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滚动轴承的应用特性

供稿:中国工控网 2016/3/22 9:07:07

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  • 关键词: 滚动轴承 滚动轴承应用特性
  • 摘要:本文对滚动轴承的应用特性进行了详细介绍,,主要有承载能力特性,速度特性,摩擦特性,调心特性,旋转精度特性,刚性,振动与声音特性,使用寿命及可靠性等.


  滚动轴承的应用特性主要有承载能力特性,速度特性,摩擦特性,调心特性,旋转精度特性,刚性,振动与声音特性,使用寿命及可靠性等.

  一、承载能力

  承载能力是指轴承在一般工作状态下可以承受的载荷容量。轴承承载能力有两个指标来表示,即额定动载荷和额定静载荷。前者是轴承承载能力的动态性能,后者是轴承承载能力的静态性能。

  在选用轴承时,对于同一套轴承套圈之间有相对运动的应采用基本额定动载荷作为选择承载能力的指标。对于套圈之间相对静止或转速很低的轴承,可以采用基本额定静载荷作为选择承载能力的指标。

  滚动轴承的承载能力与轴承的结构和尺寸有关。一般情况下,在轴承结构一定时,轴承外形尺寸越大承载能力越大。在轴承外形尺寸一定时,滚子轴承的承载能力大于球轴承,其值为球轴承的1.5~3倍。为了便于各种轴承结构承载能力之间的比较,承载能力也可用“额定动载荷比”来表示,其含义是向心轴承的额定动载荷值与相同外形尺寸的深沟球轴承(推力轴承与推力球轴承相比)额定动载荷的比值。通过比值大小可以了解各种轴承承载能力的水平。

  二、速度特性

  滚动轴承在中低速(低于0.5倍的极限转速)条件下工作时,转速的高低对选择轴承没有太大的影响。但滚动轴承转速较高时,滚动体和保持架产生的惯性力会导致轴承运转状态和润滑状态的恶化,如旋转精度下降,振动和声音加剧,工作温度上升,打滑等。严重时还将造成轴承零件烧伤或黏着磨损失效的发生。

  轴承的极限转速的相关因素:

  A、轴承的结构、材料、尺寸、精度、游隙

  B、保持架的结构和材料及引导方式

  C、润滑方式,润滑剂的性能和用量

  D、轴承所承受的载荷大小、方向和性质(指振动或冲击等)

  E、轴承的散热条件。

  一般在轴承产品样本中(通常是厂家的产品宣传彩页)给出的极限转速仅适用的场合:

  A、当量动载荷小于等于0.1倍额定动载荷

  B、润滑与冷却条件正常

  C、向心轴承和推力轴承分别只承受径向力或轴向力

  D、0 级公差的轴承

  在选择轴承时,如果极限转速不能满足使用要求时,可以通过提高轴承零件的制造精度、改变轴承结构、保持架结构或保持架的材料、对零件表面过行减磨处理、合理选择润滑方式或润滑剂的性能等方法来提高轴承的极限转速。

  在轴承内径尺寸相同时,外径尺寸越小,滚动体的尺寸越小,零件的质量越轻,运转时的离心力也就越小,因此,在满足承载能力的前题下,可以选择轻系列的轴承。

  保持架的结构对转速也有很大的影响。一般实体保持架比冲压保持架的极限转速高。

  三、摩擦特性

  虽然滚动轴承的最大优点是摩擦系数小,但仍然存在着摩擦。轴承内部各接触表面之间的摩擦,不仅影响轴承的温升、运转精度、功率消耗和承载能力,而且还会影响使用寿命。滚动轴承的摩擦特性是以摩擦力矩的大小来进行衡量的。摩擦力矩与轴承的结构设计、游隙、加工精度、载荷、转速和润滑条件等有关。

  一般情况下,球轴承比滚子轴承的摩擦力矩小。受纯径(轴)向载荷时向心轴承(推力轴承)的摩擦力矩最小,受径向和轴向联合载荷时,轴承接触角与载荷角的值越接近则摩擦力矩越小。

  四、调心性能

  滚动轴承的调心性是指轴承自身能够自动补偿偏斜并能保证正常工作的能力。轴承偏斜是指内外套圈中心线不重合。这种偏斜将引起轴承内部接触应力的分布不均匀,产生应力集中,最终导致轴承的早期失效。

  深沟球轴承、圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承只能进行少量的角度补偿,调心球轴承或调心滚子轴承具有良好的调心性能,外球面球轴承调心性能更佳,推力球轴承容易产生偏斜,用带调心座垫圈的推力球轴承调心性能良好。

  五、旋转精度

  轴承的旋转精度直接影响主机的工作精度。轴承工作时的旋转精度不仅与材料、制造精度、游隙及刚度等有关,还与支承轴承的零件精度和刚度以及配合精度有关。作用在轴承上的载荷也会对轴承旋转精度产生影响,而且载荷越大变形越大旋转精度也越低。轴承使用中的环境条件如振动、温度、润滑等也会对旋转精度产生一定影响。

  六、振动与声音

  轴承的声音有正常声和异音之分,正常声是由滚动体在滚道上因滚动而产生平滑且连续的声音。而异音一般都是由于各种不正常原因产生的,如接触或润滑不良、异物侵入、零件工作表面损伤,尺寸变化等,这些声音具有不连续而且变化的特征。

  滚动轴承的振动主要由三部分组成,即与轴承弹性接触有关的振动、与零件制造误差有关的振动、与使用环境有关的振动。影响振动的原因有很多,游隙、载荷、轴承零件制造误差和支承轴承部件的制造误差、使用中杂质的侵入以及零件工作表面伤痕等都会引起振动。

  七、刚性

  滚动轴承的刚性就是指滚动体与滚道在载荷作用下产生变形后的相对位移关系。变形量与载荷的比值决定了刚度的大小,变形量越小刚度越大。可以通过施加预载荷来提高轴承的刚度,增加轴承的刚度可以提高轴承的旋转精度、减少振动和噪声、减少惯性力引起的打滑现象、补偿零件磨损引起的尺寸变化。合适的刚度还能改善零件之间的接触状况,使零件受力分布更加合理,从而提高轴承的疲劳寿命。刚度与轴承的结构、接触角、滚动体的尺寸和数量、载荷大小等有关。

  八、温度性能

  轴承在工作时,通常内圈温度总是高于外圈温度5~10度,内圈的热膨胀也大于外圈。由于工作温度的影响,轴承的工作游隙会比安装时的小,因此,在轴承选择时应考虑轴承使用温度的影响因素。

  九、寿命和可靠性

  广义的滚动轴承寿命包括疲劳寿命、磨损寿命、精度寿命、密封寿命、振动寿命、摆动寿命等,这些都根据轴承不同应用场合或主机的使用特点来划分的。通常所说的寿命是指轴承的疲劳寿命。

  轴承的疲劳寿命是指一套轴承中的一个套圈或滚动体的材料上出现第一个疲劳扩展迹象之前,轴承的一个套圈相对另一个套圈旋转的转数。影响轴承寿命的因素很多,有轴承材料、结构设计、零件制造、使用等诸多因素。

  值得注意的是:人们尚不能准确地给出每套甚至每一批轴承在正常工作状态下的定量的寿命值,大多数轴承寿命值只是统计意义上的寿命值。

  轴承的可靠性是指一组在相同条件下运转的近于相同的产品所期望达到或超过规定寿命的百分率。



审核编辑(王静)
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