工業軸承的基本知識
2015-09-30
第一節 滾動軸承的基本結構
以滑動軸承為基礎發展起來的滾動軸承，其工作原理是以滾動摩擦代替滑動摩擦，一般由兩個套圈，一組滾動體和一個保持架所組成的通用性很強、標準化、系列化程度很高的機械基礎件。由于各種機械有著不同的工作條件，對滾動軸承在負荷能力、結構和使用性能等方面都提出了各種不同要求。為此，滾動軸承需有各式各樣的結構。但是，最基本的結構是由內圈、外圈、滾動體和保持架所組成。
各種零件在軸承中的作用分別是：
對于向心軸承，內圈通常與軸緊配合，并與軸一起運轉，外圈通常與軸承座或機械殼體孔成過渡配合，起支承作用。但是，在某些場合下，也有外圈運轉，內圈固定起支承作用或者內圈、外圈都同時運轉的。對于推力軸承，與軸緊配合并一起運動的稱軸圈，與軸承座或機械殼體孔成過渡配合并起支承作用的稱座圈。滾動體（鋼球、滾子或滾針）在軸承內通常借助保持架均勻地排列在兩個套圈之間作滾動運動，它的形狀、大小和數量直接影響軸承的負荷能力和使用性能。保持架除能將滾動體均勻地分隔開以外，還能起引導滾動體旋轉及改善軸承內部潤滑性能等作用。
第二節 滾動軸承的分類
1．按滾動軸承結構類型分類
(1) 軸承按其所能承受的載荷方向或公稱接觸角的不同，分為：
1) 向心軸承----主要用于承受徑向載荷的滾動軸承，其公稱接觸角從0到45。按公稱接觸角不同，又分為：徑向接觸軸承----公稱接觸角為0的向心軸承：向心角接觸軸承----公稱接觸角大于0到45的向心軸承。
2) 推力軸承----主要用于承受軸向載荷的滾動軸承，其公稱接觸角大于45到90。按公稱接觸角不同又分為： 軸向接觸軸承----公稱接觸角為90的推力軸承：推力角接觸軸承----公稱接觸角大于45但小于90的推力軸承。
(2) 軸承按其滾動體的種類，分為：
1) 球軸承----滾動體為球：
2) 滾子軸承----滾動體為滾子。滾子軸承按滾子種類，又分為： 圓柱滾子軸承----滾動體是圓柱滾子的軸承，圓柱滾子的長度與直徑之比小于或等于3 ；滾針軸承----滾動體是滾針的軸承，滾針的長度與直徑之比大于3，但直徑小于或等于5mm; 圓錐滾子軸承----滾動體是圓錐滾子的軸承; 調心滾子軸承一一滾動體是球面滾子的軸承。
(3) 軸承按其工作時能否調心,分為:
1) 調心軸承----滾道是球面形的,能適應兩滾道軸心線間的角偏差及角運動的軸承;
2) 非調心軸承(剛性軸承)----能阻抗滾道間軸心線角偏移的軸承。
(4) 軸承按滾動體的列數,分為:
1) 單列軸承----具有一列滾動體的軸承;
2) 雙列軸承----具有兩列滾動體的軸承;
3) 多列軸承----具有多于兩列滾動體的軸承,如三列、四列軸承。
(5) 軸承按其部件能否分離,分為：
1)可分離軸承----具有可分離部件的軸承；
2)不可分離軸承----軸承在最終配套后,套圈均不能任意自由分離的軸承。
(6) 軸承按其結構形狀(如有無裝填槽,有無內、外圈以及套圈的形狀,擋邊的結構,甚至有無保持架等)還可以分為多種結構類型。
2.按滾動軸承尺寸大小分類 軸承按其外徑尺寸大小，分為:
(1) 微型軸承----公稱外徑尺寸范圍為26mm以下的軸承;
(2) 小型軸承----公稱外徑尺寸范圍為28-55mm的軸承;
(3) 中小型軸承----公稱外徑尺寸范圍為60-115mm的軸承;
(4) 中大型軸承----公稱外徑尺寸范圍為120-190mm的軸承
(5) 大型軸承----公稱外徑尺寸范圍為200-430mm的軸承;
(6) 特大型軸承----公稱外徑尺寸范圍為440mm以上的軸承。
第三節滾動軸承的基本生產過程
由于滾動軸承的類型、結構型式、公差等級、技術要求、材料及批量等的不同,其基本生產過程也不完全相同。
一、各種軸承主要零件的加工過程:
1．套圈的加工過程: 軸承內圈和外圈的加工依原材料或毛坯形式的不同而有所不同,其中車加工前的工序可分為下述三種,整個加工過程為： 棒料或管料（有的棒 料需經鍛造和退火、正火）----車加工----熱處理----磨加工----精研或拋光----零件終檢----防銹----入庫----(待合套裝配〉
2．鋼球的加工過程, 鋼球的加工同樣依原材料的狀態不同而有所不同,其中挫削或光球前的工序,可分為下述三種,熱處理前的工序,又可分為下述二種，整個加工 過程為： 棒料或線材冷沖（有的棒料冷沖后還需沖環帶和退火）----挫削、粗磨、軟磨或光球----熱處理----硬磨----精磨----精研或研磨----終檢分組----防銹、包裝----入庫〈待合套裝配〉。
3．滾子的加工過程 滾子的加工依原材料的不同而有所不同,其中熱處理前的工序可分為下述兩種,整個加工過程為: 棒料車加工或線材冷鐓后串環帶及軟磨----熱處理----串軟點----粗磨外徑----粗磨端面----終磨端面----細磨外徑----終磨外徑----終檢分組----防銹、包裝----入庫（待合套裝配〉。
4．保持架的加工過程 保持架的加工過程依設計結構及原材料的不同,可分為下述兩類：
（1）板料→剪切→沖裁→沖壓成形→整形及精加工→酸洗或噴丸或串光→終檢→防銹、包裝→入庫(待合套裝配)
（2）實體保持架的加工過程: 實體保持架的加工,依原材料或毛壞的不同而有所不同,其中車加工前可分為下述四種毛坯型式,整個加工過程為: 棒料、管料、鍛件、鑄件----車內徑、外徑、端面、倒角----鉆孔（或拉孔、鏜孔）----酸洗----終檢----防銹、包裝----入庫〈待合套裝配〉。
二、滾動軸承的裝配過程:
滾動軸承零件如內圈、外圈、滾動體和保持架等,經檢驗合格后,進入裝配車間進行裝配,其過程如下:
零件退磁、清洗→內、外滾〈溝〉道尺寸分組選別→合套→檢查游隙→鉚合保持架→終檢→退磁、清洗→防銹、包裝→入成品庫(裝箱、發運〉。
第四節 滾動軸承的特點
滾動軸承與滑動軸承相比,具有下列優點:
1．滾動軸承的摩擦系數比滑動軸承小,傳動效率高。一般滑動軸承的摩擦系數為0.08-0.12,而滾動軸承的摩擦系數僅為0.001-0.005;
2．滾動軸承已實現標準化、系列化、通用化,適于大批量生產和供應，使用和維修十分方便；
3．滾動軸承用軸承鋼制造,并經過熱處理,因此,滾動軸承不僅具有較高的機械性能和較長的使用壽命,而且可以節省制造滑動軸承所用的價格較為昂貴的有色金屬;
4．滾動軸承內部間隙很小,各零件的加工精度較高,因此,運轉精度較高。同時,可以通過預加負荷的方法使軸承的剛性增加。這對于精密機械是非常重要的;
5．某些滾動軸承可同時承受徑向負荷和軸向負荷,因此,可以簡化軸承支座的結構;
6．由于滾動軸承傳動效率高,發熱量少,因此,可以減少潤滑油的消耗,潤滑維護較為省事;
7．滾動軸承可以方便地應用于空間任何方位的鈾上。
但是,一切事物都是一分為二的,滾動軸承也有一定的缺點,主要是：
1． 滾動軸承承受負荷的能力比同樣體積的滑動軸承小得多,因此,滾動軸承的徑向尺寸大。所以,在承受大負荷的場合和要求徑向尺寸小、結構要求緊湊的場合〈如內燃機曲軸軸承),多采用滑動軸承；
2． 滾動軸承振動和噪聲較大,特別是在使用后期尤為顯著,因此,對精密度要求很高、又不許有振動的場合,滾動軸承難于勝任,一般選用滑動軸承的效果更佳
3． 滾動軸承對金屬屑等異物特別敏感,軸承內一旦進入異物,就會產生斷續地較大振動和噪聲,亦會引起早期損壞。此外,滾動軸承因金屬夾雜質等也易發生早期損壞的可能性。即使不發生早期損壞,滾動軸承的壽命也有一定的限度。總之,滾動軸承的壽命較滑動軸承短些。
可是,滾動軸承與滑動軸承相比較,各有優缺點,各占有一定的適用場合,因此,兩者不能完全互相取代,并且各自向一定的方向發展,擴大自己的領域。但是,由于滾動軸承的突出優點,頗有后來者居上的趨勢。目前,滾動軸承已發展成為機械的主要支承型式,應用愈來愈廣泛。
以滑動軸承為基礎發展起來的滾動軸承，其工作原理是以滾動摩擦代替滑動摩擦，一般由兩個套圈，一組滾動體和一個保持架所組成的通用性很強、標準化、系列化程度很高的機械基礎件。由于各種機械有著不同的工作條件，對滾動軸承在負荷能力、結構和使用性能等方面都提出了各種不同要求。為此，滾動軸承需有各式各樣的結構。但是，最基本的結構是由內圈、外圈、滾動體和保持架所組成。
各種零件在軸承中的作用分別是：
對于向心軸承，內圈通常與軸緊配合，并與軸一起運轉，外圈通常與軸承座或機械殼體孔成過渡配合，起支承作用。但是，在某些場合下，也有外圈運轉，內圈固定起支承作用或者內圈、外圈都同時運轉的。對于推力軸承，與軸緊配合并一起運動的稱軸圈，與軸承座或機械殼體孔成過渡配合并起支承作用的稱座圈。滾動體（鋼球、滾子或滾針）在軸承內通常借助保持架均勻地排列在兩個套圈之間作滾動運動，它的形狀、大小和數量直接影響軸承的負荷能力和使用性能。保持架除能將滾動體均勻地分隔開以外，還能起引導滾動體旋轉及改善軸承內部潤滑性能等作用。
第二節 滾動軸承的分類
1．按滾動軸承結構類型分類
(1) 軸承按其所能承受的載荷方向或公稱接觸角的不同，分為：
1) 向心軸承----主要用于承受徑向載荷的滾動軸承，其公稱接觸角從0到45。按公稱接觸角不同，又分為：徑向接觸軸承----公稱接觸角為0的向心軸承：向心角接觸軸承----公稱接觸角大于0到45的向心軸承。
2) 推力軸承----主要用于承受軸向載荷的滾動軸承，其公稱接觸角大于45到90。按公稱接觸角不同又分為： 軸向接觸軸承----公稱接觸角為90的推力軸承：推力角接觸軸承----公稱接觸角大于45但小于90的推力軸承。
(2) 軸承按其滾動體的種類，分為：
1) 球軸承----滾動體為球：
2) 滾子軸承----滾動體為滾子。滾子軸承按滾子種類，又分為： 圓柱滾子軸承----滾動體是圓柱滾子的軸承，圓柱滾子的長度與直徑之比小于或等于3 ；滾針軸承----滾動體是滾針的軸承，滾針的長度與直徑之比大于3，但直徑小于或等于5mm; 圓錐滾子軸承----滾動體是圓錐滾子的軸承; 調心滾子軸承一一滾動體是球面滾子的軸承。
(3) 軸承按其工作時能否調心,分為:
1) 調心軸承----滾道是球面形的,能適應兩滾道軸心線間的角偏差及角運動的軸承;
2) 非調心軸承(剛性軸承)----能阻抗滾道間軸心線角偏移的軸承。
(4) 軸承按滾動體的列數,分為:
1) 單列軸承----具有一列滾動體的軸承;
2) 雙列軸承----具有兩列滾動體的軸承;
3) 多列軸承----具有多于兩列滾動體的軸承,如三列、四列軸承。
(5) 軸承按其部件能否分離,分為：
1)可分離軸承----具有可分離部件的軸承；
2)不可分離軸承----軸承在最終配套后,套圈均不能任意自由分離的軸承。
(6) 軸承按其結構形狀(如有無裝填槽,有無內、外圈以及套圈的形狀,擋邊的結構,甚至有無保持架等)還可以分為多種結構類型。
2.按滾動軸承尺寸大小分類 軸承按其外徑尺寸大小，分為:
(1) 微型軸承----公稱外徑尺寸范圍為26mm以下的軸承;
(2) 小型軸承----公稱外徑尺寸范圍為28-55mm的軸承;
(3) 中小型軸承----公稱外徑尺寸范圍為60-115mm的軸承;
(4) 中大型軸承----公稱外徑尺寸范圍為120-190mm的軸承
(5) 大型軸承----公稱外徑尺寸范圍為200-430mm的軸承;
(6) 特大型軸承----公稱外徑尺寸范圍為440mm以上的軸承。
第三節滾動軸承的基本生產過程
由于滾動軸承的類型、結構型式、公差等級、技術要求、材料及批量等的不同,其基本生產過程也不完全相同。
一、各種軸承主要零件的加工過程:
1．套圈的加工過程: 軸承內圈和外圈的加工依原材料或毛坯形式的不同而有所不同,其中車加工前的工序可分為下述三種,整個加工過程為： 棒料或管料（有的棒 料需經鍛造和退火、正火）----車加工----熱處理----磨加工----精研或拋光----零件終檢----防銹----入庫----(待合套裝配〉
2．鋼球的加工過程, 鋼球的加工同樣依原材料的狀態不同而有所不同,其中挫削或光球前的工序,可分為下述三種,熱處理前的工序,又可分為下述二種，整個加工 過程為： 棒料或線材冷沖（有的棒料冷沖后還需沖環帶和退火）----挫削、粗磨、軟磨或光球----熱處理----硬磨----精磨----精研或研磨----終檢分組----防銹、包裝----入庫〈待合套裝配〉。
3．滾子的加工過程 滾子的加工依原材料的不同而有所不同,其中熱處理前的工序可分為下述兩種,整個加工過程為: 棒料車加工或線材冷鐓后串環帶及軟磨----熱處理----串軟點----粗磨外徑----粗磨端面----終磨端面----細磨外徑----終磨外徑----終檢分組----防銹、包裝----入庫（待合套裝配〉。
4．保持架的加工過程 保持架的加工過程依設計結構及原材料的不同,可分為下述兩類：
（1）板料→剪切→沖裁→沖壓成形→整形及精加工→酸洗或噴丸或串光→終檢→防銹、包裝→入庫(待合套裝配)
（2）實體保持架的加工過程: 實體保持架的加工,依原材料或毛壞的不同而有所不同,其中車加工前可分為下述四種毛坯型式,整個加工過程為: 棒料、管料、鍛件、鑄件----車內徑、外徑、端面、倒角----鉆孔（或拉孔、鏜孔）----酸洗----終檢----防銹、包裝----入庫〈待合套裝配〉。
二、滾動軸承的裝配過程:
滾動軸承零件如內圈、外圈、滾動體和保持架等,經檢驗合格后,進入裝配車間進行裝配,其過程如下:
零件退磁、清洗→內、外滾〈溝〉道尺寸分組選別→合套→檢查游隙→鉚合保持架→終檢→退磁、清洗→防銹、包裝→入成品庫(裝箱、發運〉。
第四節 滾動軸承的特點
滾動軸承與滑動軸承相比,具有下列優點:
1．滾動軸承的摩擦系數比滑動軸承小,傳動效率高。一般滑動軸承的摩擦系數為0.08-0.12,而滾動軸承的摩擦系數僅為0.001-0.005;
2．滾動軸承已實現標準化、系列化、通用化,適于大批量生產和供應，使用和維修十分方便；
3．滾動軸承用軸承鋼制造,并經過熱處理,因此,滾動軸承不僅具有較高的機械性能和較長的使用壽命,而且可以節省制造滑動軸承所用的價格較為昂貴的有色金屬;
4．滾動軸承內部間隙很小,各零件的加工精度較高,因此,運轉精度較高。同時,可以通過預加負荷的方法使軸承的剛性增加。這對于精密機械是非常重要的;
5．某些滾動軸承可同時承受徑向負荷和軸向負荷,因此,可以簡化軸承支座的結構;
6．由于滾動軸承傳動效率高,發熱量少,因此,可以減少潤滑油的消耗,潤滑維護較為省事;
7．滾動軸承可以方便地應用于空間任何方位的鈾上。
但是,一切事物都是一分為二的,滾動軸承也有一定的缺點,主要是：
1． 滾動軸承承受負荷的能力比同樣體積的滑動軸承小得多,因此,滾動軸承的徑向尺寸大。所以,在承受大負荷的場合和要求徑向尺寸小、結構要求緊湊的場合〈如內燃機曲軸軸承),多采用滑動軸承；
2． 滾動軸承振動和噪聲較大,特別是在使用后期尤為顯著,因此,對精密度要求很高、又不許有振動的場合,滾動軸承難于勝任,一般選用滑動軸承的效果更佳
3． 滾動軸承對金屬屑等異物特別敏感,軸承內一旦進入異物,就會產生斷續地較大振動和噪聲,亦會引起早期損壞。此外,滾動軸承因金屬夾雜質等也易發生早期損壞的可能性。即使不發生早期損壞,滾動軸承的壽命也有一定的限度。總之,滾動軸承的壽命較滑動軸承短些。
可是,滾動軸承與滑動軸承相比較,各有優缺點,各占有一定的適用場合,因此,兩者不能完全互相取代,并且各自向一定的方向發展,擴大自己的領域。但是,由于滾動軸承的突出優點,頗有后來者居上的趨勢。目前,滾動軸承已發展成為機械的主要支承型式,應用愈來愈廣泛。