越软）的脂、以减少其摩擦阻力。

但过软的脂，在离心力作用下，其润滑能力则降低。

根据经验，对ｎ＝２００００ｒ／ｍｉｎ的主轴，若用球轴承，其脂的锥入度宜在２２０～２５０之间，当ｎ＝１００００ｒ／ｍｉｎ时，选锥入度为１７５～２０５的脂；若用滚锥、滚子轴承，由于它们与主轴配合比较紧密，甚至有些过盈结构，因此即使主轴转速ｎ＝１０００左右，其用脂的锥入度应在２４５～２９５范围内。

2）温度轴承的温度条件及变化的幅度对润滑脂的润滑作用和寿命有明显的影响，

润滑脂是胶体分散体系，它的可塑性和相似粘度随着温度而变化。

当温度升高时，润滑脂的基础油会产生蒸发、氧化变质，润滑脂的胶体结构也会变化而加速分油。

当温度达到润滑脂稠化剂的熔点或稠化纤维骨架维系基础油的临界点时，其胶体结构将完全破坏，润滑脂不能继续使用。

如果温度变化幅度大且温度变化频繁，则其凝胶分油现象更为严重。

一般讲，润滑脂高温失效的主要原因都是由凝胶萎缩和基础油的蒸发而造成的，当基础油损失达５０％～６０％时，润滑脂即损失了润滑能力。

轴承温度每升高１０～１５℃，润滑脂的寿命缩短一倍。

在高温部位润滑时，要考虑选用抗氧化性好、热蒸发损失小、滴点高的润滑脂。

在低温下使用，要选用相似粘度小，低的起动阻力的润滑脂。

这类润滑脂的基础油大多是合成油，如酯类油、硅油等，它们都具有低温性能。

3）载荷对于重载荷机械在使用润滑脂润滑时，应选用基础油粘度高、稠化剂含量高的润滑脂，稠度大的润滑脂可以承受较高载荷或选用加有极压添加剂或填料（二硫化钼、石墨）的润滑脂。

对于低，中载荷的机械，应选用１号或者2号稠度的短纤维润滑脂，基础油以中等粘度为宜。

4）环境条件环境条件是指润滑部位的工作环境和所接触的介质，如空气湿度、尘埃和是否有腐蚀性介质等。

在潮湿环境或水接触的情况下，要选用抗水性好的润滑脂如钙基、锂基、复合钙基脂。

条件苛刻时，应选用加有防锈剂的润滑脂。

处在有强烈化学的介质环境的润滑部件，应选用抗化学介质的合成油润滑脂如氟碳润滑脂等。

1．对润滑剂的基本要求

通常对润滑剂有如下各项基本要求：

（1）具有足够的润滑作用，即能降低轴承的摩擦并抑制轴承中有害的磨损过程，摩擦阻力要小，抗磨能力要大。

（2）防止轴承发生锈蚀，本身也不致引起轴承组成零件（如铜保持架、橡胶密封件等）的腐蚀、变质或变形。

（3）能在规定的工作温度上限和下限的范围内，始终保持必要的润滑性能，化学成分稳定，粘度变化不大。

（4）在规定工作转速的上限和下限的范围内，都能建立起足够厚的油膜；本身清洁，不含杂质，消泡性良好。

（5）在要求的工作期限内或库存期限内，物理性能和化学性能足够稳定，不致产生影响使用的品质降低。

（6）维护，保养力求简便，附属装置尽可能少。

（7）在满足上述技术要求的前提下，经济上力求节约。

2．对润滑剂的附加要求

（1）有良好的冷却效果。

（2）对所润滑的表面有很强的附着性，泄漏，滴落或甩散尽可能要少；水分离性好。

（3）混入少许杂质（如水分等）不致影响其应有性能。

（4）起到密封作用，能防止水或污物进入轴承。

（5）不易传递振动或能减轻噪声。

（6）能实行集中润滑。

3．对润滑剂的特殊要求

在特殊工况下，必须对润滑剂提出如下特殊要求：

（1）长寿命的要求要求润滑剂的使用寿命特别长。

（2）低摩擦力矩的要求要求润滑剂的摩擦阻力很低。

（3）耐高温的要求要求能耐250℃以上的高温。

（4）耐低温的要求要求能耐—63℃以下的低温。

（5）耐高真空的要求要求在高真空的条件下，不挥发，不散失，不变质，特别是在失重状态的高真空条件下。

（6）无害性的要求

在食品、制药或化工等机械中使用时，要求即使有少微润滑剂混入食品、药品或化工产品中，也不致引起食物中毒、药品改性或化工产品变质。

（7）边界润滑特性好的要求

在煤矿等污染较大环境中，混入润滑剂中固体杂质使油膜破损而经常处于边界润滑状态，要求润滑剂能适应这种状态。

滚动轴承油怎样选用

使用滚动轴承的主轴轴承润滑油，一般按照轴承内径d与主轴转速n的乘积即速度因数dn、轴承工作温度T、轴承所承受的负荷P等参数综合考虑。

下面给出了推荐用于滚动轴承用润滑油牌号的选择。

润滑油的品种可选用FC或FD轴承油、HL液压油、TSA汽轮机油、DAD压缩机油、汽油机油或汽缸油等，根据产品品种、工况条件和粘度等级而定。

1、轴承工作温度-30-0℃，普通负荷（3MPa）适用油粘度（40℃）18-32mm2/s，粘度等级22、32；重负荷或冲击负荷（3MPa-20MPa）适用油粘度（40℃）18-50mm2/s，粘度等级32、46。

2、轴承工作温度0-60℃，速度因数（dn值）15000mm.r/min以下，普通负荷适用油粘度（40℃）32-70mm2/s，粘度等级32、46、68，重负荷或冲击负荷（3MPa-20MPa）适用油粘度（40℃）70-192mm2/s，粘度等级68、100、150；速度因数（dn值）15000-75000mm.r/min，普通负荷适用油粘度（40℃）32-50mm2/s，粘度等级32、46，重负荷或冲击负荷（3MPa-20MPa）适用油粘度（40℃）42-90mm2/s，粘度等级46、68、100；速度因数（dn值）75000-150000mm.r/min，普通负荷适用油粘度（40℃）15-32mm2/s，粘度等级15、32，重负荷或冲击负荷（3MPa-20MPa）适用油粘度（40℃）32-42mm2/s，粘度等级32；速度因数（dn值）150000-300000mm.r/min，普通负荷适用油粘度（40℃）9-12mm2/s，粘度等级5、7、10，重负荷或冲击负荷（3MPa-20MPa）适用油粘度（40℃）18-32mm2/s，粘度等级15。

3、轴承工作温度60-100℃，速度因数（dn值）15000mm.r/min以下，普通负荷适用油粘度40℃110-192mm2/s（100℃9.3-12.5mm2/s），粘度等级150，重负荷或冲击负荷（3MPa-20MPa）适用油粘度（40℃）195-240mm2/s（100℃15-24mm2/s），粘度等级150；速度因数（dn值）15000-75000mm.r/min，普通负荷适用油粘度40℃70-120mm2/s（100℃5.6-9.3mm2/s），粘度等级68、100，重负荷或冲击负荷（3MPa-20MPa）适用油粘度（40℃）110-192mm2/s，粘度等级150；速度因数（dn值）75000-150000mm.r/min，普通负荷适用油粘度40℃50-90mm2/s（100℃5.6-9.3mm2/s），粘度等级46、68、100，重负荷或冲击负荷（3MPa-20MPa）适用油粘度（40℃）70-120mm2/s，粘度等级100。

滚动轴承的代号表示方法

　　代号用途:

代表象征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，代号由国家标准GB/T272-93规定。

代号的构成：

　前置代号——表示轴承的分部件

　基本代号——表示轴承的类型与尺寸等主要特征

　后置代号——表示轴承的精度与材料的特征

轴承代号的组成如下表所示：

前置代号

基本代号

后置代号

轴承的分

部件代号

五

四

三

二

一

内

部

结

构

代

号

密

封

与

防

尘

结

构

代

号

保

持

架

及

其

材

料

代

号

特

殊

轴

承

材

料

代

号

公

差

等

级

代

号

游

隙

代

号

多

轴

承

配

置

代

号

其

它

代

号

类

型

代

号

尺寸系

列代号

内

径

代

号

宽

度

系

列

代

号

直

径

系

列

代

号

内径代号：

一般情况下轴承内径用轴承内径代号（基本代号的后两位数）×5=内径（mm），例：

轴承6204的内径是04×5=20mm 。

常见特殊情况：

㈠当轴承内径小于20mm

轴承内径尺寸为（mm）

对应内径代号为

㈡当轴承内径小于10mm，直接用基本代号的最后一位表示轴承内径尺寸；例：

轴承608Z，用基本代号‘608’的最后一位8作内径尺寸，轴承608Z的内径为8mm。

以此类推627的内径为7mm，634的内径为4mm。

㈢轴承的内径不是5的倍数或者大于等于500mm，内径代号用斜杠‘/’隔开。

另一种情况：

有部分滚针轴承旧代号内径代号直接用‘/’隔开。

这几种情况‘/’后边的几位数值为轴承内径尺寸。

见下表示例：

轴承型号

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