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* 轴承游隙选用指南 无锡托林顿轴承有限公司客户服务中心 2003年1月 1.轴承径向(轴向)游隙 内 容 2.正确选择游隙的重要性 3.不同状态下的游隙和相互关系 4.有效游隙的计算 5.标准游隙的选择 6.非标准游隙(C9组游隙)的选择 7.有效游隙太小造成轴承提前失效实例分析 轴承的径向(轴向)游隙是当轴承无外负荷作用时,一套圈相对另一套圈,从一个径向(轴向)极限位置移向相反极限位置的径向(轴向)距离。在现实中由于套圈的形状误差和滚动体的不一致性,它应采用在套 圈的不同方向以及套圈和滚动体不同相对位置状态下的径向(轴向)位移的平均值。 1.轴承径向(轴向)游隙 轴承径向游隙 2.正确选择游隙的重要性 游隙是轴承的一个重要技术参数,它直接影响到轴承的载荷分布、振动、噪音、摩擦、温升、使用寿命和机械的运转精度等技术性能。 游隙过大,会引起轴承内部承载区域减小,接触面应力增大,从而使用寿命缩短。过大的游隙还会使轴承运转精度下降,振动和噪音增大。 游隙过小,可能会在实际运行中出现负游隙(过盈),引起摩擦发热增大,温升提高,进而使有效游隙更小或过盈更大,如此恶性循环将导致轴承抱死。 3.不同状态下的游隙和相互关系 初始游隙Δo:轴承在未安装状态下不承受载荷时的游隙, 即供货游隙。 残留游隙Δr:轴承安装后的游隙。轴承在安装后由于配合作用一般内圈胀大,外圈缩小,因此 Δr = Δo –δfi –δfo 式中,δfi 为内圈和轴配合引起的游隙减少量; δfo 为外圈和轴壳配合引起的游隙减少量。 Δd — 内径和轴配合的过盈量(mm); d — 轴承内径(mm); di — 轴承内圈平均外径(mm); di如无确切数据,可按下式估计: di=(3D+7d)/10 do — 空心轴的内径(mm),如实心轴do=0 ΔD — 外径和轴壳配合的过盈量(mm); D — 轴承外径(mm); De — 轴承外圈平均内径(mm); De如无确切数据,可按下式估计:De=(7D+3d)/10 Dh — 轴承座外径(mm), 如刚体轴承座 Dh=∞ 有效游隙Δe:轴承在实际运转时的游隙。由于轴承在实际工作时受温升和散热条件的影响,一般是内圈温度高于外圈温度,导致游隙减少。因此 Δe = Δr –δt (2) 式中: δt为轴承内外圈温差导致的游隙减少量。 δt = αΔt Do (mm) 式中,α— 轴承钢的膨胀系数1.12x10-5 (1/oC); Δt — 内外套圈的温度差(oC),Δt = T内 - T外 Do — 外圈滚道直径(mm)。 Do 如无确切数据,可按以下方法估计: 对球轴承、调心滚子轴承:Do=(4D+d)/5 对圆柱滚子轴承:Do=(3D+d)/4 4.有效游隙的计算 由 Δr = Δo –δfi –δfo (1) Δe = Δr –δt (2) Δe =Δo –δfi –δfo–δt (3) 只要计算出上述几个影响游隙的因素,轴承的有效 游隙即可按照(3)式计算出来。 轴承23132CA ,配合主轴(实心)公差为p6,配合的轴壳(外径330)公差为K7,轴承正常工作时内圈温度高于外圈约10 oC。试作有效游隙验算。 23132CA:外径D=270mm,内径d=160mm,接触角α=11o45’, 外圈内径 De=248mm,内圈外径 di=190mm,外圈滚道直径 Do=248mm,基本组游隙:最大0.17mm,最小0.11mm。 4.1 举例 =(0.068+0.025)x 160/190=0.078 δt = αΔt Do =1.12x10-5x10x248=0.028 Δemin=Δo –δfi – δfo –δt =0.11-0.078-0.019-0.028=-0.015mm 经验算,轴承的有效游隙Δe min = – 0.015mm<0,表明轴承实际上有可能在负游隙(过盈)状态下运行。这将引起内、外圈滚道与滚动体摩擦发热增大,轴承温升提高,会造成轴承严重发热或抱死而损坏。 如果改变选用C3组游隙(最大0.22mm, 最小0.17mm),则最小有效游隙: Δe min =Δo –δfi – δfo –δt =0.17-0.078-0.019-0.028 =0.045mm 5.标准游隙的选择 TWB 可向用户提供C2、C0、C3、C4和C5组标准游隙轴承 ,它与国内和国际主要轴承制造厂商的游隙标准是一致的。具体的游隙值(初始游隙)可在轴承样本等资料上查得。用户在订货时应将游隙代号加在轴承代号后面,基本组游隙C0可以省略。 例如: C0组标准游隙23132CA轴承,应写为:23132CA; C3组标准游隙23132CA轴承,应写为:23132CA/C3。 调心滚子轴承径向游隙表 单位:微米(um) C5 振动式压路机 1.内圈和外圈过盈配合,且过盈量很大,并且工作温升高,内圈不 容易散热; C9 工业洗衣机、罗茨风机 1.如果轴承的工作条件非常特殊,上述5种标准游隙都不能满足其要求,则可以选择非标准游隙 C4 振动筛 烘干机 汽车后轮 1.内圈和外圈过盈配合,且过盈量较大; 2.工作温升高,且内圈不容易散热 3.角接触使用的球轴承;球轴承内外圈轴线 铁路车辆 造纸干燥机 矿山机械 1. 内圈和外圈过盈配合,或其中某一件过盈量大 2. 内圈不容易散热 3. 调心滚子轴承以承载为主要目的,工作条件变化大时 C0 通用机械 减速机,传动机构 1. 一般的安装配合条件 (由样本推荐) 2. 一般载荷和转速,工作温升不大 C2 测试设备,仪器 低噪音、小型电机 精密轧机 1. 安装配合精密或非过盈配合 2. 要求严格控制振动噪音 3. 要求精确的径向或轴向定位 选用游隙 应 用 举 例 使 用 条 件 用户在选择游隙时,有条件情况下应该按照公式 Δe =Δo –δfo -δfi –δt (3) 做有效游隙验算。 理想的有效游隙应当是零游隙,因为能得到最佳的载荷分配和最长的使用寿命。为了获得较大的刚性和较高旋转精度,可以让轴承在适当的负游隙状态下工作。但是由于受到安装、配合及轴和孔的加工精度等的影响,理想的零游隙和适当的负游隙很难控制和保证。因此当工作条件变化较大,安装配合控制得不严,内圈散热条件差,从安全性考虑,则应保留一定的有效游隙,或以最坏情况来验算有效游隙。如用户没有条件做有效游隙验算时,可以参照下表选择游隙。 TWB 可以为用户特殊生产非标准游隙(C9组游隙)的轴承。用户在订货时应注明具体的初始游隙Δo值。 如何确定初始游隙Δo值?用户可以按有效游隙Δe的计算方法来选择;也可以根据以往的使用情况和经验来选择。如果还是无法确定,TWB 工程师可以到现场与用户一起共同讨论来确定。 6.非标准游隙(C9组游隙)的选择 7.有效游隙太小造成轴承提前失效实例分析 如果轴承在使用中有效游隙Δe 值太小,会造成轴承发热、抱死,使轴承提前失效。 某一家风机厂生产的离心风机,安装使用后仅几个小时就发现靠电机一端的轴承发热,温度很高(手都不能摸);而靠风叶的那一端的轴承温度正常。打开风机轴承座后发现,靠电机一端的轴承已损坏;而靠风叶的那一端的轴承很正常。 靠电机一端的轴承发热,滚子和内、外圈滚道表面已变成黑蓝色。经塞尺检测,游隙只有0.03mm,国家 标准为0.05~0.08mm (C0组)。 靠风叶的那一端的轴承温度正常,滚子和内、外圈滚道表面颜色正常。经塞尺检测,游隙0.06mm, 符合国家标准(C0组)。 打开风机轴承座后的情况 (该风机使用22316轴承2套) * *