轴 承 知 识

轴 承 知 识

4.2.2表面淬硬钢（接上期）

含碳量约为0.15%的铬镍合金钢和锰铬合金钢是滚动轴承最常用的表面淬硬钢。通过一定深度的表面渗碳淬火，使表面硬度达到相当于淬透钢所能获得的硬度。

4.2.3耐高温轴承钢

一般来说，滚动轴承运行温度可高达125℃。若运行温度高于此值，轴承需经特殊热处理（稳定性处理），防止由于结构变化而导致的尺寸变化超过允许范围。但是，轴承并不需要在高于所需运行温度条件下稳定。运行温度超过300℃的轴承，需要用具有高耐热性的特殊钢。

4.2.4耐腐蚀轴承钢

运行过程中需接触腐蚀媒介的轴承，常使用铬钢或铬/钼不锈钢。由于这些钢硬度稍低，因此，只有整个表面研磨的十分光泽，及在安装中不碰伤损坏，轴承才有可能耐腐蚀。

采用了真空脱气轴承钢，所使用的材料洁净度高、含氧量少质量好。加上采用了恰当的热处理，使轴承的滚动疲劳寿命显著提高。

4.2保持架材料

保持架主要是用来使滚动体保持分隔，以防止相邻滚动体的直接接触，使轴承的摩擦和发热保持在最低温度。对分离型轴承，也可用来保持滚动体不致脱落。在有些轴承中，如滚针轴承或推力圆柱滚子轴承中，还可用来引导滚动体。在脂润滑轴承中，保持架还可以起到储备润滑脂的作用，借以改善轴承的润滑。

滚动轴承保持架所受机械应力来自摩擦力、应变力和惯性力。另外还受到某些润滑剂、润滑添加剂及其老化生成物、有机溶剂、冷却液（卤化烃、氨）等化学反应的影响。因此，设计和选择保持架材料对保持架性能及轴承运行可靠性都是至关重要的。

根据保持架工艺特点不同，采用的材料主要有：各种冲压保持架多采用钢制和黄铜板材；车制实体保持架多采用钢30、黄铜Hpb59-1、青铜、铝合金及酚醛胶布管等。此外，还有粉末冶金及尼龙等。

4.2.1标准保持架

每一系列不同尺寸的轴承均规定了一种保持架结构为该类型轴承用的标准型结构。这种保持架已经使用证实性能良好，可以适用于大多数的应用场合。由于对产品性能、成本及应用场合的要求不同，在某一系列中，较大轴承的标准保持架和较小轴承的标准保持架设计不同。

在轴承尺寸表格前的文字说明部分，已列入标准保持架的资料，及可能采用的其它保持架的资料。

4.2.2钢质保持架

这种保持架强度较高，重量较轻。为了减少磨损，保持架一般需要作淬硬和表面处理，多适用于深沟球轴承、调心滚子轴承及大多数圆锥滚子轴承。

在大型轴承中，若黄铜保持架会产生季节性断裂时，一般采用机加工钢质保持架。为提高滑移性和耐磨性，一些机加工钢质保持架经过渗碳达到表面淬硬。

钢质保持架的运行温度可达300℃，一般不受滚动轴承的矿物油基或含碱油基润滑剂及有机溶剂的影响，但遇水会生锈。

4.2.3黄铜保持架

冲压黄铜保持架仅用于小型和中型尺寸轴承，大多数黄铜保持架是由铸件或锻件机加工而成。

黄铜保持架不能用于300℃以上的温度。它不受大多数常用润滑剂的影响，包括合成油和脂。可以用一般有机溶液清洗，但不要使用稀碱液。

4.2.4尼龙保持架

小型或中型尺寸的某些类型的轴承，如双列深沟球轴承、调心球轴承、角接触球轴承、调心滚子轴承及圆柱滚子轴承等，采用经热稳定、具有良好的强度和弹性的玻璃纤维增强的尼龙66材料模压成形的保持架。由于尼龙在经润滑的钢材表面时具有良好的滑移性，以及保持架与滚动体接触面加工光滑，保持架所产生的摩擦大为减少。因此，轴承的发热和摩擦可达到较低程度。制造保持架的注塑工艺能满足特殊的设计要求。尼龙保持架可在缺油条件下保持良好的运行性能，使轴承在这种恶劣条件下能连续运行相当时间，不会很快发生抱死或进一步的损坏。

使用具有尼龙保持架的轴承时，须对尼龙材料的运行温度及其抗润滑剂腐蚀性能加以注意。对用作轴承润滑的机油和润滑脂，在低于表15所列运行温度数值时，保持架性能不会受影响。若超过允许运行温度，保持架材料会老化。保持架过热时间越长，老化过程越快。

尼龙保持架的运行温度允许短暂高于推荐使用温度，但不应高于推荐使用温度20℃，且短暂超温应分散在较长的低运行温度中，还要注意润滑剂能否承受该短暂超温。若运行温度恒为120℃以上，则须使用有金属保持架的轴承。尼龙保持架也不宜用于-40℃以下的温度，因为低于此温度时，尼龙会失去弹性。

在室温下且接触时间较短时，一般用于清洁滚动轴承的有机溶剂如白节油、氯仿或稀释碱液不会影响保持架的性能。制冷设备中所用的氟利昂或氨对尼龙无侵蚀作用。在真空条件下，由于脱水，尼龙保持架会变脆。各类常用保持架结构与材料、优缺点、适用工况对比见表16。

表15　玻璃纤维增强尼龙66保持架使用不同润滑剂时的允许运行温度

表16　各类常用保持架结构与材料、优缺点、适用工况对比

5　配合与游隙

5.1轴承配合

5.1.1配合的重要性

配合意在将滚动轴承的内圈及外圈固定在轴或轴承箱上，当其承受载荷时，使套圈和轴或轴承箱配合面不发生径向、轴向及旋转方向的相对运动。这种相对运动将使配合面上发生磨损、摩擦腐蚀或摩擦裂纹等，造成轴承、轴及轴承箱的损伤，进而磨损粉末混入轴承内部，成为导致运转不良、异常发热和振动等的原因。

因此，一般在轴承的配合上，重要的是给予承受载荷旋转的套圈适合的过盈量，将套圈固定在轴或外壳上，防止产生相对运动。另外，通常可以不给承受静止载荷的套圈过盈量，根据使用条件、安装、拆卸的难易，不给予内圈外圈过盈量进行配合。这种情况下，针对预料产生的相对运动配合面，采取润滑或其它措施。

5.1.2配合的选择

5.1.2.1配合

滚动轴承的内径尺寸和外径尺寸是按标准公差制造的，轴承内圈与轴、外圈与座孔的配合松紧程度只能通过控制轴颈的公差和座孔的公差来实现。轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与座孔的配合采用基轴制。滚动轴承常用的配合如图28所示。

图28　滚动轴承的常用配合

正确选择配合，必须知道轴承的实际载荷条件、工作温度及其它要求，是很困难的事情。因此，多数情况是根据机器使用情况选择配合的。

5.1.2.2载荷性质

选择配合首先应考虑载荷向量相对套圈的旋转情况。按照合成径向载荷向量相对于套圈的旋转情况，套圈所承受的载荷可分为：固定载荷、旋转载荷和摆动载荷，如图29所示。

图29　轴承承受固定载荷、旋转载荷和摆动载荷示意图

（1）固定载荷

作用于套圈上的合成径向载荷，由套圈滚道的局部区域所承受，并传至轴或轴承座的相应局部，这种载荷称为固定载荷。其特点是合成径向载荷向量与套圈相对静止。承受固定载荷的套圈可选用较松的配合。

（2）旋转载荷

作用于套圈上的合成径向载荷沿滚道圆周方向旋转，依次由各个部位所承受，这种载荷称为旋转载荷。其特点是全面径向载荷向量相对于套圈旋转。

承受旋转载荷的套圈应选紧配合。在特殊情况下，如载荷很轻，或在重载荷作用下套圈仅偶尔低速转动，轴承选用较硬材料和表面粗糙较高时，承受旋转载荷的套圈也可选用较松的配合。

（3）摆动载荷

作用于套圈上的合成径向载荷方向不定，这种载荷情况称为摆动载荷或不定方向载荷。其特点是作用于套圈上的合成径向载荷向量在套圈滚道的一定区域内摆动，为滚道一定区域所承受；或作用于轴承上的载荷是冲击载荷、振动载荷，其方向、数值经常变动的载荷。

承受摆动载荷的轴承内、外套圈与轴、轴承座孔的配合都是采用紧配合。

5.1.2.3载荷大小

套圈与轴或外壳间的过盈量取决于载荷的大小，较重的载荷采用较大的过盈量，较轻的载荷采用较小的过盈量。适当将当量径向载荷P分为“轻”、“正常”、“重”载荷三种情况，其与轴承的额定载荷C的关系列于表17，供选择轴和座孔公差带时参考。

5.1.2.4轴和外壳孔公差带的选择

根据载荷的大小和性质，对轴和外壳孔的公差带规定在表18～表20内。

5.1.2.5配合表面的粗糙度和形位公差

表17　径向载荷P与额定载荷C的关系

表18　安装向心轴承和角接触轴承的轴公差带

配合表面的粗糙度和形位公差，直接影响产品的使用性能，如耐磨性，抗腐蚀性和配合性质等。为此，合理规定轴和外壳孔的形位公差和提出配合表面的粗糙度要求，对于稳定配合性质，提高过盈配合的联结强度至关重要。

表19　安装向心轴承和角接触轴承的外壳孔公差带

注：（1）凡对精度有较高要求的场合，应用选用标准公差P6、N6、M6、K6、J6和H6分别代替P7、N7、M7、K7、 J7和H7，并应同时选用整体式外壳。

（2）对于轻合金外壳应选择比钢或铸铁外壳较紧的配合。

表20　安装推力球轴承的轴公差带和外壳孔公差带

图30　轴和外壳配合表面粗糙度及形位公差

轴和外壳的配合表面粗糙度及形位公差见图30和表19～表20。

表19　配合表面的粗糙度

表20　轴和外壳孔的形位公差

5.1.2.3配合公差

为了保证轴承正常工作，轴承的轴和外壳孔之间必须根据轴承运转条件，选取松紧程度适当的配合。其常用的配合公差可按表21～表28选取。英制系列圆锥滚子轴承与轴、外壳的配合公差可按表29～表32选取。

表21　P0 级精度　轴承与轴的配合

表21　P0 级精度轴承与轴的配合（续）

表22　P0 精度轴承与外壳的配合

表22　P0 精度轴承与外壳的配合（续）

表23　P6 级精度轴承与轴的配合

表23　P6 级精度轴承与轴的配合（续）

表24　P6 精度轴承与外壳的配合

表24　P6 精度轴承与外壳的配合（续）

表25　P5级精度轴承与轴的配合

表26　P5级精度轴承与外壳的配合

表27　P4级精度轴承与轴的配合 μm

表28　P4级精度轴承与外壳的配合 μm

表29　CL4、CL2级精度轴承与轴的配合 μm

表30　CL4、CL2级精度轴承与外壳的配合 μm

表31　CL3、CL0级精度轴承与轴的配合 μm

表32　CL3、CL0级精度轴承与外壳的配合 μm