浅谈滚动轴承的装配

轴承是当代机械设备中一种举足轻重的零部件, 它的主要功能是支承旋转轴或其它运动体, 引导转动或移动运动并承受由轴或轴上零件传递而来的载荷。按运动元件摩擦性质的不同, 轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。本文主要阐述与滚轴承有关的内容, 并约定简称为“轴承”。

滚动轴承是采用滚动摩擦原理工作的支承件, 具有摩擦力小、易于启动、升速迅速、结构紧凑、“三化” (标准化、系列化、通用化) 水平高、适应现代各种机械要求的工作性能和使用寿命以及维护保养简便等特点。它广泛应用于工业、农业、交通运输、国防、航空航天、家用电器、办公机械和高科技等领域, 与国计民生息息相关。

作为各种主机支承元件, 轴承起着非常重要的作用, 在机械结构的装配工作中滚动轴承装配是一项非常基础的工作。

1 轴承游隙与预紧

轴承的装配有轴向和径向间隙, 对于不同的轴承有不同的游隙标准。游隙有正游隙和负游隙, 所谓负游隙就是一定的预载, 一般讲的都是径向游隙 (RIC) , 一般轴承都是配对的, 即一边一个 (或几个) , 一边为固定端, 一边为浮动端 (可以吸收轴向膨胀量) , 因此轴向游隙实际意义不大。至于径向游隙, 严格地说分为出厂游隙和工作游隙 (视轴承类型而定) , 而工作游隙直接影响的就是承载区域, 如果游隙为0, 则承载区域为180°, 如果游隙为正则小于180°, 相反, 游隙为负则承载区域大于180°, 角度越大则表明承受力的滚子越多, 对轴承越有利。

滚动轴承装配时, 其游隙不能太大, 也不能太小。游隙太大, 会造成同时承受载荷的滚动体的数量减少, 使单个滚动体的载荷增大, 从而降低轴承的旋转精度, 减少使用寿命, 而且会造成保持架的损坏, 这是因为在承载区内滚子的速度大于保持架或者说滚子推动保持架动, 在非承载区则相反是保持架推动滚子转, 这两个区域之间滚子会有加速或减速的过程 (进承载区加速出来减速) , 因此滚子对保持架其实是在“撞”。游隙太小, 首先是安装更困难, 其次是会使摩擦力增大, 产生的热量增加, 加剧磨损, 这样就容易导致轴承在实际使用中产生“抱死”现象而将轴承烧掉, 同样能使轴承的使用寿命减少。因此, 许多轴承在装配时都要严格控制和调整游隙。实验得出的理论数据表明, 轴承在运转时最佳的承载区域是216°, 即有一定的预载。

对于承受载荷较大, 旋转精度要求较高的轴承, 大都是在无游隙甚至有少量过盈的状态下工作的, 这种情况下就需要在装配时对轴承进行预紧。因为这些轴承只有在合理的预紧力下, 才能达到标称的精度。一般预紧力是轴承厂提供的参数, 但是在实际装配过程中, 预紧力不好测量, 较难确定预紧力是否符合要求, 往往是装配工人凭经验安装。某些结构中, 可以采用预先测量预紧变形量的方法。如一个向心推力轴承, 预紧力为20kg, 可以把轴承外环在下架在平台上, 然后在内环上施加20kg力, 测量施力前后内外环的高度差变化量 (一般通过杠杆百分表就可以测到) , 得到变形量后, 在预紧结构中设计一个垫片, 垫片的高度差正好是预紧前后的变化量。这样, 保证螺母紧死后, 预紧量保持不变。

2 轴承装配的方法

正常的滚动轴承的装配, 一般都是采用过盈配合。过盈配合的装配方法, 常用的有温差法和压入法等。

温差装配法分为加热法和冷却法。用温差法装配, 冷却法要比加热法简单些, 冷却法一般采用液态氮, 优点是温差大、线性膨胀量大、干净。比如把轴承装到孔中, 直接把轴承泡在液氮里就行了。而加热法则比较麻烦, 对保证轴承在加温过程中受热面积的温度值是否均匀, 很难确定。常用的加热法一种是用乙炔氧气对轴承直接加温;另一种是对小型轴承采用油浸加温, 达到热胀, 扩大轴承内径, 以便装配。温差法最大的缺点是零件的体积受限制。比如车床主轴装配, 需要同时安装主轴和轴上的齿轮等零件, 温差法根本无法做到。采用温差法装配轴承时, 轴承被加热温度一般为80℃~100℃。

压入法应用最广泛。一把榔头, 一根铜棒就能搞定。采用压入法进行轴承装配时要尽量采用非冲击的方式。用压力机、榔头敲击等冲击的方式, 对零件和轴承都是保护不利的。小规格、小过盈的轴承, 用手动的压力机 (如丝杠式的) 或台钳即可, 但对于大尺寸的轴承, 一般要用液压的才可以。

3 轴承装配的注意事项

(1) 轴承安装前, 要进行一系列的准备工作。装配滚动轴承前, 应测量轴承的配合尺寸, 按轴承的防锈方式选择适当的方法清洗洁净;轴承应无损伤, 无锈蚀、转动应灵活及无异常声响。

(2) 安装轴承时, 要随时注意轴承是否倾斜, 及时调整受力位置, 防止损坏安装孔或轴。

(3) 轴承外圈与轴承座或箱体孔的配合应符合设备技术文件的规定。对于剖分式轴承座或开式箱体, 剖分接合面应无间隙;轴承外圈与轴承座在对称中心线的120°范围内与轴承盖在对称中心线90°范围内应均匀接触, 并应采用0.03mm塞尺检查, 塞入长度应小于外圈长度的1/3。轴承外圈与轴承座或开式箱体的各半圆孔间不得有夹帮现象。

(4) 轴承与轴肩或轴承座档肩应靠紧;圆锥滚子轴承和向心推力球轴承与轴肩的间隙不得大于0.5mm, 与其他轴承的间隙不得大于0.1mm。轴承盖和垫圈必须平整, 并应均匀地紧贴在轴承端面上。当设备技术文件有规定时, 可按规定留出间隙。

(5) 装配轴两端用径向间隙不可调的、且轴的轴向位移是以两端盖限定的向心轴承时, 应留出间隙。当设备技术文件无规定时, 留出间隙可取0.2mm~0.4mm。

(6) 向心轴承、滚针轴承、螺旋滚子轴承装配后应转动灵活。当采用润滑脂的轴承时, 装配后在轴承空腔内应加注空腔容积的65%~80%清洁润滑脂, 但稀油润滑的轴承, 不得加注润滑脂。

(7) 单列向心球轴承、向心推力圆锥滚子轴承、向心推力球轴承装在轴颈上和轴承座内的轴向预紧程度 (轴向预过盈量) , 应按轴承标准或设备技术文件的规定执行。

总之, 轴承的装配, 对于机械结构的最终使用效果有决定性的影响, 如运行精度、平稳性、噪音、寿命等等, 同样质量的零件, 不一定能够组装、调试出相同精度的产品, 因此在装配中要采用正确的方法, 确保机械结构的使用效果。

摘要：轴承是当代机械设备中的重要零部件, 在机械机构的装配中, 轴承的装配是一项基础工作, 本文从滚动轴承装配间隙、装配方法及注意事项等方面做了探讨。

关键词：滚动轴承,游隙,预紧,温差法,压入法