滚动轴承知识

滚动轴承知识

1.1 概述

1.1.1 滚动轴承的组成

轴承是支托转动轴之轴颈的部件，它分为滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承一般均由一个外圈、一个夹持器(或称为分离器、弹夹)、一个内圈及若干滚动体组成。轴转动时，滚动轴承的内圈、夹持器、滚动体在外圈的滚道上滚动。夹持器的作用是将每个滚动体相互隔开而均匀地分布在滚道上，如果没有夹持器，那么就会在内圈回转时，两个滚动体相邻的加转方向相反，使滚动体很快磨损。

1.1.2 滚动轴承的优点

在转动机械中，绝大部分轴的支承是使用滚动轴承，因为它有如下优点：

1) 运转时，滚动体与内外圈的磨擦是滚动磨擦，其磨擦系数远小于滑动磨擦系数，因此，机械运转时，动力消耗少，机械的输出功率大。

2) 滚动轴承的各零件都经过很好的机械加工和热处理，具有很高的硬度和优良的韧性，因此，能承受较大的压力，磨损小，使用寿命长。

3) 滚动轴承内部间隙很小，各尺寸又很精确，运转的平稳性较好。

4) 有些轴承可同时承受径向和轴向两种负荷，故可简化轴承支座结构。

1.2 滚动轴承的分类

1.2.1 滚动轴承可按下特点进行分类

1) 按照轴承所承受负荷的方向分：

a) 向心轴承仅承受径向负荷（圆柱滚子轴承，有装球口的单列球轴承）或者一般承受径向的负荷；但也有能承受轴向负荷的(无装球口的单列球轴承，双列球面轴承和双列球面的滚子轴承)。

b) 推力轴承仅用来承受轴向负荷。

c) 向心推力轴承用来承受联合负荷。

d) 推力向心轴承一般是用来承受轴向负荷，但同时亦能承受不大的径向负荷。

注：d.1) 径向负荷—垂直于轴方向，作用于轴承的负荷。

d.2) 沿轴方向作用于轴承的负荷。

d.3) 时作用于轴承的负荷。

2) 按滚动体形状分：

a) 滚动体为球形的球轴承：

b) 滚动体为滚柱的滚子轴承。

滚子轴承又分为：圆柱滚子轴承；螺旋滚子轴承；滚针轴承；圆锥滚子轴承；球面滚子或球面圆锥滚子轴承。

c) 按照轴承结构的特性可分为自动调位(即自动调心)轴承和非自动调位轴承。

d) 按照可否拆卸分为不可拆卸的轴承可拆卸的轴承。

1.3 滚动轴承的代号

滚动轴承的种类、型号繁多，为了便于对轴承的选择和使用，采用代号来表示轴承内径、直径系列(外径)、宽度系统、类型、结构特点、游隙系列、精度等级以及特殊技术要求等。

轴承代号按GB272-64的规定，由汉语拼音字线及数字二部分组成。轴承代号的表示方法，分为前、中、后三段，见表5-1-1。前段表示游隙系列（用数字表示）和精度等级（用字母表示），后段表示轴承的结构改变和特殊技术要求（用字母和数字表示）。若为普通轴承，则只标型号，前后两段均省去不写；如果型号中的左边数字为“0”则亦省去不写。

注：表中例（1）2D3182118JT2表示游隙系统为辅助系列为2，精度系列为D级，宽度系列为特宽，有锥孔的双列短圆柱滚子轴承，内径为90mm，保持架用酚醛胶布制造，套圈和滚子的回火温度为250℃。

1.3.1 轴承内径表示法

轴承型号中，右起第一、二位数字，表示轴承内径，其表示方法见表5-1-2

表5-1-2 轴承内径代号

1.3.2 轴承直径系列表示法

轴承型号中，用右起第三位数字表示。所谓直径系列，是指轴承在内径相同时有各种不同的外径，见图5-1-1，其表示方法见表5-1-3。

图5-1-1 不同尺寸系列的外形尺寸的比较

表5-1-3 轴承直径系列表示方法

注：①代号中第三位数用“5”或“6”，除表示直径系列外还分别表示轻宽或中宽系列。

1.3.3 轴承类型表示法

轴承类型用轴承型号中的右起第四位数字表示，其表示方法见表（5-1-4）

表5-1-4 轴承类型表示方法

1.3.4 轴承结构特点表示法

轴承的结构特点用右起第五位及第六位数字表示，其表示方法见表5-1-5

1.3.5 轴承宽度（或高度）系列表示法

轴承的宽度系列系指区别同一类型、同一内径尺寸，而宽度尺寸不同的轴承，见图5-1-1；用轴承型号中的第七位数字表示，其表示方法见表5-1-6

注：①只用于轻(2)、中(3)系列；②只用于特轻(1)第列；③只用于轻(5)、中（6）系列。

1.3.6 轴承精度等级表示方法

轴承精度等级用汉语拼音字母表示，共分五级，即：

（C、D、E、F）及G，其中按字母顺序“C”级最高，“G”级最低（即通常称为普通级）在轴承代号中省去不写，“F”级将逐步淘汰，新设计不允许采用，老设备中的该级轴承，可用E级或G级轴承代用。轴承的精度和新代号和旧代号的对照。见表5-1-7

表5-1-7 轴承精度新旧代号对照

注：①见表GB307-64规定；

②旧代号为原机械部部颁标准92-58规定；

1.4 滚动轴承的游隙

轴承的游隙分为两类：径向游隙和轴向游隙。其意义是：如将一个套圈固定，另一套圈沿径向或轴向的最大活动量，如图5-1-2所示；两类游隙之间有密切关系，一般说来，径向游隙愈大则轴向游隙也大，反之亦同。

图5-1-2 径向游隙及轴向游隙

1.4.1 向心轴承的游隙

由于所处的状况不同，轴承游隙分为原始游隙、配合游隙和工作游隙。“原始游隙”系指轴承在未安装前自由状态下的游隙。“配合游隙”系指轴承安装到机器部件的轴上和外壳内以后的游隙。由于配合过盈关系，配合游隙永远小于原始游隙，可按下列近公式确定：

g1=g-ky

式中k=0.65（内圈紧配合时）

k=0.55（外圈紧配合时）

g1—配合游隙，g—原始游隙，y—配合名义过盈。

“工作游隙”系指轴承在工作时内、外圈的温度差使配合游隙减小，又因工作负荷的作用，使转动体与套圈产生弹性变形使游隙增大，在一般情况下，工作游隙大于配合游隙。一般向心轴承的游隙是不能调整的，有圆锥孔的轴承(如318200系列)在安装时改变轴承内圈配合的松紧度，就能达到调整游隙的目的。

1.4.2 可调整型轴承的游隙(轴向游隙)

某些类型的轴承，由于结构上的特点，其游隙系通过安装或使用过程中，调整轴承套圈的相互位置而得，如向心推力球轴承、圆锥滚子轴承和双向推力球轴承等。

1.4.3 游隙的测量调整

1) 径向游隙的测量：

用塞尺或直径适当的铅丝，穿过滚珠或滚子与外圈之间的间隙，所能通过的最大塞尺厚度或铅丝经滚球珠辗压过后的厚度，即轴承的实际径向游隙。

2) 轴向游隙轴承：

a) 圆锥滚子轴承：

先拆去左右轴承端盖的垫子，然后慢慢拧紧端盖螺丝，一面用手试转轴，当感觉转动吃紧时，(此时轴承内无间隙)，用塞尺测量左、右轴承盖与机体结合面间的间隙。一般应测6～8个位置取平均值，然后按此间隙减去该轴承应有轴向游隙值应等于垫片厚的原则垫好端盖垫片。

b) 向心推力球轴承：

向心推力球轴承在两列轴承并联使用的情况，采用在两轴承的内圈之间和外圈之间同时加环形垫圈的方法调整轴向游隙。

1.5 滚动轴承的检修

滚动轴承的检修包括清洗、拆装、质量标准，叙述如下：

1.5.1 滚动轴承的清洗及注意事项

1) 清洗方法：

a) 新轴承上涂有防锈剂时，应称将轴承放在机油内加热(温度为80～100℃)使轴承防锈剂溶化后用煤油冲洗，最后用汽油清洗。

b) 在检修中对轴承进行清洗时，需把轴颈托起，使轴承不受力，将轴承内的润滑油清除，最好是一边用煤油清洗，一边用压缩空气吹冲，同时用手转动外圈，洗干净后，再用汽油清洗一次，擦干并用布包好。

2) 清洗时的注意事项：

a) 清洗自动调心滚柱轴承时，一般不将滚动体拆下来清洗，在必须拆下清洗时，滚动体应分别保管，不能混淆。

b) 对于可拆卸的轴承，如径向滚柱轴承、螺旋滚柱轴承、单列圆锥滚柱轴承等，清洗时不可将几个轴承的内外套互相混淆，以免影响的间隙和接触情况。

c) 清洗轴承时，不得用棉纱头，必须用清洁的布，以防纱头混入轴承内部。

d) 在刚开始清洗时，不要很快地转动轴承，因为有杂质在轴承时，会使轴承的滚动面受损伤。在无润滑时，不得快速盘转轴承。

e) 用热油清洗轴承时，油温不得超过100℃

f) 轴承用汽油清洗完毕擦干后，应用干净的布包好，不得与脏的或湿的物件接触。

1.5.2 滚动轴承的拆卸

1) 拆卸情况：当滚动轴承遇有下列情况时，必须进行拆卸：

a) 轴承自然损坏或事故损坏时。

b) 修理设备和更换零部件而必须拆除轴承时。

c) 安装质量不符合要求，需返工重装时。

2) 拆卸方法：

a) 冷拆法：

在正常温度下用专用工具（拉马或螺旋压力机）把轴承从轴上拆卸下来，此各方法适合于配合过盈值较小的轴承。

b) 热拆法：

将矿物油或机油加热至100℃以下(不允许超过100℃)，事先将轴上可能接触到热油的地方用石棉包裹，减少轴的受热。然后将热油对轴承内圈浇淋，历时几分钟后，迅速操作拉马卸出轴承。此种方法适合于配合过盈值较大的轴承。

c) 拆卸注意事项：

c.1) 拆卸轴承时，多半是从轴上退出轴承，此时应施力于轴承内圈，施力要得当，以免使滚道、滚动体被压伤，夹持器不能受力。如要从轴承室取出轴承时，应施力于外圈。

c.2) 在使用专用工具拉拔轴承时，主螺丝杆应与轴的中心线一致，不能偏斜；在拉出轴承时注意不要擦伤转轴的螺丝及轴肩、轴颈等；拉马位置应正确，防止拉爪滑脱。

c.3) 对于轴承安装在轴的紧固套上并且有不可分开的轴承外壳拆卸时，应当旋松紧固套上的螺母，用套管或楔子从紧固套直径较大的一边冲击轴承内箍，将紧因套从轴上卸出，便可容易地取下轴承。

c.4) 对过盈小的小型轴承，可简单地用紫铜棒或套筒作冲子，通过手锤敲打施力于轴承内圈来拆卸，但绝对禁止用锤直接敲打轴承。

1.5.3 滚动轴承的装配

1) 核对轴承牌号是否合乎图纸要求或与原型号相符，检查轴承的原始游隙是否合乎下列要求：

a) 游隙标准：

单列向心球轴承径向游隙：轴承公称内径＜100mm，0.03～0.04mm

轴承公称内径≥100mm，0.05～0.15mm

双列

向心短圆柱滚子轴承径向游隙：

单列

轴承公称内径＜100mm，0.03～0.05mm

轴承公称内径≥100mm，0.06～0.15mm

b) 检查轴承的滚动体、夹持器及内外圈有无裂纹、起皮、斑点锈蚀等缺陷。

c) 检查轴颈的椭圆度和圆锥度均不得大于0.02mm，检查轴肩的圆角半径应小于轴承内圈上相应的倒角半径，轴颈应光滑，无毛刺、锈蚀、重皮、沟痕等现象。

2) 滚动轴承的装配：

a) 冷装法：选用一根和轴承内圈相适应的套管，按住内圈的环形端面，再锤打套管的外端，外力通过套管而逐渐将轴承内圈套进轴颈。也可用紫铜棒作支垫，但必须注意受力的均衡性。

b) 热装法：对于直径较大的配合过盈值较大的轴承宜采用加热装配法。此法是将轴承置于盛有矿物油的铁桶内，但轴承不应与桶底接触，将桶内油温升至100℃以下，保持5min左右，即可取出轴承立即往轴上套装，并适当加力，均匀地将轴承内圈套进去。

滚动轴承在轴颈就位后，应检查轴承内圈与轴肩不应有间隙。并测量滚动体与外圈的配合游隙。

最后测量和调整轴承与轴承座的各配合间隙。这些配合间隙是：（1）轴承与外壳的径向间隙（即顶部间隙）；（2）推力轴承的轴向推力间隙；（3）承力轴承的轴向膨胀间隙，各种间隙的测量一般可通过压铅丝法和塞尺获得。基方法为：

b.1) 顶部间隙的测量：

a.在轴承座与上盖接合面靠近螺柱孔和轴承处顶部，沿弧长方向放置铅丝b1、b2、b3、b4和c1、c2（见图5-1-3）；

b.装好上盖，对角均匀收紧螺栓，然后卸开上盖，用外径千分尺分别量取各铅丝厚度（每根铅丝量三个测点，取平均值）；

c.将轴承外圈处铅丝平均厚度减去轴承接合面铅丝平均厚度，其差值是正值，即为间隙；是负值即为紧力。

当上述配合的公差值符合表5-1-8规定的时候，即为正确；不符合时，则只能采用增加接合面垫片厚度或铲刮接合面，或在滚动轴承外圈顶部紫铜皮的办法处理。

图5-1-3

b.2) 轴向推力间隙及膨胀间隙的测量：

b.2.1) 压铅丝法：在轴承外圈端面处按4点均匀放置4根铅丝，在轴承座端的接触面，也按同样方位放置4根铅丝，然后装上端盖，对角均匀收紧螺丝，再卸下端盖，测量每根铅丝厚（每根取三点测平均值）。将轴承外圈端面4根铅丝的平均厚度值，减去轴承座端接合面4根铅丝的平均厚度值，其差值为正值由有轴向间隙，为负值则是轴向紧力。根据所测数值，通过调整垫片厚度便可按要求留出推力间隙或膨胀间隙。

b.2.2) 塞尺法：拆去轴承座端盖垫子，仅装轴承端盖，均匀收紧螺丝，直到感觉得力(轴承端盖与轴承外圈已贴紧)，便可用塞尺测量端盖与轴承座结合的间隙，此数值加上按要求留出的推力间隙值，即为应垫厚度。

表5-1-8 风机、泵等常用轴承与轴、轴承的配合

②括号内配合公差带代号为旧国标(GB168-59，GB165-59等)新国标是安GB1801-79的规定，用类比法选取的。

1.5.4 滚动轴承的检修质量标准

1) 滚动轴承的游隙：轴承公称内径d＜100mm，游隙不超过0.20mm；轴承公称内径d≥100mm，游隙不超过0.3～0.35mm。

2) 滚道或滚动体表面没有重皮、剥落、麻点。

3) 套圈无裂纹，弹夹无断裂现象，滚道表面无压痕现象。

4) 滚动轴承无腐蚀，轻微腐蚀需消除。

5) 滚动体无松动掉出现象。

6) 滚动轴承温度不许超过80℃。

1.6 滚动轴承的破坏形式

滚动轴承在运转过程中，如出现异常发热、噪声和振动时，应及时检查并分析其原因。常见的轴承破坏形式有如下几种：

1.6.1 疲劳剥落

在滚协轴承的滚道或滚动体表面，由于反复承受负荷的作用使表层金属成片状剥落，形成凹坑，若继续运转，则将形成大面积的剥落区域。或者由于安装不当，轴承座孔与轴的中心线倾斜等原因，使轴承中

局部域受较大的负荷，因而出现早期疲劳剥落现象。

1.6.2 裂纹和断裂

滚动轴承形成套圈裂纹和断裂的原因有如下几种：

1) 由于材料缺陷和热处理不当。

2) 配合过盈量太大，组合设计不当，如支承面有沟槽或压紧方式引起的应力集中等。

1.6.3 压痕

外界硬粒时入轴承中，并压在滚动体和滚道之间时可在滚道表面形成压痕。过大的冲击负荷可以使接触处产生局部塑性变形而形成凹坑。此凹坑均匀分布在滚道上。当轴承静止时，即使负荷很小，由于周围的振动也可以在接触处形成凹坑。

1.6.4 磨损

两个互相接触的表面在负荷作用下相对滑动时，若润滑不充分或有微粒时入期间很容易将接触表面擦伤或使表面磨损。在密封、润滑良好的情况下，滚动轴承的磨损量是很小的。若密封不良，有灰尘进入轴承中或润滑不良，可引起较严重的磨损。轴承磨损后使游隙增大，精度降低。若轴承套圈与配合表面的过盈量太小，在运转中可能产生相对转动或爬行，使内圈或处圈配合表面磨损。

1.6.5 电流腐蚀

当电流通过轴承时，在滚动体与滚道接触处，由于有很薄的油膜，将产生火花。小的电火花将使接触表面局部退火并出现小坑或在腐蚀后出现边缘为黑色亮点。大的电火花，将使火花周围金属熔化，在接触表面形成较大的凹坑。

1.6.6 锈蚀

水份或湿气侵入轴承中或润滑剂选用不当可引起锈蚀。

1.6.7 夹持器损坏

由于润滑剂缺乏，使夹持器与流动体或套圈接触处产生磨损、碰撞，甚至导致夹持器断裂。

1.7 锅炉设备配用轴承一览表