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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流五大类轴承的结构性能特点.精品文档.轴承的新应用和基本性能要求SF-2加界润滑轴承：酸性聚甲配醛，具有很高的耐磨性能，轴承表面有排布规律的带有储油坑装配时必须涂满润滑油脂，特别适用于高载低速下的旋转运动，摇摆运动以及经常在载负下，启闭而不易形成流体润滑的部位，在边界润滑条件下，可长期使用而不用加油保养，而过程中加油可使轴承的使用寿命得以更多延长，目前适用于冶金机械，矿山机械，水利机械，汽车配件，建筑机械，农用机械等。 无油自润滑轴承：该产品是以钢板为基体，中间层烧结球形青铜粉，表层轧制聚四氟乙烯ptfe和铅的混合物而制成。它具有摩擦系数小、耐
2、磨耐腐蚀.无油自润滑和使用寿命长的特点，使用它可以降低成本、降低噪声、防止粘、滑。它广泛应用于各种机械的滑动部位如印刷机、纺织机、液压搬运车、烟草机、药用机械、健身器、微电机、汽车、摩托车等。 金属基镶嵌式固体自润滑轴承：是一种兼有金属轴承特点和自润滑轴承特点的新颖润滑轴承，由金属基体承受载荷，特殊配方的固体润滑材料起润滑作用。它具有承载能力高，耐冲击，耐高温，自润滑能力强等特点。 传统的含油轴承：由于具有嘈声低、自润滑的优点，含油轴承已成为计算机CPU风扇轴承的新宠，市场需求量大；另外，随着人们对嘈音的要求越来越高，含油轴承在日常家用电器上的应用也正在扩大。轴承对材料的基本要求在很大程度上取
3、决于轴承的工作性能。选择制造滚动轴承的材料是否合适，对其使用性能和寿命将有很大影响。一般情况下，滚动轴承的主要破坏形式是在交变应力作用下的疲劳剥落，以及由于摩擦磨损而使轴承精度丧失。此外，还有裂纹、压痕、锈蚀等原因造成轴承的非正常破坏。因此，滚动轴承应具有高的抗塑性变形能力，少的摩擦磨损，良好的旋转精度、良好的尺寸精度和稳定性，以及长的接触疲劳寿命。而且其中很多性能是由材料和热处理工艺所共同决定的。滚动轴承正确使用与常见故障滚动轴承的正确使用是减少轴承故障、延长轴承寿命的可靠保证，其内容包括正确的安装和合理的润滑。下面分别介绍滚动轴承的使用要求。1. 轴承的拆装轴承安装前应清洗干净。安装时，应
4、使用专用工具将辅承平直均匀地压入，不要用手锤敲击，特别禁止直接在轴承上敲击。当轴承座圈与座孔配合松动时，应当修复座孔或更换轴承，不要采用在轴承配合表面上打麻点或垫铜皮的方法勉强使用。轴承拆卸时应使用合适的拉器将轴承拉出，不要用凿子、手锤等敲击轴承。2. 轴承的润滑滚动轴承常用的润滑剂有润滑油和润滑脂两种。当轴的圆周速度小于4-5m/s时，或汽车上不能使用润滑油润滑的部位，都采用润滑脂润滑。润滑脂润滑的优点是密封结构简单，润滑脂不易流失，受温度影响不大，加一次润滑脂可以使用较长的时间。使用润滑脂要注意两个问题，一是要按汽车说明书的要求，选用合适牌号的润滑脂。例如，汽车水泵轴承就不宜选用纳基润滑脂
5、，因其耐水性较差。二是加入轴承中的润滑脂要适量，一般只充填轴承空腔的1/2-l/3为宜，过多不但无用，还会增加轴承的运转阻力，使之升温发热。特别要注意的是汽车轮毂轴承，要提倡“空毂润滑”，即只在轴承上涂一层适量的润滑脂即可，否则，不但浪费和散热不良，还会使润滑脂受热外溢，可能影响制动性能。润滑油润滑的优点是摩擦阻力小，并能散热，主要用于高速和工作环境温度较高的轴承。润滑油的牌号要按汽车说明书的要求选用，并接汽车保养周期及时更换，放出旧油后要对机构进行清洗后再加新油，加油应加到规定的标线，或与加油口平齐(视汽车具体结构、要求而定)，不可多加。分析影响振动筛滚动轴承振动的主要因素振动筛主要应用于石
6、料生产，冶金，耐火材料，煤炭等领域。振动筛主要由筛箱、激振器、悬挂（或支承）装置及电动机等组成。电动机经三角皮带，带动激振器主轴回转，由于激振器上不平衡重物的离心惯性力作用，使筛箱获振动，完成物料筛分。本文中，郑州鑫海机械分析介绍影响振动筛滚动轴承振动的因素。 1.偏心振动 振动筛采用的激振器，大多为偏心轴激振器和箱式激振器。偏心轴激振器安装调整方便，但造价较高，且偏心距不可调整；箱式激振器采用相对位置可调的扇形偏心块，可实现激振力大小的调整，从而达到振幅可调的目的。 激振器工作时偏心质量产生的离心力使偏心轴弯曲，导致轴承内外套圈的相对偏转，由于偏心会产生以转频及其各阶段频而导致的振动，故运转
7、中产生的惯性力和惯性力偶将引起轴承的动反力和振动，破坏轴承等零部件的平稳工作状态，产生高频振动。研究分析分析表明，当激振器轴承振动频率与筛箱弹性振动的某一阶固有频率相同时，将引起筛箱弹性体的强烈振动。 轴承与偏心系统组成的振动系统，可视为单自由度系统。轴承主动轴与从动轴系统均存在某一数值的共振频率，如果某一激振频率与共振频率接近，则发生共振。另外，由于偏心存在离心惯性力，所以会产生弯曲振动，如果转速接近临界值，则发生弯曲共振。 2轴承几何精度 振动筛激振力大，导致轴承承受很大的径向力，从而产生强烈振动。轴承精度越高，振动越小。滚道特别是滚动体表面的波纹度对轴承的振动影响最大，滚动体与保持架及内
8、外圈滚动表面的间隙及其相对运动都会引起轴承的振动，这是由于滚动体的自旋频率较高，工作表面同时与内外滚道接触，滚动体、套圈、保持架所产生的振动大小大致为4：3：1的关系。所以降低轴承振动应首先提高滚动体的表面加工精度。 3.轴承径向游隙 径向游隙过大过小都会使轴承系统产生较大的振动。径向游隙过小引起高频振动，过大则引起低频振动。通过对振动筛轴承的试验结果表明，径向游隙过大，降低轴承弹性系统的径向固有频率，容易产生共振，产生较大低频振动。这是因为在滚动体和套圈的冲击点会产生较大加速度。在冲击初期，产生与机械质量和物体形状无关的高频压缩波，并传人金属内部；而在冲击后期，会由机械力产生一个比冲击压缩波
9、频率低的机械振动。故径向游隙较大会使轴承在通频带上振动加剧。 4.配合 外圈与支承孔的配合会影响振动的传递，较紧的配合会迫使滚道变形，加大形状误差，导致振动增加。较松配合可使间隙内油膜产生阻尼作用。外圈与(轴承座)支承孔的材料性质相差较大，特别是在其间放置橡胶减振环，能抑制振动的传递。 5.摩擦与润滑轴承是振动筛较难控制的主要振动源，由于振动筛是靠很大的激励力来维持工作的，所以轴承所受的径向力很大，振动筛在工作过程中，很大的激振力将引起轴承系统的弹性振动。如果润滑不良，就会产生较大的摩擦使轴承温升过高，热膨胀过大，使径向游隙显著减小，从而又加剧了摩擦，温升进一步提高。各系列轴承的基本介绍和特征
10、1、深沟球轴承的特点 1.1在结构上深沟球轴承的每个套圈均具有横截面大约为球周长的三分之一的连续沟型滚道。它主要用于承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷。 1.2在轴承的径向游隙增大时，具有角接触球轴承的性质，可承受两个方向交变的轴向载荷。 1.3摩擦小，转速高。 1.4结构简单，制造成本低，容易达到较高的制造精度。 1.5一般采用冲压浪形保持架，内径大于200mm或高速运转的轴承，采用车制实体保持架。 深沟球轴承的变型结构多达60多种。 2、角接触球轴承的特点 可同时承受径向负荷和轴向负荷，转速较高，接触角越大，轴向承载能力越高。 单列轴承只能承受一个方向的轴向负荷，在承受径向负荷时，将引起
11、附加轴向力。 并且只能限制轴或外壳在一个方向的轴向位移。若是成对双联安装，使一对轴承的外圈相对，即宽端面对宽端面，窄端面对窄端面。这样即可避免引起附加轴向力，而且可在两个方向使轴或外壳限制在轴向游隙范围内。角接触球轴承的变型结构多达70多种。 2.1名义接触角有15、 25、 40三种，接触角越大轴向承载能力越高。高精度和高速轴承通常取15接触角，在轴向力作用下，接触角会增大。 2.2一般为内圈或外圈带锁口，内、外圈不可分离。外圈加热膨胀后与内圈、滚动体、 保持架组件装配。装球数比深沟球轴承多，额定负荷在球轴承中最大，刚性强，运转平稳。 2.3可以利用内、外圈相互位移调整径向游隙。常成对使用，
12、并施加预负荷，以提高轴承刚性。 3、圆柱滚子轴承的特点 3.1 滚子与滚道为线接触，径向承载能力大，适用于承受重负荷与冲击负荷。 3.2 摩擦系数小，适合高速，极限转速接近深沟球轴承。 3.3 N型及NU型可轴向移动，能适应因热膨胀或安装误差引起的轴与外壳相对位置的变化，可作自由端支承使用。内圈或外圈可分离，便于安装和拆卸。 3.4 对轴和座孔的加工要求较高，轴承安装后内外圈轴线相对偏斜要严加控制，以免造成接触应力集中。 3.5 内孔带1：12锥度的双列圆柱滚子轴承，径向游隙可以调整，径向刚度高，适应于机床主轴。 4、圆锥滚子轴承的特点 属分离型轴承，轴承内、外圈均具有锥形滚道，滚子为圆台形。
13、滚子与滚道为线接触，可承受较重的径向和轴向联合负荷，也可承受纯轴向负荷。接触角越大，轴向承载能力越高。 圆锥滚子的设计应使滚子与内外滚道的接触线延长后交于轴承轴线上同一点，以实现纯滚动。 新设计的圆锥滚子轴承采用加强型结构，滚子直径加大，滚子长度加长，滚子数目增多，采用带凸度滚子，使轴承的承载能力和疲劳寿命显著提高。 滚子大端面与大挡边之间采用球面与锥面接触，改善了润滑。 该类轴承按所装滚子的列数可分为单列、双列和四列圆锥滚子轴承等不同的结构型式。该类轴承还多使用英制系列产品。 5、推力球轴承的特点 属可分离型轴承，接触角90，可以分别安装，只能承受轴向负荷。 极限转速低。钢球加离心力挤向滚道
14、外侧，易于擦伤，但不适于高速运转。 单向轴承可承受单向轴向负荷，双向轴承可承受双向轴向负荷。 带球面座圈的推力球轴承具有调心性能，可消除安装误差的影响。 6、推力圆柱滚子轴承的特点 属分离型轴承。 可承受单向轴向负荷，不能限制轴的径向位移。 轴承刚性大，占用空间小，轴向负荷能力大，对冲击负荷的敏感度低。 适用于低转速，常用于推力球轴承无法适用的工作场合。 安装时不允许轴与外壳的轴线有倾斜。 7、推力调心滚子轴承的特点 属分离型轴承 其负荷作用线与轴承轴线形成一定角度，轴向负荷能力大，在承受轴向负荷的同时还可承受一定的径向负荷。 该类轴承球面滚子倾斜排列，座圈滚道面呈球面，具有调心性能，因此可允
15、许轴有若干倾斜。能够在极重的负荷场合使用，允许的转速较高。 使用时一般采用油润滑。 8、调心球轴承的特点 8.1 外圈滚道面为球面，具有调心性能。因加工安装及轴弯曲造成轴与座孔不同心时适合用这种轴承。调整的偏斜角可在3以内。 8.2 轴承接触角小，在轴向力作用下几乎不变，轴向承载能力小。 主要承受径向负荷，在承受径向负荷的同时，也可承受少量的轴向负荷，极限转速比深沟球轴承低。 9、四点接触球轴承的特点 可分离型结构 可以承受径向负荷、双向轴向负荷，能限制两个方向的轴向位移，但比现规格的双列角接触球球轴承占用的轴向空间少。 单个轴承可代替正面组合或背面组合的角接触球轴承。 由于是双半内圈(或外圈
16、)，装球数量增多，具有较大的承载能力。 四点接触球轴承适用于承受纯轴向负荷或以轴向负荷为主的轴向、径向联合负荷。 该种轴承与其它球轴承相比，当径向游隙相同时，轴向游隙较小，极限转速较高。 在正常工作状况下，该类轴承承受任何方向的轴向负荷时，都能形成一个接触角， 钢球与内、外滚道各接触于一点，避免接触区发生大的滑动摩擦。因此，轴承不宜承 受以径向力为主和负荷。 10、调心滚子轴承的特点 外圈滚道是球面一部分，轴承具有内部调心性能，以适应轴与座孔的相对偏斜。 可以承受径向重负荷和冲击负荷，也能承受一定的双向轴向负荷。 该类轴承可限制轴或外壳的轴向位移在轴承的轴向游隙范围内。 该类轴承结构原理与特性
17、和调心球轴承相同，在负荷容量和极限转速许可的情况下，可以相互代用。 圆锥孔轴承通过使用紧固件或退卸可便于轴上的装折。 11、推力圆锥滚子轴承的特点 属分离型轴承。 设计时使得轴圈和座圈滚道面以及滚子滚动面的各圆锥面的顶点相交于中心线上的一点。 单向轴承可承受单向轴向负荷，双向轴承 可承受双向轴向负荷 。 12、滚针轴承的特点 将滚子长度（l）与滚子直径（Dw）之比L/Dw2.5及滚子直径（Dw）6mm的滚子轴承称为滚针轴承。 12.1滚针轴承径向尺寸小，但径向承载能力很高，不能承受轴向载荷，仅作为自由端支承使用。有利于设备的小型化、轻量化。 12.2使用不带内圈或不带外圈的滚针轴承，只有带保持
18、架的滚针组件时，要求相配的轴颈或轴承座孔的加工精度、表面硬度应与轴承套圈滚道相同。 12.3滚针轴承的摩擦系数大，不适合较高的转速。自润滑轴承的新应用 1、SF-2加界润滑轴承：酸性聚甲配醛，具有很高的耐磨性能，轴承表面有排布规律的带有储油坑装配时必须涂满润滑油脂，特别适用于高载低速下的旋转运动，摇摆运动以及经常在载负下，启闭而不易形成流体润滑的部位，在边界润滑条件下，可长期使用而不用加油保养，而过程中加油可使轴承的使用寿命得以更多延长，目前适用于冶金机械，矿山机械，水利机械，汽车配件，建筑机械，农用机械等。2、 无油自润滑轴承：该产品是以钢板为基体，中间层烧结球形青铜粉，表层轧制聚四氟乙烯p
19、tfe和铅的混合物而制成。它具有摩擦系数小、耐磨耐腐蚀.无油自润滑和使用寿命长的特点，使用它可以降低成本、降低噪声、防止粘、滑。它广泛应用于各种机械的滑动部位如印刷机、纺织机、液压搬运车、烟草机、药用机械、健身器、微电机、汽车、摩托车等。3、 金属基镶嵌式固体自润滑轴承：是一种兼有金属轴承特点和自润滑轴承特点的新颖润滑轴承，由金属基体承受载荷，特殊配方的固体润滑材料起润滑作用。它具有承载能力高，耐冲击，耐高温，自润滑能力强等特点。4、 传统的含油轴承：由于具有嘈声低、自润滑的优点，含油轴承已成为计算机CPU风扇轴承的新宠，市场需求量大；另外，随着人们对嘈音的要求越来越高，含油轴承在日常家用电器
20、上的应用也正在扩大。轴承钢的基本性能要求 滚动轴承用材包括滚动轴承零件用材和保持架、铆钉及其他辅助材料。滚动轴承及其零件绝大多数由钢制成，滚动轴承用钢通常是高碳铬钢及渗碳钢。随着近代科学技术的发展和滚动轴承使用量日益增加，对轴承的要求越来越高，如高精度、长寿命及高可靠性等。对于一些特殊用途轴承，还要求轴承材料具有耐高温、抗腐蚀、无磁性、超低温、抗辐射等性能。除此之外，轴承材料还包括合金材料、有色金属和非金属材料等。另外，用陶瓷材料制造的轴承现已应用于机车、汽车、地铁、航空、航天、化工等领域。滚动轴承对材料的基本要求在很大程度上取决于轴承的工作性能。选择制造滚动轴承的材料是否合适，对其使用性能和
21、寿命将有很大影响。一般情况下，滚动轴承的主要破坏形式是在交变应力作用下的疲劳剥落，以及由于摩擦磨损而使轴承精度丧失。此外，还有裂纹、压痕、锈蚀等原因造成轴承的非正常破坏。因此，滚动轴承应具有高的抗塑性变形能力，少的摩擦磨损，良好的旋转精度、良好的尺寸精度和稳定性，以及长的接触疲劳寿命。而且其中很多性能是由材料和热处理工艺所共同决定的。由于滚动轴承对材料的基本要求是由轴承的破坏形式决定的，所以要求制造滚动轴承的材料经过后工序的一定热处理后应具备下列性能：一 高的接触疲劳强度接触疲劳破坏是轴承正常破坏的主要形式。滚动轴承运转时，滚动体在轴承内、外圈的滚道间滚动，其接触部分承受周期性交变载荷，多者每
22、分钟可达数十万次，在周期性交变应力的反复作用下，接触表面出现疲劳剥落。滚动轴承开始出现剥落后便会引起轴承振动、噪音增大工作温度急剧上升，致使轴承最终损坏，这种破坏形式称为接触疲劳破坏。因此，要求滚动轴承用钢应具有高的接触疲劳强度。二 高的耐磨性滚动轴承正常工作时，除了发生滚动摩擦外，还伴有滑动摩擦。发生滑动摩擦的主要部位是：滚动体与滚道之间的接触面、滚动体和保持架兜孔之间的接触面、保持架和套圈引导挡边之间以及滚子端面与套圈引导挡边之间等。滚动轴承中滑动摩擦的存在不可避免地使轴承零件产生磨损。如果轴承钢的耐磨性差，滚动轴承便会因磨损而过早地丧失精度或因旋转精度下降而使轴承振动增加、寿命降低。因此
23、，要求轴承钢应具有高的耐磨性。三 高的弹性极限滚动轴承工作时，由于滚动体与套圈滚道之间接触面积很小，轴承在承受载荷时，尤其是在承受较大载荷的情况下，接触表面的接触压力很大。为了防止在高接触应力下发生过大的塑性变形，使轴承精度丧失或发生表面裂纹，因此，要求轴承钢应具有高的弹性极限。四 适宜的硬度硬度是滚动轴承的重要指标之一。它与材料接触疲劳强度、耐磨性、弹性极限有着密切的关系，直接影响着滚动轴承的寿命，轴承的硬度通常要根据轴承承受载荷的方式和大小、轴承尺寸和壁厚的总体情况来决定。滚动轴承用钢的硬度要适宜，过大或过小都将影响轴承使用寿命。众所周知，滚动轴承的主要失效形式是接触疲劳破坏，以及由于耐磨
24、性差或尺寸不稳定而使轴承精度丧失；轴承零件如果缺乏一定的韧性，在承受较大冲击载荷时又会由于发生脆断而导致轴承的破坏。所以，一定要根据轴承的具体情况和破坏的方式来确定轴承的硬度。对于由于疲劳剥落或耐磨性差使轴承精度丧失的情况，轴承零件应选用较高的硬度；对于承受较大冲击载荷的轴承(例如轧机：轴承、铁路轴承和一些汽车轴承等)，应适当降低硬度以提高轴承的韧性是十分必要的。五 一定的冲击韧性很多滚动轴承在使用过程中都会受定的冲击载荷，因此要求轴承钢具有一定的韧性，以保证轴承不因冲击而破坏。对于承受较大冲击载荷的轴承例如轧机轴承、铁路轴承等要求材料具有相对较高的冲击韧性和断裂韧性，这些轴承有的用贝氏体淬火
25、热处理工艺，有的用渗碳钢材料，就是为了保证这些轴承具有较好的耐冲击韧性。六 良好的尺寸稳定性滚动轴承是精密的机械零件，其精度是以微米为计算单位。在长期的保管和使用过程中，因内在组织发生变化或应力变化会引起轴承尺寸的变化，导致轴承丧失精度。因此，为保证轴承的尺寸精度，轴承钢应具有良好的尺寸稳定性。 七 良好的防锈性能 滚动轴承的生产工序繁多，生产周期较长，有的半成品或成品零件在装配前还需较长时间的存放，因此，轴承零件在生产过程中或在成品保存中都极易发生一定的锈蚀，特别是在潮湿的空气中。所以，要求轴承钢要具有良好的防锈性能。 八 良好的工艺性能 滚动轴承在生产过程中，其零件要经过多道冷、热加工工序
26、。这就要求轴承钢应具有良好的工艺性能，如冷、热成型性能，切削、磨削加工性能及热处理性能等等，以适应滚动轴承大批量、高效率、低成本和高质量生产的需要。此外，对于特殊工作条件下使用的轴承，除上述几个基本要求外，对其用钢还必须提出相应的特殊性能要求，如耐高温性能、高速性能、抗腐蚀以及防磁性能等。检验SKF轴承润滑脂的变质方法在使用SKF轴承的过程中，润滑脂是非常关键的。如果，使用了变质的润滑脂，不仅起不到应有的作用，而去还会损坏轴承。 油流观察法取两只量杯，其中一个盛有待检查的润滑油，另一只空放在桌面上，将盛满润滑油的量杯举高离开桌面30-40厘米并倾斜，让润滑油慢慢流到空杯中，观察其流动情况，质量
27、好的润滑油油流时应该是细长、均匀、连绵不断，若出现油流忽快忽慢，时而有大块流下，则说润滑油已变质。 手捻法将润滑油捻在大拇指与食指之间反复研磨，较好的润滑油手感到有润滑性、磨屑少、无摩擦，若感到手指之间的砂粒之类较大摩擦感，则表明润滑油内杂质多，不能再用，应更换新润滑油。 光照法 在天气晴朗的日子，用螺丝刀将润滑油撩起，与水平面成45度角。对照阳光，观察油滴情况，在光照下，可清晰地看到润滑油中无磨屑为良好，可继续作用，若磨屑过多，应更换润滑油。 油滴痕迹法 取一张干净的白色滤试纸，滴油数滴在滤试纸上，待润滑油渗漏后，若表面有黑色粉末，用手触摸有阻涩感，则说明润滑油里面杂质已很多，好的润滑油无粉
28、末，用手摸上去干而光滑，且呈黄色痕迹。五大类轴承的结构、性能特点（一）推力圆锥滚子轴承的结构、性能特点 由于推力圆锥滚子轴承中的滚动体为圆锥滚子，在结构上由于滚动母线与垫圈的滚道母线均汇交于轴承的轴心线上某一点，因而滚动表面可形成纯滚动、极限转速高于推力圆柱滚子轴承。推力圆锥滚子轴承可承受单向的轴向载荷。推力圆锥滚子轴承的类型代号为90000型。由于推力圆锥滚子轴承的生产量少，各厂已生产的型号多为非标准外形尺寸，而标准外形尺寸的系列，品种生产较少，因而目前尚无该类轴承的外形尺寸国家标准出台。（二）推力角接触球轴承的结构、性能特点推力角接触球轴承接触角一般为60常用的推力角接触球轴承一般为双向推
29、力角接触球轴承，主要用于精密机床主轴，一般与双列圆柱滚子轴承一起配合使用，可承受双向轴向载荷，具有精度高，刚性好，温升低，转速高，装拆方便等优点。 （三）双列圆锥滚子轴承的结构、性能特点 双列圆锥滚子轴承结构繁多，最大量的是35000型，有一个双滚道外圈和两个内圈，两内圈之间有一隔圈，改变隔圈的厚度可调整游隙。这类轴承在承受径向载荷的同时可承受双向轴向载荷，可在轴承的轴向游隙范围内限制轴和外壳的轴向位移。 （四）圆锥滚子轴承的结构特点。 圆锥滚子轴承的类型代号为30000，圆锥滚子轴承为分离型轴承。一般情况下，尤其是在GB/T307.1-94滚动轴承 向心轴承公差中所涉及到的尺寸范围内的圆锥滚
30、子轴承外圈与内组件之间是百分之百可以通用互换使用的。外圈的角度以及外滚道直径尺寸已与外形尺寸相同被标准化规定了。不允许在设计制造时更改。以致使圆锥滚子轴承的外圈与内组件之间可在世界范围内通用互换。圆锥滚子轴承主要用于承受以径向载荷为主的径向与轴向联合载荷。与角接触球轴承相比、承载能力大，极限转速低。圆锥滚子轴承能够承受一个方向的轴向载荷，能够限制轴或外壳一个方向的轴向位移。（五）深沟球轴承的特点在结构上深沟球轴承的每个套圈均具有横截面大约为球的赤道圆周长的三分之一的连续沟型滚道。深沟球轴承主要用于承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷。当轴承的径向游隙增大时，具有角接触球轴承的性质，可承受两个方
31、向交变的轴向载荷。与尺寸相同的其它类型轴承相比，该类轴承摩擦系数小，极限转速高，精度高，是用户选型时首选的轴承类型。深沟球轴承结构简单，使用方便，是生产批量最大，应用范围最广的一类轴承。陶瓷球轴承在高速主轴单元中的应用研究超高速切削是以优质、高效为特征的先进制造技术，它可以带动高速切削机理、高速主轴单元、高加减速直线进给电动机、高性能控制系统等一系列相关单元技术的发展。高速主轴单元的支承核心是高速主轴轴承。陶瓷轴承以其耐高速、重量轻、寿命长等优良性能，在数控机床高速主轴单元中被广泛应用。 1 高速主轴单元与主轴轴承 高速主轴单元是实现高速加工的关键技术之一，也是高速加工机床的关键部件。高速主轴
32、单元的核心是高速精密轴承，其性能直接影响主轴单元的工作性能。随着速度的提高，轴承的温度升高，振动和噪声增大，寿命降低。因此，提高主轴转速的前提是研制开发出性能优越的高速主轴轴承。目前，在高速主轴单元中，主轴的支承主要采用磁浮轴承、液体动静压轴承、陶瓷球轴承三种形式。磁浮轴承的高速性能好、精度高，容易实现诊断和在线监控。但实践表明，这种轴承由于电磁测控系统过于复杂，至今未能得到广泛应用。液体动静压轴承综合了液体静压轴承和液体动压轴承的优点，但这种轴承必须根据具体机床专门进行设计，单独生产，标准化程度低，维护保养也困难。 目前，应用最多的高速主轴轴承还是混合陶瓷球轴承，即滚动体使用热压或热等静压S
33、i3N4陶瓷球，轴承套圈仍为钢圈。这种轴承标准化程度高，价格低，对机床改动小，便于维护保养，特别适合高速运行场合。它的dn值已超过2.7106。为了增加轴承的使用寿命，可增加滚道的耐磨性，对滚道进行涂层处理或其他表面处理。 2 试验研究 试验条件 本次试验所用陶瓷球轴承参数如表1所示。所用陶瓷球的材料为HIPSN(热等静压Si3N4)，精度等级是G3级，装配时球与套圈按规定值精细选配。该轴承采用“小珠密珠”结构，并使用外圈薄形保持架。试验中所用钢轴承与陶瓷球轴承具有相同的结构参数。 本试验采用热电偶测温法测量主轴前端轴承外圈的温升。又利用PDB测量高速电主轴前、后端的振动频谱。分析两种轴承对电
34、主轴运转精度的影响。 试验测试结果分析 1) 主轴轴承的温升 根据两种高速电主轴的实验数据绘制的温升特性曲线可见，A型主轴转速低于15000r/min时，两种轴承的温升基本相同。当转速高于15000r/min时，陶瓷球轴承的温升明显低于钢轴承。钢轴承温升增长率比陶瓷球轴承的快。 A型主轴转速由2000r/min上升至极限转速30000r/min时，钢轴承温度由4上升至35；主轴转速由35000r/min上升至40000r/min时，陶瓷球轴承温度由35上升至43，为防止温度过高损坏陶瓷球轴承，停止继续升高转速。在相同温升水平上，即温升为35时，装有陶瓷球轴承的电主轴转速比钢轴承电主轴提高约17
35、。 B型主轴轴承温升的总体变化趋势与A型电主轴相似。但主轴转速较低时，陶瓷球轴承的温升略高于钢轴承，温升增长率比钢轴承小。当转速n17000r/min时，才能显示出陶瓷球轴承的低温升特性。脂润滑条件下陶瓷球轴承的运转速度和油雾润滑时钢轴承的运行速度相当。实验中发现，B型陶瓷球轴承达到热平衡时的温升和所需时间，与A型钢球轴承达到热平衡时的温升和所需时间相近。 由上述可知，不论用油雾润滑还是脂润滑，在高速或润滑不足时，陶瓷球轴承的温升都小于钢轴承。分析认为：(1)HIPSN的密度仅为轴承钢的40。由于陶瓷球产生的离心力和陀螺力矩小，使陶瓷球轴承发热量少。(2)陶瓷和钢组成的摩擦副的摩擦系数比钢和钢
36、组成的摩擦副的摩擦系数小，产生的热量少，温升也低。(3)轴承在装配时需要预紧，预紧力越大，变形和发热越多，轴承温升也越快。轴承高速运转下，轴承承受的总负荷包括初期预紧力和轴承内部负荷。内部负荷由离心力和热膨胀差引起。在轴承中轴承外圈散热较好，内圈次之，滚动体的散热条件最差，内圈和滚动体由于温升而引起的热膨胀量大于外圈的热膨胀量，轴承?作时的预紧力大于装配时的原始预紧力，从而使摩擦发热增加，轴承温升增大。由于HIPSN陶瓷材料的热膨胀系数仅为轴承钢的25，故当转速提高时，陶瓷球轴承的温升值比钢轴承小得多。资料表明，陶瓷球轴承的内圈材料采用热膨胀系数比轴承钢小20的不锈钢、渗碳钢等材料，可以有效降
37、低轴承的温升。 从上述试验结果和分析可知，陶瓷球轴承比钢轴承更适用于高速运转条件。 主轴振动频谱分析 使用高灵敏度的压电晶体传感器，运用离散傅立叶原理进行信号变换计算，利用PDB测得的A型电主轴振动频谱可见，电主轴前端振动加速度波动较大，导致电主轴的运转精度降低、刚度下降。装有陶瓷球轴承的电主轴前端振动加速度变化极小，主轴运转的动态精度高。对比两种类型电主轴表明，使用陶瓷球轴承，可以有效地减小电主轴的振动，提高电主轴的运转精度和刚度。 存在的问题与对策 试验中发现，装有陶瓷球轴承的两种类型的电主轴，在转速较低时，都存在着运转初期(低速时)刚度差、精度低的问题。 分析认为，主要由轴承间隙和工作预
38、紧力的变化影响所致。低速时，预紧力大，轴承间隙小，刚度高；高速时，轴承内部因高速运转产生较大负荷，两者叠加，使轴承高速时实际预紧力远超过初期预紧力，导致轴承温升高，使用寿命低，易出现早期烧结损伤。因此，为延长轴承寿命，要求陶瓷球轴承的初期预紧力要小一些。但初期预紧力过小，主轴启动时，陶瓷球轴承间隙大，运转时变形大、刚度差。使电主轴振动加大，严重影响电主轴的加工精度。 解决方法是研究开发轴承预紧力可变换机构。低速时，陶瓷球轴承预紧力大，随着转速的提高，轴承预紧力逐渐变小，使陶瓷球轴承始终处于良好的运动状态。主要的措施有两种：(1)实施定位置预紧力变换。(2)重视运转精度，低速时，实施定位置预紧；高速时，采用预紧力可变换机构。 3 结论 实验表明，将陶瓷球轴承应用于高速主轴单元的设计和制造，可以有效提升主轴的极限转速，减小高速主轴的振动，提高主轴的运转精度和刚度；可以延长电主轴的使用寿命，简化与之配套的润滑系统。并要解决低速运转条件下，陶瓷球轴承刚度差、精度低的问题。