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轴承保持架与钢球保持架

来源:/ 作者:admin

2015年5月20号

 

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。

 

 

轴承保持架

 

用于制造其轴承部件的原材料在很大程度上决定了滚动轴承的 性能和可靠性。为了满足汽车领域极为苛刻的应用需要,工程师在深槽滚珠轴承的设计中开始转而使用GCPI TPI (热塑性聚酰亚胺)聚合材料等高性能材料。   主要材料有PEI PTFE PEEK PI 尼龙 聚四氟乙烯 聚酰亚胺 聚醚醚酮 等各种复合材料

 

 

轴承保持架架不但受到摩擦力、张力和惯性力等机械应力的影响,而且需要承受某些润滑剂、润滑添加剂或其老化产物、有机溶剂或冷却剂产生的化学作用。此类事项的相对影响程度可能受到其它工作参数的影响,包括高温、冲击负载、振动或此类因素与其他条件的组合等。

 

因此,对于轴承保持架架的性能以及轴承本身的运行可靠性来说,设计和材料均居于举足轻重的地位。这就是为什么工程师开发基于GCPI TPI (热塑性聚酰亚胺)聚合材料的保持架型号,并针对汽车行业的最高要求进行设计。

 

聚合材料保持架的特点就是强度和弹性得以完美结合。聚合材料在润滑的钢材表面显示出良好的滑动性能,而与滚动元件接触的保持架表面则具有出色的平滑度,二者共同造就了极低的摩擦力,从而得以使轴承的发热和磨损保持在最低水平。

 

低密度的材料意味着保持架的低惯性。即使在缺乏润滑剂的条件下,聚合材料保持架也具有优异的运行性能,因此,轴承连续工作一段时间也不会有卡死和二次损伤的风险。

 

大部分注塑成型的保持架使用的材料是聚酰胺6,6。聚合材料的强度和弹性等机械性能与温度有关,在工作条件下会产生永久性变化―称之为老化。在老化过程中,聚合物所处的温度、经历的时间和接触的介质(润滑剂)均是至关重要的因素。

 

表面看来,保持架的寿命随温度和润滑剂侵蚀性的升高而缩短。某些介质的侵蚀性极强,使得用玻纤增强聚酰胺6,6制成的保持架不能在+70 °C以上的工作温度下使用。典型例子就是压缩机中作为制冷剂使用的氨。

 

正是由于这个原因,工程师才在其保持架中普遍使用玻纤增强GCPI TPI (热塑性聚酰亚胺),以满足对高速、化学侵蚀或高温有着严格要求的交流发电机或变压器等应用场合。

 

GCPI TPI (热塑性聚酰亚胺)的性能之所以不同凡响,是因为其突出的强度和韧性、广泛的工作温度范围、高度的耐化学腐蚀性能和耐磨性以及易于加工性得到了完美的结 合。不但如此,在高达+200°C的温度下,这种材料并未显示出因温度和润滑油添加剂造成的老化迹象。

 

凭借这些出众的特性,GCPI TPI (热塑性聚酰亚胺)保持架完全适用于滚珠和滚柱轴承(如混合或高精度轴承)以及某些定制汽车轴承种类。

 

 

 

 

 

钢球保持架

 

轴承的分类

 

一、向心球轴承

 

包括深沟球轴承、调心球轴承以及角接触球轴承。

 

1.深沟球轴承

 

具有转速高、精度高、噪声振动小,主要承受径向载荷的深沟球轴承具有如下几个特点:

 

(1) 它由一个外圈、一个内圈、一组钢球和一组保持架组成。

 

(2) 它主要承受纯径向载荷,也可以承受联向载荷。当其承受纯径向载荷的时候,其接触角为零;当其具有较大径向游戏时,即具有角接触轴承性能,可以承受较大的轴向载荷。深沟球轴承摩擦系数小、极限转速高,所以当轴向载荷高速旋转时,它比推力球轴承更具有优越性。但是由于它的调心性能有限,所以轴承安装的同心度要高,否则会影响其运转的平衡性,增加轴承应力,从而缩短工作寿命。

 

(3) 深沟球轴承结构简单,相比其它易于达到较高精度,故可以成批量生产。除常规型号外,它还有各种结构变型,如带防尘盖深沟球轴承、带橡胶圈深沟球轴承以及有止动槽深沟球轴承等等。

 

1) 带防尘盖深沟球轴承

 

标准的带防尘盖深沟球轴承,具有Z型和2Z型(NSK称为ZZ型)两种。一般用在单独润滑较为困难、安置润滑油路和检查润滑情况不方便的条件下,通常往轴承内部注入的防锈、润滑两用锂基脂是轴承内部空间的1/4~1/3;

 

2) 带密封圈深沟球轴承

 

标准带密封圈深沟球轴承有接触式密封圈轴承RS型(NSK称之DDU型,一面密封)和2RS型(两面密封)以及非接触式密封轴承RZ型(NSK称之VV型,一面密封)和2RZ型。其性能、填脂、用途与带防尘盖轴承基本相同,不同的是带防尘盖与内圈之间有较大间隙,而非接触式密封圈的密封唇与内圈间隙小,接触式密封圈轴承的密封唇与内圈之间没有间隙,密封效果好,但摩擦系数有所增加。

 

3) 有止动槽和带止动环深沟球轴承

 

标准的有止动槽深沟球轴承后置代号为N,有止动槽并带止动环的深沟球轴承后置代号为HR。此外,还有ZN、ZNR等结构变型。带止动环深沟球轴承除了可以承受径向载荷功能外,止动环还可以限制轴承的轴向位移,简化轴承座的结构和缩小轴承尺寸。一般多用于汽车、拖拉机等轴向载荷不大的工作部位。

 

4) 有装球缺口深沟球轴承

 

标准的有装球缺口深沟球轴承有200、300两个直径系列。一侧的内外圈上有缺口,可以由此装入更多的球,增加其径向载荷能力。但由于轴向载荷能力较小,不能高速运行。如果有较大的轴向载荷,需要与一般的深沟球轴承配合使用。

 

5) 双列深沟球轴承

 

标准的双列深沟球轴承有4200A、4300A。A型轴承没有装球缺口。

 

6) 单列深沟球轴承

 

单列深沟球轴承,摩擦力矩小,适用于高速旋转、低噪音、低振动的情况下。除开放式之外,还有带钢板防尘盖轴承、橡胶密封圈轴承,钢板冲压保持架。

 

密封球轴承的特性

 

结构防尘盖非接触橡胶接触式橡胶

 

ZZ型VV型DDU型

 

摩擦力矩小小相对较大

 

高速性能良好良好想对较差

 

脂密封性良好比ZZ型号比VV型号

 

防尘性能良好比ZZ型号比VV型号

 

防水性能不适不适良好

 

温度范围-10~110 度-10~110 度-10~110 度

 

2.调心球轴承

 

具有转速较高、调心功能,但刚性差、耐冲击和抗振能力差的调心球轴承具有如下几个特点:

 

1) 常见的调心球轴承是双列调心球轴承,有一个大球面沟道外圈、一个双沟内圈、两列钢球和保持架组成。

 

2) 调心球轴承的特性是具有调心性能,适用于轴易出现绕曲的传动轴承等方面。

 

3) 调心球轴承内外圈的最大轴线倾斜度不能大于3°。

 

4) 适用于转速不高、对噪声和振动无严格要求且不便装卸的场合。

 

5) 调心球轴承还有单列满球(无保持架)带双面防尘盖结构。这种轴承孔径不大于10mm,常用于飞机机架构建中,如操纵机翼、尾翼的连杆两端。一次性润滑,封装后不能再润滑和更换。

 

3.角接触球轴承

 

具有转速高、精度高、噪声振动小、可同时承受联向载荷的角接触球轴承具有如下几个特点:

 

1) 接触角α是指钢球和滚道接触点公法线与径向平面的夹角。

 

2) 角接触球轴承是由外圈、内圈、钢球和保持架组成。

 

3) 单列角接触球轴承,只能承受一个方向的轴向载荷,其在承受纯径向载荷的同时,由于滚动体载荷作用线与径向载荷作用线不在同一径向平面内,由此会产生内部轴承分力,因此必须成对安装使用。

 

4) 成对配置的角接触球轴承可以承受联向载荷、纯径向载荷以及任一方向的轴向载荷。三种不同配置方式:背对背配置(后置代号为DB)、面对面配置(后置代号为DF)、串联配置(后置代号为DT)。配对组合的轴向间隙可以根据需要选择,后置代号为CA表示间隙较小,CB表示适中,CC表示较大;

 

5) 角接触球轴承可以承受联向载荷,也可以承受纯轴向载荷,能在较高速度下稳定工作。

 

6) 单列角接触球轴承有以下几种型式:

 

1°分离型角接触球轴承

 

代号为S70000,其外圈滚道无锁口,可以分离出来。这类轴承多为内径小于10mm的微型轴承,常用于陀螺转子、微电动机等对平衡、噪声、振动和稳定性都有较高要求的配置中。

 

2°非分离型角接触球轴承

 

安装接触角大小可以分为三种:

 

接触角a=40°,适用于承受较大的轴向载荷;

 

接触角a=25°,适用于精度高的主轴轴承

 

接触角a=15°,多用于较大尺寸精度轴承

 

3°成对配置的角接触球轴承

 

当轴承安装在机器上紧固后,完全消除轴承中游隙,使套圈与钢球处于紧锁状态,从而提高组合轴承刚性。

 

DB型(70000/DB):刚性较好,承受倾覆力矩性能好,可承受双向轴向载荷;

 

DF型(70000/DF):效果比DB型稍差;

 

DT型(70000/DT):只能承受单向的轴向载荷;

 

7) 双列角接触球轴承

 

其特点是同时承受联向载荷,以限制其位移。转速较高,刚性好,可承受倾覆力矩较大,广泛应用于小汽车的前轮轮毂中。

 

1°A型  外径≤90mm,无装球缺口,可承受相等的双向轴向载荷;

 

2°      外径≥90mm,一侧带有装球缺口

 

3°E型  属于加强型结构,一侧带有装球缺口;

 

4°两侧带有防尘盖式密封圈

 

安装时,虽然轴承可以承受双向轴向载荷,但应注意不要让主要轴向载荷通过有缺口的一侧沟边。

 

8) 四点接触球轴承(QJ型)

 

四点接触球轴承是一种双向单列角接触球轴承,可承受两个方向的轴向载荷,其转速较高,适用于高速运转场合。多用于机床、轧机轧辊、大型柴油机齿轮箱等处做支承、承受较大的推理载荷。

 

高速旋转下的四点接触球轴承,必须防止外圈旋转。

 

二、向心滚子轴承

 

包括圆柱滚子轴承、滚针轴承、调心滚子轴承和圆锥滚子轴承。

 

1.圆柱滚子轴承

 

精度较高,噪声振动较小,转速比同尺寸球轴承低,主要承受径向载荷的圆柱滚子轴承具有以下特点:

 

(1) 该系列轴承大多为单列圆柱滚子轴承,由一个外圈、一个内圈、一个保持架和一组滚子组成。

 

(2) 单列圆柱滚子轴承是可分离轴承,便于安装和拆卸。

 

(3) 单列圆柱滚子轴承有基本型、满装型和交叉滚子型。

 

1) 基本型

 

由一个内圈或外圈和另一套圈、滚子、保持架的组件组成,是可分离轴承。此类轴承一般由承受径向载荷与相同尺寸的深沟球轴承相比,有较大的径向载荷能力。

 

2) 满装型

 

没有保持架,所以承载能力大(套圈挡边和滚子端面接触面增加)。但由于没有保持架,所以滚子之间摩擦加大,导致轴承极限转速较低。

 

3) 交叉型

 

内外圈滚道与轴承轴线成45°角。

 

2.滚针轴承

 

转速较高,刚性较高,能承受较高径向载荷不能承受轴向载荷的滚针轴承具有以下几个特点:

 

(1) 由套圈、滚针和保持架组成

 

(2) 适合转速高、载荷大、轴承空间小的场合。

 

1) 冲压外圈的滚针轴承

 

有穿孔型和封口型两种。冲压外圈滚针轴承没有内圈,有保持架的冲压外圈滚针轴承适合高速、重载,多用于机床、汽车、摩托车的变速箱或纺织机械。无保持架的冲压套圈滚针轴承,由于装满了滚针,因此适合于重载荷下的摆动工作条件,如飞机的机架、导弹主翼的轴端等。

 

2) 实体套圈的滚针轴承

 

常用的实体套圈的滚针轴承有NA型和RNA型。其多用于机床、汽车变速箱。它的优点是径向截面尺寸小,承载的径向载荷大。标准型的滚针轴承都有保持架,所以转速较高,适合机床、汽车变速箱的要求。

 

3) 组合滚针轴承

 

是实体套圈滚针轴承和球轴承,滚子轴承组合。通常有以下几种形式,NKIA型、NKIB型、NKX型、NKXR型

 

4) 滚针和保持架组件

 

实际上就是无套圈的滚针轴承,多用于变速箱、摩托车、汽车的连杆大、小端。

 

3.调心滚子轴承

 

转速高、耐冲击、耐振动,具有调心性能,主要承受径向载荷,内外圈轴线有较大倾斜时(一般在3度内)可正常运转的调心滚子轴承具有以下几个特点:

 

(1) 由一个双滚圈的内圈、两列球面滚子、保持架和一个大球面的外圈组成。它能够承受双向的轴向载荷,也可以承受较大的径向载荷。

 

(2) 调心滚子轴承内圈有直孔和锥孔两种形式。锥孔的调心滚子轴承可安装在紧定套或者退卸套上,以便在光轴或阶梯上任何位置安放。借助于锥孔和紧定套可以调整轴承的径向游隙。

 

(3) 调心滚子轴承有以下几种形式:

 

1) C、CC、EC型

 

2) CA、CAC、ECA型

 

3) 振动筛用调心滚子轴承,因为在振动较大情况下工作,径向游隙要求比较大,通常在C3~C4之间。

 

4) 调心滚子轴承的偏差

 

调心滚子轴承是一种可分离型滚子轴承,适合在高速下工作,多用于石油钻机主轴。

 

4.圆锥滚子轴承

 

(1) 圆锥滚子轴承用量最多的是单列圆锥滚子轴承。此外,还有双列圆锥滚子轴承、四列圆锥滚子轴承(多用于大型的冷、热轧等重型机器中)。

 

(2) 单列圆锥滚子轴承是由一个外圈、一个内圈和一组锥形滚子由筐形保持架保罗成一个内圈组件。其中,内外圈可以分离。

 

(3) 通常情况下,单列圆锥滚子轴承外圈滚道的圆锥角在10°~19°之间,能够同时承受联向载荷。锥角愈大,承受轴向载荷的能力愈大。后置代号加B,锥角在25°~29°之间(大锥角)。同时,单列圆锥滚子轴承在安装过程中也可以调整游隙大小。

 

三、推力轴承

 

推力轴承是一种分离型轴承,轴圈、座圈可以和保持架、钢球的组件分离。其中,轴圈是与轴相配合的套圈,座圈是与轴承座相配合的套圈。

 

1.基本型推力球轴承

 

基本型推力球轴承有单向平底推力球轴承、双向平底推力球轴承、带球面座圈单向推力球轴承以及带球面座圈双向向推力球轴承。单向推力球轴承,转速低、只能承受单面轴向载荷;双列推力球轴承可以承受双面轴向载荷。

 

2.双向推力角接触球轴承

 

双向推力角接触球轴承接触角为60°,由一个润滑油槽的双沟座圈、两个轴圈两组钢球保持架组件及一个中隔圈组成。中隔圈的高低可调整角接触球轴承的预过盈。双向推力角接触球轴承,可以承受双向轴向载荷,具有精度高、刚度大、耐高速、温升低等特点,多用于现代车床、磨床、铣床的主轴。

 

四、其他轴承

 

1.微型轴承

 

微型轴承一般指其公称外径尺寸在26mm以下的轴承。多适用于要求高速旋转、低摩擦、低振动、低噪音环境下的产品。微型轴承适用于各类工业设备,如工业机械、木工机械、包装机械、食品机械、印刷机械、绣花机、光学仪器、电子工业、半导体制造装置、医疗机械、测试仪器等等。

 

2.直线轴承

 

直线轴承是一种以滚动摩擦代替滑动摩擦的支承元件,通常应用于传动精度高,做直线运动的机械。

 

滚动摩擦与滑动摩擦的区别:

 

(1) 前者摩擦系数小,传动效率高:前者是0.001~0.005,后者为0.08~0.12

 

(2) 滚动摩擦,标准化生产,使用和维修方便

 

(3) 前者用轴承钢制造,并且表明经过热处理。所以具有较高的机械性能和使用寿命

 

(4) 前者内部空隙较小,所以运转精度较高

 

(5) 部分滚动轴承可以同时承受联向载荷,所以简化了轴承座的结果

 

(6) 由于传动效率较高,所以可以节省润滑维护

 

(7) 可以方便应用于空间任何方位的轴上

 

但是,滚动轴承相比之下也有缺陷:

 

(1) 承受负荷能力较小

 

(2) 滚动轴承噪声和振动相对较大

 

(3) 滚动轴承工作寿命相对稍短些

 

五、关节轴承

 

关节轴承实际上是一种滑动轴承,主要用于同心度不高,工作表面压力较大而工作又慢速摆动和做回转运动的支承部位。具有以下几个特点:

 

1.关节轴承是由一个带外球面的内圈和一个带内球面的外圈组成,无滚动体和保持架。

 

2.关节轴承承受较大径向载荷为主的联向载荷。

 

向心和角接触关节轴承,承受纯径向载荷,而推力关节轴承则承受纯轴向载荷。

 

另外,基本尺寸相同的相互配合孔和轴公差带之间的关系,决定结合的松紧程度。孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得代数差为正时称间隙,为负时称过盈(负过盈)。

 

1) 间隙配合

 

间隙的作用是用来储藏润滑油、补偿各种误差等。它的大小影响孔、轴相对运动的程度,如滑动轴承与轴的联接。

 

2) 过盈配合

 

由于轴尺寸比孔尺寸大,所以需要采用加压或热胀冷缩方法进行装配。孔轴间不允许有相对运动的紧固联接,如大型齿轮的齿圈与轮毂的连接。

 

3) 过渡配合

 

孔、轴公差相互交叠,可能有间隙,可能过应(一般间隙和过盈都较小),主要是让孔、轴有较好的对冲性且易于拆卸、装配定位的连接,如滚动轴承内径与轴的联接。

 

对于过盈配合的小型轴承,可采用机械或液压的方法;

 

对于过盈配合的大型轴承,可利用热胀冷缩原理来安装,也可以采用油浴加热或电感应加热的方法。其中,油浴加热的温度应该控制在80°~100°

 

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