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滾動軸承的作用是什么，優缺點有什么

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滾動軸承（Rolling Bearing）是將運轉的軸座與軸之間的滑動摩擦轉變為滾動摩擦，進而減少磨損的一種精密的機械元件 。1其在工作時依靠主要組成元件間的滾動來支承轉動零件，并且一般在低速場合下進行應用 。34滾動軸承大體上由外圈、內圈、滾動體和保持架等部分組成 ， 2以及特點主要為摩擦阻力小、徑向及軸向間隙小以及容易選用和互換等 ， 但其抗沖擊能力較差，高速工作時容易發生振動 。5滾動軸承的制造材料可以分為特殊軸承鋼、陶瓷材料以及合金等，并且要根據其用途選用合適的材料來制造 。2具體可將滾動軸承分為滾子軸承、球軸承、向心軸承、推力軸承、向心推力軸承、調心軸承以及非調心軸承等 。26由于滾動軸承的種類各式各樣，所以在各類軸承中要選擇出一種適應各自技術要求的常規滾子軸承是一件復雜的事情 。此時便要對各類軸承借以代號來進行表示，以便于為了將具有各式特點的軸承相統一 。滾動軸承的代號主要是由基本代號、前置代號和后置代號所組成 。7并且滾動軸承在工作時容易發生失效，基本分為塑性變形、疲勞點蝕、磨粒磨損和膠合，以上都會對軸承的使用壽命產生極大影響 。8
特點
優點
滾動軸承具有很多優點，例如工作時僅產生較小的摩擦阻力，啟動迅速、效率高、軸向尺寸較小、安裝和維修方便，較低的價格等，具體為：3
摩擦阻力?。?因此起動靈敏、效率高、升溫較低，并且潤滑方便，維護保養容易 。5
其徑向間隙小 ， 具有較高的旋轉精度，可用預緊的方法來調整間隙 。5
其具有較小的軸向間隙，一些滾動軸承可以承受徑向和軸向載荷，使機器變得簡單緊湊 。5
滾動軸承是標準件 ， 可由專業化的生產廠家進行批量生產活動，以便于選用和互換 。5
缺點
在機械設計中要依據工作條件和需求進而選用合適的滾動軸承，提升生產效率并保障安全性 。3
滾動軸承的抗沖擊能力較差 。5
高速工作時容易出現噪聲 。5
【滾動軸承的作用是什么，優缺點有什么】使用壽命低，結構不能剖分 。5
不利于在高速重載的情況下使用 。3
組成結構
滾動軸承作為一種組合標準件，其主要由內圈、外圈、滾動體和保持架等模塊所組成 ， 為滿足特定的應用需求 ， 有的軸承會加入或減少部分部件，例如：沒有內圈、沒有外圈、外圈和內圈都沒有；有防塵蓋、密封圈或者包含固定套筒以便用于安裝和調節 。2各個模塊的具體定義為：9
外圈

滾動軸承的作用是什么，優缺點有什么

文章插圖

裝在軸承座的孔內，固定不動，其最大直徑為軸承的外徑 。9滾動軸承的外圈外徑一般與機架座孔或者軸承座相互配合進行裝配 。2
內圈
裝在軸上，隨軸轉動，其內孔直徑為軸承的內徑 。9內圈一般與軸頸相互配合進行裝配 。大部分情況下，軸承的外圈不動，內圈隨著軸進行轉動 。但同時存在內圈固定，外圈旋轉或者內外圈同時按照各自的轉速進行轉動的狀況 。2
滾動體
裝在內、外圈之間的滾道中，其形狀有圓球、圓柱、圓錐和滾針等 。當內外圈相對運動時，滾動體則會在內外圈上面的凹槽之間進行滾動，這樣可以限制滾動體的軸向運動，并且其中滾道通常要在制造過程中進行淬硬處理以便降低接觸應力，延長滾動軸承的壽命，提升工作效率 。29
保持架
用來將滾動體均勻隔開 ， 但有些滾動軸承沒有保持架 。9軸承保持架形狀不復雜 ， 只是兜孔多，位置要求準確 。這一零件長期以來一直采用離心鑄造方法生產，兜孔不鑄出，所以毛壞加工量大，導致材料利用率低 。10
常用材料
特殊軸承鋼
滾動軸承的內圈、外圈、滾動體的硬度、接觸疲勞強度、耐磨性、抗沖擊韌性都要高 ， 通常選用特種軸承鋼 ， 常用的材質為GCr15、SiMnGCr6以及GCr9等，經過熱處理，其硬度可達到60-65HRC 。對于某些特定的應用，例如汽車輪軸承、滾動軸承零件等，通常采用感應淬火鋼制造 。為了改善滾動軸承的接觸疲勞性能 ， 應對其加工表面進行研磨和拋光 。大多數情況下 ， 保持架都是由低碳鋼板沖壓而成 ， 或者是由有色金屬、塑料等材質制成 。2
陶瓷材料
在某些高速場合，為了減少球體和滾輪的慣性負荷，必須對滾動零件的表面進行高強度的淬火 。這些部件將由諸如氮化硅這樣的輕質、高抗壓強度的陶瓷材料制成 。20世紀六十年代到七十年代，國外對陶瓷軸承進行了大量的研究 。陶瓷具有高強度，高耐磨，高剛性；并且耐腐蝕，耐高溫，電絕緣性好，不導磁；具有許多金屬材料所沒有的低密度特性 。氮化硅、氧化鋯、氧化鋁等陶瓷材料中以氮化硅的綜合性能最佳 ， 是陶瓷軸承的理想材料 。陶瓷軸承在航天、航空、真空等領域有著廣泛的應用；也同時在高速高精度、高溫強磁場或有防腐要求的環境中得到大量應用 。2
合金
保持架采用柔軟材質制作，沖壓支架通常采用低碳鋼板沖壓而成，與滾動軸承之間存在很大的空隙，工作時噪音很大 。本體固定器常用銅合金、鋁合金或酚醛膠布材料制成，有較好的定心準確度 。2
分類及選擇
分類
滾動體的類型
滾動軸承的種類有很多，依據滾動體的類型可將其分為：滾子軸承、球軸承 。6
承受的載荷
向心軸承—只能承受徑向載荷稱為向心軸承6
推力軸承—只能承受軸向載荷稱為推力軸承6
向心推力軸承—能夠同時承受軸向的載荷和徑向的載荷稱為向心推力軸承 。6
調心性能
依據調心性能則可以將其分為：調心軸承、非調心軸承 。6
滾動軸承向心軸承球軸承深溝球軸承單列
雙列
磁電機軸承
角接觸球軸承單列
雙列
成對雙聯
3點、4點接觸球軸承
調心球軸承
滾子軸承圓柱滾子軸承
長圓柱滾子軸承
滾針軸承
圓錐滾子軸承單列
雙列
成對雙聯
調心滾子軸承
推力軸承球軸承深溝球軸承單向
雙向
推力角接觸球軸承
滾子軸承推力圓柱滾子軸承
推力滾針軸承
推力圓錐滾子軸承
推力調心滾子軸承


工作中要選擇滾動軸承類型時，應根據軸承所承受載荷的大小、方向和性質來看 。例如球軸承一般在轉速較高、所承受的工作載荷較小以及旋轉精度高時選用；滾子軸承一般要在轉速較低、承受的工作載荷較大以及存在沖擊載荷時則選用 。6
載荷條件
滾動軸承工作時所承受的外界載荷的大小 ， 方向和性質是選擇軸承類型的主要依據 。球軸承一般應用在運行比較平穩的工作場合下并且承受較小的載荷情況時；當工作時容易受到沖擊并且需要承受較大的載荷時 ， 應該選用滾子軸承；深溝球軸承可以承受徑向載荷，所以在會受到徑向載荷的工作環境中會選用深溝球軸承，特別應該注意：圓柱滾子軸承和滾針軸承不能承受軸向載荷，所以在承受軸向的工作載荷時，應該選用推力軸承；若工作中要同時承受徑向和軸向的載荷時，應該選用角接觸軸承或者圓錐滾子軸承 。4
軸承的轉速
極限轉速通常表示為滾動軸承在一定的載荷和潤滑條件下允許的最高轉速 。球軸承的極限轉速比滾子軸承的極限轉速高 。在高速或旋轉精度要求較高的應用場合時，應該選用球軸承；在低速的工作環境下，應該選用滾子軸承 。4
調心性能
軸承的壽命會受到附加載荷的影響，所以各種軸承使用時允許的偏斜角應控制在允許范圍內，從而避免其使用壽命的降低 。為了大幅改善滾動軸承的工作情況 ， 應選用調心軸承來以避免其加工、安裝誤差及軸的撓曲變形所引起角偏差 。4
安裝及拆卸
軸承座無剖分面，但需沿軸向安裝或拆卸軸承零件時，宜采用內外可分離軸承（例如：圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承） 。在長軸上安裝軸承時，應采用內圈孔為1:12 的圓錐滾子軸承 ， 以便方便拆卸 。11
經濟性要求
一般來說，深溝球軸承價格最低，其要比滾子軸承價格低上一些 。軸承的價格與其精度成正比 。所以在選擇軸承時，為了在滿足使用要求的前提下 ， 盡可能地降低制造成本，就必須詳細了解各類軸承的價格 。11
相關代號
由于滾動軸承的種類各式各樣，所以在各類軸承中要選擇出一種適應各自技術要求的常規滾子軸承是一件復雜的事情 。此時便要對各類軸承借以代號來進行表示，以便于為了將具有各式特點的軸承相統一 。滾動軸承的代號主要是由基本代號、前置代號和后置代號所組成，其中基本代號的各個組成如圖所示 。7
基本代號
基本代號包含軸承類型、尺寸系列和內徑，其作為基礎部分表示了滾動軸承的相應特征 。3它由軸承的內徑代號、尺寸系列代號和類型代號組成，按順序自右向左依次排列 。6
基本代號
五四三二一
類型代號尺寸系列代號內徑代號
寬（高）度系列代號直徑系列代號


尺寸系列的組成為：軸承的直徑系列代號和寬(高)度系列代號，表示形式為兩位數字 。具體表示具有相同內徑和結構的滾動軸承在外徑和寬度上的變化系列 ， 用基本代號右起第三位數字表示 。3直徑系列代號表示結構、內徑相同的滾動軸承的外徑變化的系列值 。6
軸承內徑
軸承的內徑通常指軸承內圈的內徑d，其用右起第一、二位數字來表示基本代號 。經常用內徑d=10-480mm的軸承內徑表示方法 。3其內徑一般是5的倍數，對于內徑為22mm、28mm、32mm以及d<10mm和d>500mm的軸承，則用內徑毫米數直接表達，但是與組合代號之間要用“/”隔開，如深溝球軸承62/22 ， 表示內徑d=22mm 。6
寬度系列
軸承的寬度系列用右起的第四位數字來表示基本代號，通常指具有相同的結構、內徑和外徑的滾動軸承，但是寬度為一系列不同的尺寸 。以阿拉伯數字或大寫字母表示類型代號，特殊情況下則可以省略 。3
內徑d的尺寸10~17mm20~480mm（22、28、32mm除外）500mm以上（含22、28、32mm)
10mm12mm15mm17mm
內徑代號0123內徑/5的商00000/內徑


前置代號用字母表示用來說明成套軸承部件的特點 ， 若軸承無須作此說明,則可以將前置代號省略 。3
后置代號
后置代號用字母和字母-數字的組合來表示，可以看情況利用符號“-”和“/” 將其在基本代號后面隔開 。3
失效形式
塑性變形
滾動軸承在工作時受到較大的靜止載荷或沖擊載荷，恰巧此時的狀態為低速、擺動或者不轉動時，滾動軸承的內外圈滾道或者滾動體上將會發生由外力所引起的局部的塑性變形，進而對軸承工作時的穩定性產生影響 ， 即在工作時出現振動、運轉精度下降或產生噪音等現象，此時的滾動軸承便發生了塑性變形 。8
疲勞點蝕
滾動軸承在工作時既需要承受載荷又要進行旋轉，其內外套圈之間存在著一定的相對運動，滾動體在抽成工作時既自轉又圍繞軸承中心進行公轉 ， 此時載荷會經過滾動體從一個套圈傳遞到另一個套圈上 。滾動軸承在受到徑向載荷的作用下，軸承內圈會下移，滾動體的下半部分受力而上半部分不受力，進而最下面的滾動體和套圈滾道接觸點處的彈性變形最大，并且此處兩者受到的載荷最大 。8
在滾動軸承的內圈運動時，滾動體表面上一點和內外圈是處于接觸一脫離一再接觸一 再脫離的狀態，此時兩者每接觸一次就會產生一次接觸應力 。在這種情況下進行長時間的工作后 ， 滾動體、內外圈的滾道上就會出現疲勞點蝕 。8
磨粒磨損
在塵土較多的環境下工作的滾動軸承經常會發生磨損失效 。主要原因是此時裝置的潤滑效果不明顯或者密封不嚴，滾動體與套圈會產生磨粒磨損 。如果潤滑效果不顯著 ， 伴隨著滑動磨損，也會發生黏著磨損，同時會引起表面的升溫、膠合，甚至軸承內部元件例如滾動體的回火 。發熱及黏著磨損將會隨著溫度的提升愈來愈嚴重 。況且大多滾動軸承的工作環境非常惡劣 ， 工作期間周圍會有大量的塵土 ， 這時由于密封不嚴等原因，更會讓塵土、雜質進入滾動軸承中，此時雜質等也會通過不干凈的潤滑油進入滾動軸承中，滾動軸承的磨粒磨損失效由此發生 。812
膠合
滾動軸承發生膠合現象一般是由于瞬時的環境或自身溫度過高，工作時承受了較大載荷，表面或內部油膜發生破裂，乃至無法保障供油時，軸承內部主要承受載荷的區域其接觸表面材料發生黏附、轉移或脫落，進而造成軸承的損傷 。由于工作中的滾動軸承大部分工作環境較為惡劣，所以經常會發生高速重載的情況，在此時則會因此情況下發生摩擦表面的發熱進而使溫度急升高 ， 導致了軸承元件產生回火現象，情況嚴重時將產生膠合，這時滾動軸承便發生膠合失效 。813

滾動軸承的作用是什么，優缺點有什么

文章插圖

滾動軸承的維護
恰當的裝配與拆卸
一般來講，軸上的零件需要依據一定的順序進行安裝或者拆卸，用合理的方法來裝拆可以一定程度上保障安裝精度 。滾動軸承在安裝拆卸時需要利用專門的工具進行操作，較大的軸承可以利用壓力機進行裝配，中小尺寸的軸承可以直接在套筒的輔助下利用手錘進行安裝 。14
潤滑條件的維護保養
工程中軸上的傳動零件應該作為首要的潤滑對象，務必依據各地的實際情況選用適合的潤滑劑，并且按時進行加注，潤滑系統中潤滑油數目和質量應該及時進行檢查、補給和替換 。14
機器的定期維修
由于滾動軸承的工作環境往往比較惡劣，所以必須對機器進行定期的檢查和維護，仔細地核查滾動軸承是否完好以便及時地維修、替換 。由于在安裝過程中會產生一定的誤差，所以滾動軸承不一定會位于軸上的最佳位置，需要按時對軸系的位置和軸承的游動間隙進行調整 。14