一、轴承的构造和部件
LSKD轴承基本结构包括两个套圈、滚动体和用于保持滚动体等距离滚动的保持架。密封圈和防尘盖是用来防止灰尘或油等外来物的侵入。使用润滑剂的主要目的减少摩擦及滚动体的磨损。
内圈:
1)内圈V-型槽结构通常用于LSKD中小型有防尘盖和密封圈的深沟球轴承。
2)内圈L-型槽结构通常用于LSKD微型有防尘盖和密封圈的深沟球轴承。
3)内圈平板结构通常应用于LSKD的开式深沟球轴承。
保持架:
保持架在运转中会收到摩擦、张力和惯性力的机械作用,同时还会受到某些润滑剂、添加剂、溶剂或散热剂的化学作用。因此保持架的设计和材质对其性能和轴承使用可靠性具有至关重要的作用。
深沟球轴承的保持架分为以下几种:
1)铆钉型保持架
由高精度的带钢经冲压成型变为球形兜孔的保持架,并用铆钉将其固定。通常用于LSKD中小型深沟球轴承。
2)曲爪式保持架
由高精度的带钢经冲压成型变为球形兜孔的保持架和曲爪器。两队保持器嵌缝而成。通常用于LSKD微型深沟球轴承。
内部密封结构:
密封性能对润滑剂的清洁度和轴承使用寿命起着重要作用,轴承内部密封结构必须能够禁止异物入侵和润滑剂外泄。在轴承外部无法密封的情况下,通常使用具有密封结构的轴承。
当选择密封结构时,下列因素必须被考虑:润滑剂类型(油或油脂)、密封圈圆周速度、轴装配误差、空间限制、密封圈摩擦、合成热增加、以及成本。
防尘盖和密封圈:
1)钢板防尘盖(ZZ)
2)橡胶密封圈(2RS)
二、轴承的材料
轴承套圈材料和部件很大程度上决定了滚动轴承的性能和可靠性
对于套圈及滚动体材料要求考虑包括硬度的负荷能力、抗滚动疲劳性能、清洁或受污染条件和尺寸稳定性等轴承特性。
对于保持架材料,要求具有能够承受运转中振动与冲击负荷的强度,并且与套圈、滚动体的摩擦小,重量轻,能够适应轴承运转温度的特性。
滚动轴承的接触密封件也会影响轴承的性能和可靠性。这些材料须具有良好的防氧化、防热或防化学物质的作用。
这些考虑因素的重要性可能会受到其他操作参数如腐蚀、高温、冲击负荷或各种组合参数调节的影响。
滚动轴承需要在套圈与滚动体接触面上反复承受较大力的同时,保持高精度旋转。负荷最终会使表面断裂导致轴承的失效。为推迟材料疲劳的出现,轴承套圈和滚动体材料应具备以下特性。
1)硬度高
2)抗滚动疲劳性能强
3)耐磨损
4)尺寸稳定性好
5)机械强度好
如今,碳铬钢是滚动轴承的最佳选择,且应用范围广。由于不断对轴承寿命延续性的要求,球轴承的碳铬钢给制造和应用性能提供了最大限度的平衡,硬度范围在60和66HRC之间。真空脱气,铬轴承钢GCr15是精密套圈和滚动体材料标准的材料,该材料具有统一规范AISI52100(美国),DIN100Cr6(德国),JISSUJ2(日本)。
碳铬轴承钢的化学成分
钢材代码 |
化学成分 % |
|||||||
GCr 15 |
碳 |
硅 |
锰 |
磷 |
硫 |
铬 |
镍 |
|
0.95-1.05 |
0.15-0.35 |
0.25-0.45 |
≤0.02 |
≤0.015 |
1.4-1.6 |
≤0.2 |
保持架材料
保持架的材料必须具有良好的耐磨性、尺寸稳定性、良好的机械强度、完美适应轴承运转的特性。因此,对于选择保持架材料,重要的是要考虑运行环境。
冲压钢板保持架
这些轻质保持架有很高的强度,经表面处理能有效减少摩擦和磨损,下表是冷轧薄钢板的材料成分
钢材代码 |
化学成分 % |
||||
JIS G3141 SPCC |
碳 |
硅 |
锰 |
磷 |
硫 |
< 0.12 |
|
< 0.5 |
< 0.04 |
< 0.045 |
防尘盖和密封圈材料
防尘盖材料
LSKD轴承的防尘盖标准材料是冷轧电镀锡钢板,有时也会使用AISI-300规格的不锈钢。
密封圈材料
密封圈主要采用丁腈橡胶作为材料,针对高温环境,氟橡胶和硅橡胶也被广泛使用。
类型 |
ASTM D1418 |
温度范围 |
硬度 |
特点 |
限制 |
丁腈橡胶 |
NBR |
(-40~250F) |
40~90 |
低压缩特性,高延展性 |
不适合高温条件,并且避免阳光直晒和化学品的侵蚀 |
硅橡胶 |
MQ/PMQ/VMQ/PVMP |
(-94~400F) |
25~80 |
抗高温和干燥性 |
表面磨损和抗裂性能较差 |
氟橡胶 |
FKM/FPM |
(-20~400F) |
50~95 |
耐高温 |
不适合低温工作状态 |
警告!
在200℃以下的正常工作条件氟橡胶是安全、无害的,但是超过300℃的极限温度,即相当于切割钢管的火光,氟橡胶就会释放出烟雾。这些烟雾吸入人体是有害的,包括眼睛,另外要注意避免与皮肤接触。
三、轴承的精度
轴承精度包括尺寸精度和旋转精度,由ISO或JIS标准(滚动轴承精度)来判定。尺寸精度表示轴承安装到轴或轴承座上所必需的精度标准。旋转精度表示轴承在运转过程中所允许的跳动的极限。
根据尺寸公差和旋转精度,LSKD深沟球轴承的精度等级分ABEC-1到ABEC-7。ABEC-1是标准等级,ABEC-3等级较高,ABEC-5以上用于特殊用途。这些公差等级是根据国际标准ISO492设定的,其他标准等级对应如下:
各国工业标准精度等级对照表
标准 |
应用标准 |
精度等级 |
|||
ANSI |
ANSI/ABMA Std.20 |
ABEC-1 |
ABEC-3 |
ABEC-5 |
ABEC-7 |
JIS |
JIS B 1514 |
Class0,6X |
Class 6 |
Class 5 |
Class 4 |
ISO |
ISO 492 |
Class0,6X |
Class 6 |
Class 5 |
Class 4 |
DIN |
DIN 620 |
P0 |
P6 |
P5 |
P4 |
四、轴承的配合
正确装配的必要性
一般来说,只有当轴承和轴的配合具有适当过盈量,才能获得满意的径向定位和适当的支撑了,不恰当或错误固定的轴承内外圈通常会对轴承及其配件造成伤害。因此在选定正确的配合时,必须做仔细的研究。下面所列的是一些由不正确的配合产生的轴承失效。
滚道出现裂纹,早期剥落及滚道移位。
由于不正确配合导致内部游隙变负值而令轴承烧伤。
车由承与轴或轴承箱间蠕变及磨蚀产生磨损。
引起滚道变形而导致噪音值上升和旋转精度降低。
旋转及配合的条件
旋转条件是考虑轴承套圈与载荷方向的关系,通常有“动载荷”和“静载荷”两种。处于动载荷条件下的轴承部件,通常适用过盈配合来防止轴承打滑。同时,在静载荷情况下,也可能选用间隙配合来适应特定的运行条件或便于轴承的安装与拆卸。
必要的旋转精度和配合
轴承在装配同时要考虑旋转精度及安装和拆卸的难易度。例如:为减少弹性变形及振动,当旋转精度要求比较高时,不应采用间隙配合。轴承安装在轴或轴承座上,要能缩减精度等级,轴上至少5级精度,轴承座至少6级精度。