带座滚子轴承的选择方法

□王方秋铁姆肯（中国）投资有限公司 上海　200030

带座滚子轴承的选择方法

□王方秋
铁姆肯（中国）投资有限公司 上海200030

详细介绍了带座滚子轴承以及挑选轴承时的注意事项，论述了轴承的密封、润滑、锁紧机构和全周期成本。

1　带座滚子轴承简介

带座轴承是一种独立的轴承系统，包含了轴承与基座两个主体。除了轴承与基座外，带座轴承还包括密封、锁紧机构、定位环等其它部件。带座轴承可分为：带座球轴承（本文不作详述）和带座滚子轴承，后一种类型的轴承又分为调心滚子轴承和圆锥滚子轴承。

调心滚子轴承普遍应用于一般工业中，具备出色的径向承载能力，同时也具有一定的轴向承载能力，由于还能够应对±1.5°的动态偏心，因此在机械设计过程中通常首先被选用。

圆锥滚子轴承能同时承受径向与轴向载荷，这种轴承常常应用在大型风扇、螺旋输送机以及螺旋钻等具有复合载荷的设备上。在采用立式安装（往往会带来较大的轴向荷载）的场合，或刚度要求较高和轴向窜动控制较严的场合，通常首先选择圆锥滚子轴承。图1为各种形式的带座轴承，它们的选择主要基于机架空间结构和机架类型，分体式带座滚子轴承一般为立式。

图1　带座滚子轴承

2　分体式、一体式带座滚子轴承的选择

挑选带座滚子轴承时，首先要决定轴承座的类型，因为这将直接影响到总成本与安装的难易程度。

分体式带座滚子轴承的轴承座、轴承和锁紧部件等可以拆开，并且内有可替换以及可单独维护的零部件，这些零部件一般是到现场才进行安装。而一体式带座滚子轴承，在轴承制造商发货之初就包含了所有部件。

分体式轴承座采用模块化设计，能够降低库存成本，相同的轴承座可用于不同的轴径或轴承。此外，分体式轴承座还采用了宽度相同的同心定位环来固定轴承，带有凹槽的铸造表面可以轻松定位钻孔，应用于润滑、监控系统或者安装额外的紧固螺栓。

对于直径超过125 mm的轴来说，可选择分体式轴承，因为大尺寸的分体式轴承座可以拆开，再分块进行安装，给使用带来方便。如果带座轴承后续需要维护，也只要更换新的轴承和密封即可，图2为典型的分体式带座滚子轴承。

图2　典型分体式带座滚子轴承

对于直径不超过125 mm的轴来说，可选择一体式轴承，这些轴承在生产厂进行组装、预润滑和密封，现场能直接安装在轴上，固定和调整的过程只需15 min。相比之下，分体式轴承的安装通常要耗费80～90 min，并且在很大程度上需要依赖技术熟练的维修人员来确保所有操作正确无误，图3为典型的一体式带座滚子轴承。

在材质上，轴承座最常用的是铸铁，铸铁轴承座能满足大部分的应用要求。然而，当一些冲击载荷很高或采用非水平（被支撑轴的位置）安装（斜装或倒装）的场合，则需要强度更高的轴承座，如球墨铸铁轴承座、铸钢轴承座，这些轴承座能弥补常用铸铁可能发生塑性变形或开裂的不足。球墨铸铁能提高抗冲击性能，而强度更高的铸钢轴承座，以任何方式安装都不会降低其额定的负荷能力。

总而言之，分体式与一体式轴承座各有千秋，究竟选择哪一种，应视具体的应用情况而定。

图3　典型一体式带座滚子轴承

3　密封与润滑

各种各样的因素都会缩短带座滚子轴承的使用寿命，其中关键的两点是：①不恰当的润滑。②污染物。有效的密封可以防止异物进入轴承内部，并阻挡轴承内的润滑剂外流。可供选择的密封类型有接触式和非接触式，常见的密封类型如下。

①双唇密封。它是使用最普遍的接触式密封类型之一，在低速运行时具有良好的耐磨性。

②三唇密封。它是接触式密封，在中/低速运行时防护性能出色。

③V型密封。采用两片式接触类型，适用于高速应用场合或者轴表面粗糙容易导致过早磨损的工况。

④迷宫密封。高温、高速环境下首选的非接触式类型。

⑤铁燧岩密封。它是以一种难于封挡的铁矿尘命名，重度污染环境中首选的接触式类型。

密封材料是影响密封寿命的关键所在，丁腈橡胶是最常见的密封材料，是适用于一般工业场合中的密封，氟橡胶和聚四氟乙烯则是分别适用于高温和高速工况中的密封。

额外的防护（即双重密封）还包括辅助密封、保护盖和端盖，它们可添加到一体式带座轴承上，在多水、多尘和多泥浆的应用场合，或者轴承内部需要保持干净的润滑脂时，可以考虑采用带保护盖的一体式带座滚子轴承。

另外，带座滚子轴承常常还需要再润滑，以确保轴承正常运转，润滑剂的更换频率与添加量视实际的运行情况而定。在有些要求苛刻的应用条件下，如多异物或直接冲水的环境中，润滑剂的更换频率要高出一般环境中的需要。

有效的密封和正确的润滑操作，不仅能避免异物和水进入轴承，同时也能防止润滑剂外流，从而延长维修间隔，降低成本。带座滚子轴承可根据不同的使用条件，选择不同的润滑剂，有的适用于高温环境，有的则带有耐磨或防水添加剂。相关的挑选、清理和补充，应当遵照原始设备制造商给出的建议。

4　锁紧机构

正确的锁紧机构可以简化并加速带座滚子轴承的安装与维护，并且有助于确保运行无故障。对于分体式带座滚子轴承，通常选择锥形套筒的锁紧机构，它可使轴承在轴上的位置更加灵活，并且锁紧可靠。对于一体式带座滚子轴承而言，选项余地相对较多，主要取决于优先级、轴的设计和安装。表1描述了常用的锁紧机构以及代表性应用场合。

表1　常用的锁紧机构以及代表性应用场合

5　全周期成本

当选择带座滚子轴承时，不能单单考虑最初的购买价格，还要考虑使用和维护成本，以及使用寿命。从长远来看，全周期成本非同小可，它不但包括了带座轴承的最初购入成本，还包括安装、再润滑和更换失效零部件的费用。在评估带座滚子轴承应用时，全面考虑所有这些成本至关重要，表2为全周期成本需要考虑的一些因素。

表2　全周期成本需要考虑的一些因素

分体式带座滚子轴承和一体式带座滚子轴承都有多种选项来防止污染和保证轴承的使用寿命。一般来说，由于产品设计的原因，一体式带座滚子轴承的标准零部件往往比分体式带座滚子轴承单元的标准零部件抗污能力更强。

带座滚子轴承在使关键设备实现最大化的运行时发挥着重要作用，选择正确的解决方案可以延长运行时间。为了提升工作效率，在选型时要综合考虑。

Gived a detailed introduction on roller bearings with carrier and notices during bearing selection and had a discussion on the bearing seals，lubrication，locking mechanismand life-cycle costs.

轴承；轴承座；应用

Bearing；Bearing Carrier；Application

TH133.3

B

1672-0555（2015）03-067-03

2015年4月

王方秋（1985-），男，工程师，主要从事工业及精密轴承的分析、选型和应用