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1、 滚动轴承知识讲座（李贞强）一、概述 滚动轴承在使用过程中由于本身质量和外部条件的原因，其承载能力，旋转精度和减摩性能等会发生变化，当轴承的性能指标低于使用要求而不能正常工作时，就称为轴承损坏或失效，轴承一旦发生损坏等意外情况时，将会出现其机器、设备停转，功能受到损伤等各种异常现象。 因此需要在短期内查处发生的原因，并采取相应措施，当然，滚动轴承损坏的情况比一般机械零件的损坏要复杂得多，滚动轴承损坏的特点是表现形式多，原因复杂，轴承的损坏除了轴承设计和制造的内在因素外，大部分是由于使用不当，例如：选型不适合、支承设计不合理，安装不当，润滑不良，密封不好等外部因素引起的。 研究滚动轴承损坏的形成
2、和原因具有重要的意义，可以使我们更好地改进使用方法，正确地使用轴承，充分发挥轴承应有的效能。本文中除了叙述滚动轴承使用中注意事项、安装方法、运转监察等外，还着重介绍轴承损坏的形式和原因及应采取的对策。二、滚动轴承的分类1 按滚动轴承结构类型分类（1）、轴承按其能承受的载荷方向或公称接触角度的不同，分为： 1） 向心轴承主要用于承受径向载荷的滚动轴承，其公称接触角从0到45。按公称接触角不同，又分为：径向接触轴承公称接触角为0的向心轴承；向心角接触轴承公称接触角大于0到45的向心轴承。 2） 推力轴承主要用于承受轴向载荷的滚动轴承，其公称角大于45到90。按公称接触角不同，又分为：轴向接触轴承公
3、称接触角为90的推力轴承推力角接触轴承公称接触角大于45但小于90的推力轴承。 （2）、轴承按其滚动体的种类，分为： 1）球轴承滚动体为球； 2）滚子轴承滚动体为滚子。滚子轴承按滚子种类，又分为：圆柱滚子轴承滚动体是圆柱滚子的轴承，圆柱滚子长度与直径之比小于或等于3；滚针轴承滚动体是滚针的轴承，滚针的长度与直径之比大于3，但直径小于或等于5mm；圆锥滚子轴承滚动体是圆锥的滚子轴承；调心滚子轴承滚动体是球面滚子的轴承。 （3）、轴承按其工作时能否调心，分为： 1） 调心轴承滚道是球面形的，能适应两滚道轴心线间的角偏差及角运动的轴承； 2） 非调心轴承（刚性轴承）能阻抗滚道间轴心线角偏移的轴承。
4、（4）、轴承按滚动体的列数，分为： 1） 单列轴承具有一列滚动体的轴承； 2） 双列轴承具有两列滚动体的轴承； 3） 多列轴承具有多于两列滚动体轴承，如三列、四列轴承。 （5）、轴承按其部件能否分离，分为： 1） 可分离轴承具有可分离部件的轴承 2） 不可分离轴承轴承在最终配套后，套圈均不能任意自由分离的轴承。 （6）、轴承按其结构形状（如有无装填槽，有无内、外圈以及套圈的形状，挡边的结构，甚至有无保持架）还可以分为多种结构类型。 2 按滚动轴承尺寸大小分类轴承按其外径尺寸大小、分为：（1） 微型轴承公称外径尺寸范围为26mm以下的轴承；（2） 小型轴承公称外径尺寸范围为2855mm的轴承；（
5、3） 中小型轴承公称外径尺寸范围为60115mm的轴承；（4） 中大型轴承公称外径尺寸范围为120190mm的轴承；（5） 大型轴承公称外径尺寸范围为200430mm的轴承；（6） 特大型轴承公称外径尺寸范围为440mm以上的轴承。 三、轴承的诊断管理为使滚动的轴承具有的性能，在良好的条件下能够维持长期使用，必须对轴承进行检查和保养，这种检查与保养，对提前预防故障是很重要的，希望根据适合设备运转条件的操作标准，进行定期检查和保养，一般采用如下方法： 3.1运转状态下的检查根据轴承的滚动声、振动、温度的检查和润滑剂的性质检查，润滑剂的补充或更换时间进行判断。3.2轴承检查充分观察机器的定期检查和
6、更换而拆下来的轴承，检查滚道面状况和有无损伤及可否再次使用。 四、轴承的使用2.1 使用注意事项 滚动轴承是精密零件，因而在使用时要求相应地持慎重态度，既便使用了高性能的轴承，如果使用不当，也不能达到预期的性能效果，所以，使用轴承时应注意以下事项：2.1.1保持轴承及其周围环境的清洁。即使肉眼看不见的微笑灰尘进入轴承，也会增加轴承的磨损，振动和噪声。 2.1.2使用安装时要认真仔细，不允许强力冲压，不允许用锤直接敲击轴承，不允许通过滚动体传递压力。 2.1.3使用合适、准确的安装工具，尽量使用专用工具，极力避免使用布类和短纤维之类的东西。 2.1.4防止轴承的锈蚀，直接用手拿取轴承时，要充分洗
7、去手上的汗液，并涂以优质矿物油后再进行操作，在雨季和夏季尤其要注意防锈。2.2 配合 2.2.1配合的选择滚动轴承的内径尺寸和外径尺寸是按标准公差制造的，轴承内圈与轴，外圈与座孔的配合松紧程度只能通过控制轴颈的公差和座孔的公差来实现。轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与座孔的配合采用机轴制。正确选择配合，必须知道轴承的实际负荷条件，工作温度及其他要求，而实际上是很困难的。因此，多数情况是根据使用精研选择配合的。 2.2.2负荷性质选择配合首先应考虑负荷向量相对套圈的旋转情况。按照合成径向负荷向量相对于套圈的旋转情况，套圈所承受的负荷可分为：固定负荷、旋转负荷和摆动负荷。 a. 固定负荷作用
8、于套圈上的合成径向负荷，由套圈滚道的局部区域所承受，并传至轴或轴承座的相应局部区域，这种负荷称为固定负荷。其特点是合成径向负荷向量与套圈相对静止。承受定向负荷的套圈可选用较松的配合。 b.旋转负荷 作用于套圈上的合成径向负荷沿滚道圆周方向旋转，顺次由各个部位所承受，这种负荷称为旋转负荷，其特点是合成径向负荷向量相对于套圈旋转。承受旋转负荷的套圈应选紧配合，在特殊情况下，如负荷很轻，或在重负荷作用下套圈仅偶尔低速转动，轴承选用较硬材料和表面粗糙较高时，承受旋转负荷的套圈也可选用较松的配合。 c.摆动负荷 作用于套圈上的合成径向负荷方向不定，这种负荷情况称为摆动负荷或不定向负荷，其特点是作用套圈上
9、的合成径向负荷向量在套圈滚道的一定区域内摆动，为滚道一定区域所承受，或作用于轴承上的负荷是冲击负荷，振动负荷，其方向，数值经常变动的负荷。承受摆动负荷得轴承内、外套圈与周、轴承座、孔的配合都应采用紧配合。 2.2.3配合表面的粗糙度和形位公差配合表面的粗糙度和形位公差，直接影响产品的使用性能，如耐磨性，抗腐蚀性和配合性质等。为此，合理规定轴和外壳孔的形位公差和提出配合表面的粗糙度要求，对于稳定配合性质，提高过赢配合的连接强度至关重要。2.3轴承安装 轴承安装的好坏与否，将影响到轴承的精度、寿命和性能。因此，请充分研究轴承的安装。 2.3.1清洗轴承及相关零件，（对已经脂润滑的轴承及双侧具油封或
10、防尘盖，密封圈轴承安装前无需清洗。）2.3.2检查相关零件的尺寸及精加工情况 2.3.3安装方法 轴承的安装应根据轴承结构，尺寸大小和轴承部件的配合性质而定，压力应直接加在紧配合的套圈端面上，不得通过滚动体传递压力，轴承安装一般采用如下方法： a. 压入配合轴承内圈与轴使紧配合，外圈与轴承座孔是较松配合时，可用压力机将轴承先压装在轴上，然后将轴连同轴承一起装入轴承座孔内，压装时在轴承内圈端面上，垫一软金属材料做的装配套管（铜或软钢）。装配套管的内径应比轴颈直径略大，外径直径应比轴承内圈挡边略小，以免压在保持架上。轴承外圈与轴承座孔紧配合，内圈与轴为较松配合时，可将轴承先压入轴承座孔内，这时装配
11、套管的外径应略小于座孔的直径。如果轴承套圈与轴及座孔都是紧配合时，安装室内圈和外圈要同时压入轴和座孔，装配套管的结构应能同时押紧轴承内圈和外圈的端面。 b.加热配合通过加热轴承或轴承座，利用热膨胀将紧配合转变为松配合的安装方法。是一种常用和省力的安装方法。此法适于过盈量较大的轴承的安装，热装前把轴承或可分离型轴承的套圈放入油箱中均匀加热80-100，然后从油中取出尽快装到轴上，为防止冷却后内圈端面和轴肩贴合不紧，轴承冷却后可以再进行轴向紧固。轴承外圈与轻金属制的轴承座紧配合时，采用加热轴承座的热装方法，可以避免配合面受到擦伤。用油箱加热轴承时，在距箱底一定距离处应有一网栅，或者用钩子吊着轴承，
12、轴承不能放到箱底上，以防杂质进入轴承内或不均匀的加热，油箱中必须有温度计，严格控制油温不得超过100，以防止发生回火效应，使套圈的硬度降低。 c.圆锥孔轴承的安装圆锥孔轴承可以直接装在有锥度的轴颈上，或装载紧定套和退卸套的锥面上，其配合的松紧程度可用轴承径向游隙减小量来衡量，因此，安装前应测量轴承径向游隙，安装过程中应经常测量游隙以达到所需要的游隙减小量为止，安装时一般采用锁紧螺母安装，也可采用加热安装的方法。 d.推力轴承的安装 推力轴承的周与轴的配合一般为过渡配合，座圈与轴承座孔的配合一般为间隙配合，因此这种轴承较易安装，双向推力轴承的中轴泉应在轴上固定，以防止相对于轴转动。轴承的安装方法
13、，一般情况下是轴旋转的情况居多，因此内圈与轴的配合为过赢配合，轴承外圈与轴承室的配合为间隙配合。 2.3.4轴承安装后的检查 2.3.5润滑剂的添加 2.4轴承运转检查轴承安装结束以后，应马上进行运转检查，以确定安装是否正常。五、轴承的检查充分观察机器的定期检查和更换而拆下来的轴承，检查滚道面状况和有无损伤及可否再次使用。 5.运转中检查与故障处理运转中的检查项目有轴承的滚动声、振动、温度、润滑的状态等，具体情况如下：在运转中发现异常状态时。5.1轴承的滚动声 采用测声器对运转中的轴承的滚动声的大小及音质进行检查，轴承即使有轻微的剥离等损伤，也会发出异常音和不规则音，用测声器能够分辨。5.2轴
14、承的振动轴承振动对轴承的损伤很敏感，例如剥落、压痕、锈蚀、裂纹、磨损等都会在轴承振动测量中反映出来，所以，通过采用特殊的轴承振动测量器（频率分析器等）可测量出振动的大小，通过频率不可以推断出异常的具体情况。测得的数值因轴承的使用条件或传感器安装位置等而不同，因此需要事先对每台机器的测量值进行分析比较后确定判断标准。5.3轴承的温度，一般有轴承室外面的温度就可推测出来，如果利用油孔能直接测量轴承外圈温度，则更为合适。通常，轴承的温度随着运转开始慢慢上升，1-2小时后达到稳定状态。轴承的正常温度因机器的热容量，散热量，转速及负载而不同。如果润滑、安装部合适，则轴承温都会急骤上升，会出现异常高温，这
15、时必须停止运转，采取必要的防范措施。根据大量测试数据。由于温度受润滑、转速、负荷、环境的影响，表中值只表示大致的温度范围。使用热感器可以随时检测轴承的工作温度，并实现温度超过规定值时自动报警或停止防止燃轴事故发生。5.4.1轴承润滑的作用润滑对滚动轴承的疲劳寿命和摩擦、磨损、温升、振动等有重要影响，没有正常的润滑，轴承就不能工作。分析轴承损坏的原因表明，40%左右的轴承损坏都与润滑不良有关。因此，轴承的良好润滑是减小轴承摩擦和磨损的有效措施。除此之外，轴承的润滑还有散热，防锈、密封、缓和冲击等多种作用，轴承润滑的作用可以简要地说明如下： a. 在相互接触的二滚动表面或滑动表面之间形成一层油膜把
16、二表面隔开，减少接触表面的摩擦和磨损。 b. 采用油润滑时，特别是采用循环油润滑、油雾润滑和喷油润滑时，润滑油能带走轴承内部的大部分摩擦热，起到有效的散热作用。 c. 采用脂润滑时，可以防止外部的灰尘等异物进入轴承，起到封闭作用。 d. 润滑剂都有防止金属锈蚀的作用。 e. 延长轴承的疲劳寿命。5.4.2脂润滑和油润滑的比较轴承的润滑方法大致分为脂润滑和油润滑两种。为了充分发挥轴承的功能，重要的是根据使用调减和使用目的，采用润滑方法。5.4.3脂润滑润滑脂是由基础油，增稠剂及添加剂组成的润滑剂。当选择时，应选择非常适合于轴承使用条件的润油脂，由于商标不同，在性能上也将会有很大的差别，所以在选择
17、的时候，必须注意。轴承常用的润滑脂有钙基润滑脂、钠基润滑脂、钙钠基润滑脂、锂基润滑脂、铝基润滑脂和二硫化钼润滑脂等。轴承中充填润滑脂的数量，以充满轴承内部空间的1/2-1/3为适宜。高速时应减少至1/3。过多的润滑脂将使温升增高。5.4.4润滑脂的选择按照工作温度选择润滑脂时，主要指标应是滴点，氧化安定性和低温性能，滴点一般可用来评价高温性能，轴承实际工作温度应低于滴点10-20。合成润滑脂的使用温度应低于滴点20-30。根据轴承负荷选择润滑脂时，对重负荷应选针入度小的润滑脂。在高压下工作时除针入度小外，还要有较高的油膜强度和极压性能。根据环境条件选择润滑脂时，钙基润滑脂不易溶于水，适于干燥和
18、水分较少的环境。 5.4.5油润滑在高速、高温的条件下，脂润滑已不适应时可采用油润滑。通过润滑油的循环，可以带走大量热量。粘度是润滑油的重要特性，粘度的大小直接影响润滑油的流动性及摩擦面间形成的油膜厚度，轴承工作温度下润滑油的粘度一般是12-15cst。转速愈高应选较低的粘度，负荷愈重应选较高的粘度。常用的润滑油有机械油、高速机械油、汽轮机油、压缩机油、变压器油、气缸油等。油润滑方法包括： a. 油浴润滑油浴润滑是最普通的润滑方法，适于低、中速轴承的润滑，轴承一部分浸在油槽中，润滑油由旋转的轴承零件带起，然后又流回油槽，油面应稍低于最低滚动体的中心。 b. 滴油润滑滴油润滑适于需要定量供应润滑
19、油得轴承部件，滴油量一般每3-8秒一滴为宜，过多的油量将引起轴承温度增高。 c. 循环油润滑用油泵将过滤的油输送到轴承部件中，通过轴承后的润滑油再过滤冷却后使用。由于循环油可带走一定的热量，使轴承降温，故此法适用于转速较高的轴承部件。 d. 喷雾润滑用干燥的压缩空气经喷雾器与润滑油混合形成油雾，喷射轴承中，气流可有效地使轴承降温并能防止杂质侵入。此法适于高速、高温轴承部件的润滑。 e. 喷射润滑用油泵将高压油经喷嘴射到轴承中，射入轴承中的油经轴承另一端流入油槽。在轴承高速旋转时，滚动体和保持架也以相当高的旋转速度使周围空气形成气流，用一般润滑方法很难将润滑油送到轴承中，这时必须用高压喷射的方法
20、将润滑油喷至轴承中，喷嘴的位置应放在内圈和保持架中心之间。5.轴承的检查对设备的定期检修，运转检查及外围零件更换时被拆卸下来的轴承进行检查，以次判断可否再次使用或使用情况的好于坏。要仔细调查和记录被拆下来的轴承和外观情况，为了弄清和调查润滑剂的剩余量，取样以后，要很好地清洗一下轴承。其次检查滚道面，滚动面和配合面的状况以及保持架的磨损状态等有无损伤和异常情况。另外，检查结果，如果有下面几种缺陷的话，轴承就不能再用了，需要更换新的轴承。 a. 内外圈、滚动体、保持架其中任何一个有裂纹和出现碎片的。 b. 内外圈、滚动体其中任何一个有剥离的。 c. 滚道面、挡边、滚动体有显著卡伤的。 d. 保持架
21、的磨损严重或铆钉松动厉害的。 e. 滚道面、滚动体生锈和有伤痕的。 f. 滚动面、滚动体上有显著压痕和打痕的。 g. 内圈内径面或外圈外径上有蠕变的。 h. 过热变色厉害的。 i. 润滑脂密封轴承的密封圈和防尘盖破损来严重的。六、轴承的安装轴承安装的好坏与否，将影响到轴承的精度、寿命和性能。一、清洗轴承及相关零件对已经脂润滑的轴承及双侧具油封或防尘盖，密封圈轴承安装前无需清洗。二、检查相关零件的尺寸及精加工情况 三、安装方法轴承的安装应根据轴承结构，尺寸大小和轴承部件的配合性质而定，压力应直接加在紧配合得套圈端面上，不得通过滚动体传递压力，轴承安装一般采用如下方法：a. 压入配合轴承内圈与轴使
22、紧配合，外圈与轴承座孔是较松配合时，可用压力机将轴承先压装在轴上，然后将轴连同轴承一起装入轴承座孔内，压装时在轴承内圈端面上，垫一软金属材料做的装配套管（铜或软钢），装配套管的内径应比轴颈直径略大，外径直径应比轴承内圈挡边略小，以免压在保持架上。轴承外圈与轴承座孔紧配合，内圈与轴为较松配合时，可将轴承先压入轴承座孔内，这时装配套管的外径应略小于座孔的直径。如果轴承套圈与轴及座孔都是紧配合时，安装室内圈和外圈要同时压入轴和座孔，装配套管的结构应能同时押紧轴承内圈和外圈的端面。b.加热配合通过加热轴承或轴承座，利用热膨胀将紧配合转变为松配合的安装方法。是一种常用和省力的安装方法。此法适于过盈量较大
23、的轴承的安装，热装前把轴承或可分离型轴承的套圈放入油箱中均匀加热80-100，然后从油中取出尽快装到轴上，为防止冷却后内圈端面和轴肩贴合不紧，轴承冷却后可以再进行轴向紧固。轴承外圈与轻金属制的轴承座紧配合时，采用加热轴承座的热装方法，可以避免配合面受到擦伤。用油箱加热轴承时，在距箱底一定距离处应有一网栅，或者用钩子吊着轴承，轴承不能放到箱底上，以防沉杂质进入轴承内或不均匀的加热，油箱中必须有温度计，严格控制油温不得超过100，以防止发生回火效应，使套圈的硬度降低。 d.推力轴承的安装推力轴承的周全与轴的配合一般为过渡配合，座圈与轴承座孔的配合一般为间隙配合，因此这种轴承较易安装，双向推力轴承的
24、中轴泉应在轴上固定，以防止相对于轴转动。轴承的安装方法，一般情况下是轴旋转的情况居多，因此内圈与轴的配合为过赢配合，轴承外圈与轴承室的配合为间隙配合。 七、轴承常见故障及采取的对策1、变色损伤状态:由于温度上升和润滑剂反应等、滚道轮和滚动体及保持架变色。原因:润滑不良。与润滑剂的反映造成热态浸油。温度上升大。措施:改善润滑方法。2、安装伤痕损伤状态:在安装和拆卸时等使用时给滚道面及滚动面上造成的轴向线状伤痕. 原因:安装、拆卸时的内圈、外圈倾斜安装、拆卸时的冲击载荷。措施:使用恰当的工具使用冲压机而防止了冲击载荷。安装时相互之间的定心。3、烧伤损伤状态:滚道轮、滚动体以及保持架在旋转中急剧发热
25、直至变色、软化、熔敷和破损。原因:润滑不良。过大载荷（预压过大）。转速过大。游隙过小。水、异物的侵入。轴、轴承箱的精度不良、轴的挠度大。措施:研究润滑剂及润滑方法。纠正轴承的选择。研究配合、轴承间隙和预压。改善密封装置。检查轴和轴承箱的精度。改善安装方法。4、磨损损伤状态:所谓磨损是由于摩擦而造成滚道面或滚动面，滚子端面，轴环面及保持架的凹面等磨损。原因:异物侵入，生锈电蚀引起的发展。润滑不良。由于滚动体的不规则运动而造成的打滑措施:改善密封装置。清洗轴承箱。充分过滤润滑油。检查润滑剂及润滑方法。防止非直线性。5、裂纹、裂缝损伤状态:所谓裂纹是指滚道轮或滚动体产生裂纹损伤。如果继续使用的话，也将包括裂纹发展的裂缝。原因:过大过盈量。过大载荷，冲击载荷。剥离有所发展。由于滚道轮与安装构件的接触而产生的发热和微振磨损。蠕变造成的发热。锥轴的锥角不良。轴的圆柱度不良。轴台阶的圆角半径比轴承倒角大而造成与轴承倒角的干扰。措施:过盈量适当。检查载荷条件。改善安装方法。轴的形状要适当。 李贞强