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        滾動軸承滾道的設計方法
        作者:廣州依納  發表時間:2013-03-04  點擊:92
        為了達到盡可能高的剛度和負荷能力,又盡可能節省空間的目的,可選用CJSRTL無套圈的軸承。這種滾動體直接在軸上、或在軸承孔內運動的軸承例如有:滾針和保持架組件、無內圈滾針軸承和沖壓外圈滾針離合器等。在設計滾道時,應注意下列幾點說明: 材 料 為了能完全達到軸承的負荷能力,在選擇滾動軸承滾道材料時,應注意的是要保證其表面硬度為670-840HV,足夠的淬硬深度和鋼材的純凈度需與一般高質量鋼材的要求相同。下列幾種鋼材特別適于用作滾動體滾道的鋼材。 l 淬透鋼 GCr15或歐洲100Cr6 在特定情況下,這些滾動軸承鋼亦可作表面淬硬處理。 l 表面淬硬鋼 15CrMo、20CrMo或歐洲17MnCr6、16MnCr6 選擇材料時,除了其可淬硬度外,還應考慮心部強度。作表面淬火時,應先具有細粒結構組織。并且有效淬硬深度應 符合公式(42)。 火焰淬火鋼或感應淬火鋼55、60或歐洲C554 在火焰淬火或感應淬火時,只能對機加工零件上將作為滾道的部分進行淬火。選擇材料的主要先決條件仍然是材料的可淬硬能力。在作淬硬處理前應先作調質處理。 淬硬深度經表面淬火、火焰淬火或感應淬火的滾道,除了表面硬度可達到670--840HV之外,還應保證有足夠的淬硬深度Ht(對表面淬火,有效淬硬深度為Eht;對火焰淬火或感應淬火,淬硬穿透深度為Rht。淬硬深度的定義是:由表面到硬度為550HV處的垂直距離。溫度對尺寸穩定性的影響 運轉濕度超過+120℃,將引起普通標準軸承材料的組織結構變化,從而使軸承尺寸改變。因此在高溫下運轉時,為保證軸承正常的功能;必須對軸承作尺寸穩定性處理,但也應考慮伴隨而產生的材料硬度的降低。對于小型軸承來說,通常對 尺寸穩定性要求不高,但為保證大型軸承的穩固配合和原始徑向游隙,至少應對內圈作尺寸穩定性處理。根據不同的工作溫度的要求,可以用不同的補充代號予以標示出來。 滾動軸承的徑向定位 對滾動軸承的定位,應考慮下列一些影響因素: 轉動狀態 所謂轉動狀態是指各套圈相對于負荷方向的運動。 旋轉負荷。軸承套圈轉動而負荷靜止或軸承套圈靜止而負荷轉動,這兩種情況都屬于旋轉負荷狀態。在旋轉負荷情況下,如果對軸或軸承座取太松動的配合,則軸承套圈將會產生移動現象。因此,必須選用較緊密的配合,以防止移動現象發生。負荷越重和套圈直徑越大,所選的配合應越緊。 點負荷。軸承套圈和負荷都是靜止,或軸承套圈和負荷以相同的速度旋轉時,都屬于靜止負荷狀態,對于靜止負荷,可選擇較松的配合,因為這種情況下,軸承套圈不會產生移動現象。 變動式負荷方向。負荷方向是無規則地變化著,或以擺動的方式變化,或隨沖擊和振動的情況都稱為變動式負荷方向在這種轉動狀態下,兩個套圈都必須選擇較緊的配合。 l 負荷類型和大小 隨轉動負荷或變動負荷的套圈,負荷越高,配合應越緊。 l 軸承類型和尺寸 表14所列軸承座孔公差僅適用于鋼或鑄鐵軸承座。表15中所列的軸公差僅適用于實心軸,如果用輕金屬軸承座或空心軸時,應選擇較緊的配合。對無內圈滾針軸承的軸公差列于表16中。 從上述各種因素的影響可以看出,不可能找出一條包括各種因素的,正確的配合公差選擇原則,因此,在相應表中所列之值 僅只能當作是參考值。 表15 有內圈滾針軸承和圓柱滾子軸承的軸公差極限選擇原則 工作條件 軸直徑 mm ISO公差帶 舉 例 滾針軸承 圓柱滾子軸承 內圈受點負荷 易于安裝 所有軸承直徑 g6 g6 在靜座軸上的滾輪:調整桿,齒輪箱內輪,滑輪,滾輪,張力輪 一般應用 h6 h6 高精度和平衡運轉 h5 -- 內圈受旋轉負荷或變動負荷 輕負荷和變動負荷 到To 50 j5 j6 齒輪箱,工作中軸,電動馬達,磨床主軸,泵,機床,一般工程機械 超過Over 50 到To 100 k5 k6 超過Over 100 到To 200 m61) m61) 超過Over 200 n62) n62) 正常負荷 到To 50 k53) k6 超過Over 50 到To 100 m5,m61) m61) 超過Over 150 到To 200 n62) n62) 超過Over 200 到To 500 p62) p62) 在嚴酷工作條件和沖擊下,重負荷 到To 150 n62) n62) 超過Over150 p62) p62) 1)選擇軸和軸承座公差極限之后,應再檢查工作游隙。 2)公差帶為n6和p6需要求較大的原始徑向游隙。 3)對于滾針一角接觸球軸承,配合不能比k5更緊。 表16無內圈滾針軸承選擇軸公差極限的參考值1) 內接圓(公差帶F6) Fw mm 工作游隙 超過 到 小于正常值 小于正常值 大于正常值 -- 65 80 160 180 200 250 315 65 80 160 180 200 250 315 400 k5 k5 k5 k5 j5 j5 h5 g5 h5 h5 g5 g5 g5 f6 f6 f6 g6 f6 f6 e6 e6 e6 e6 d6 1)適用于軸承座公差到K7。對于比K7更緊的軸承座公差,對其工作游隙必須進行驗算或量測。 裝配公差 軸承套圈有完美的徑向定位和套圈在圓周面和寬度上能均勻地被支承,對軸承能正常運轉和獲得較長的使用壽命具有決定性的影響。因此應特別注意裝配公差的選擇。 軸承套圈支承面的設計 為了使滾動軸承能正常發揮其功能,與軸承相配合的表面(軸和軸承座孔)必須按與軸承精度等級相應的IT一等級加工。 與軸承相配合表面的尺寸公差和幾何精度的推薦值列于表17中。剖分式軸承座,其連接面處應去除毛刺并加工圓角。 表17 與軸承配合表面的尺寸公差和幾何精度 軸承精度等級 軸承配合表面 直徑公差 圓度公差 平行度公差 臺肩側擺 P0 軸 IT6(IT5) 旋轉負荷 IT4/2 IT4 IT4 點負荷 IT5/2 IT5 軸承座 IT7(IT6) 旋轉負荷 IT5/2 IT5 IT5 點負荷 IT6/2 IT6 P6 軸 IT5 旋轉負荷 IT3/2 IT3 IT3 點負荷 IT4/2 IT4 軸承座 IT6 旋轉負荷 IT4/2 IT4 IT4 點負荷 IT5/2 IT5 P5 軸 IT5 旋轉負荷 IT2/2 IT2 IT2 點負荷 IT3/2 IT3 軸承座 IT6 旋轉負荷 IT3/2 IT3 IT3 點負荷 IT4/2 IT4 滾動軸承的軸向定位 為了防止滾針軸承或圓柱滾子軸承側向滑移,軸承必須軸向定位和夾緊。如果配合公差已經足夠緊的話,也可不用軸向堅固裝置(如圖12a)所示沖壓外圈滾針軸承)。滾針和保持架組件必須要有軸向引導(見圖13和14)。 引導表面的設計 對滾針和保持架組件的側向引導面(見面13和14),應經精車加工并無毛刺。高速時,相鄰的表面應淬火并經磨削加工。在止動環前還應附加一墊圈(圖14)。 軸承套圈的軸向定位 軸承套圈常由軸或軸承座的擋肩來定位。這些擋肩必須有足夠的高度并與軸承軸線垂直。它們必須與和軸承套圈相配的表面一次加工出來。由和軸承相配合的表面到擋肩過渡外,其圓角應符合規定,退刀糟應符合規定。圓角或退刀糟是為了保證軸承套圈的整個端面能支承在擋肩上,應注意的是尺寸表中給出倒角尺寸rs的最小值。 如果軸承作為固定端支承且承受軸向負荷,則套圈兩端必須緊固(圖16、17、18)。尤其是分離式內圈(如NKIB,圖16和 SL04,圖24)和圓柱滾子軸承剖分式外圈系列SL01(圖17或18),系列SL11和SL12更應兩端緊固。 對于單向定位的軸承(圖19和20)只要在軸承套圈承受軸向負荷的一端擋邊加以支承即可。 對承受軸向負荷的圓柱滾子軸承的擋邊來說,其支承高度應擴大到尺寸d1或D1處(見尺寸表)。 http://www.hao.zj.cn/upimg/2006-09-08/001635_02_323.gif滾動軸承的密封 軸承的運轉可靠性和使用壽命在很大程度上是與其密封裝置能否有效地防止臟污和水氣侵入以及阻止潤滑劑漏出有關, 在選擇密封型式時應考慮具體的應用條件。 非接觸式密封 非接觸式密封主要用于下列場合:在高圓周速度下密封摩擦必須避免的場合,高溫希望避免密封磨損的場合。間隙密封 對潤滑脂有較好的密封較果;如果間隙密封回流設計(軸上有溝槽、離心環、螺旋槽等)則此種密封也可用于油潤滑的場合。 簡單間隙密封的縫隙約為0.1~0.2mm。而縫隙在空間許可的范圍內盡可能的長。帶環形槽(圖21)可以改善其密封效果。 迷宮密封(圖23)的密封效果更好,為了避免泵吸現象,徑向擴展的間隙不能太窄。如果在縫隙內潤滑脂,則其密封性 能更好。一般來說,填充縫隙用的潤滑脂應與軸承用的脂相同;至少潤滑脂的稠化劑應相同。如果由于密封介質的原因不能實現上述要求時,則可使用專用的密封潤滑脂,在這種情況下,應提供分離的空間以防止密封脂進入軸承中。http://www.hao.zj.cn/upimg/2006-09-08/001635_03_977.gif接觸式密封 接觸式密封一般都比非接觸式密封效果為好,在這種密封中,其部分是用預緊力保持與密封表面相接觸,因此而引起的 摩擦熱限制了其可容許的圓周速度,在跑合運轉中,較大的初始摩擦表面將會急驟下降。密封配合表面也需要潤滑,否則將產生磨損。 密封唇密封(圖24-27)。適用于油潤滑也適用于脂潤滑,而且圓周速度可達12m/s,如果密封的目的是為了防止潤滑劑由軸承座泄露出去,則密封唇應面向里面安置。當密封主要是為了防止臟污進入軸承裝置時,密封唇應面向外安置。 轉軸密封。按DIN3760(圖27)它是一種密封唇密封,可對許多種軸承裝置作非常有效的密封。 http://www.hao.zj.cn/upimg/2006-09-08/001636_04_659.gifl RTL 帶密封滾針和圓柱滾子軸承(圖24)是帶密封唇密封的軸承(后綴“RS”或“P”),這種結構不需要給密封裝置附加空間。此整體式密封適用于無壓力要求的密封裝置,在一般工作條件下,可以防止污物侵入軸承中和阻止潤滑脂泄漏。軸承再潤滑時,用過的潤滑脂還可以由此排出。http://www.hao.zj.cn/upimg/2006-09-08/001636_05_104.gif毛氈潤滑 適用于圓周速度小于4m/s的場合。氈封圈和環形槽在DIN5419中皆加以標準化。氈封件必須在熱油(約+80℃)中浸泡后才能裝入。 接觸式密封的裝配說明密封的配合而必須無刻傷和劃痕。如表面磨削后沒有螺旋形痕跡,則可獲得最好的密封效果。推薦的粗糙度為:Rz1-Rz4,或Ra0.2-Ra0.8。表面硬度至少應達到450HV,當圓周速度超過4m/s時,至少應達到600HV。接觸式密封配合表面的端部應有引導倒角,以避免裝配中使密封唇操作或翻邊。裝配前應在密封唇上和配合表面上涂潤滑脂,以防止軸第一次轉動時產生干磨擦,如果采用雙唇密封或同時有幾個密封件排列安裝時,其之間的空隙內應填入潤滑脂。如果密封的主要目的是防止潤滑劑由軸承中漏出來,則在裝配時應使密封唇向內。密封唇向外的裝配方式則可防止外界污物侵入,而且可允許在重新潤滑時將已用過的潤滑脂排泄出去。 在將密封件壓入軸承座孔時應使用壓桿,以保證對中和與軸線垂直,如果與密封件配合的表面端處有尖角的話,則應用一裝 配套筒輔助安裝,裝配套筒的直徑應比與密封件相配合表面的直徑略大些并有較長的引導倒角(約15℃)。 RTL內圈(系列IR)的滾道粗糙度很小,其表面形貌適合作為脂潤滑密封唇的配合軌道。用來作為油潤滑的密封時,為了得到更好 的密封效果,內圈應精加工成無螺旋形加工痕跡(IR...EGS),端部有引導倒角以防止裝配時劃傷密封唇。
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