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滚动轴承的使用


1. 使用注意事项

滚动轴承是精密部件,使用时必须十分谨慎。即使高质量的轴承,如果使用不当,也不会得到预期的效果。轴承的使用注意事项如下。
(1)保持轴承及其周围环境的清洁。
即使是肉眼看不到的微小灰尘,也会给轴承带来不良影响。所以,要保持周围清洁,使灰尘不会浸入轴承。
(2)小心谨慎地使用。
在使用中给轴承强烈冲击,会产生伤痕或压痕,诱发事故。严重时,会引起裂缝、断裂,必须加以注意。
(3)使用轴承专用工具。
必须使用专用工具,不可随意替代。
  (4)避免轴承生锈
操作轴承时,手汗会造成生锈。要注意用干净的手操作,尽量带手套,留意腐蚀性气体。


2 安装

轴承的安装是否正确,直接影响轴承使用时的精度、寿命和性能。因此,设计及装配部门对于轴承的安装要充分研究,按照作业标准进行。作业标准项目通常如下:
(1)清洗轴承及相关零部件
(2)检查相关零部件的尺寸及精度
(3)安装
(4)轴承安装后进行检查
(5)填充润滑剂
请在安装时,再打开轴承包装。一般脂润滑时,不需要清洗轴承,直接填充润滑脂即可。油润滑时,一般也不必清洗,但是,仪器用或高速用轴承等,要用洁净的油清洗,除去涂在轴承上的防锈剂。除去了防锈剂的轴承,易生锈,所以不能随意放置。
另外,已封入润滑脂的轴承,不需清洗即可直接使用。
轴承的安装方法,因轴承结构、配合、条件而异,由于一般多为轴旋转,所以内圈需要过盈配合。圆柱孔轴承,多用压力机压入或热装方法。锥孔的场合,直接固定在锥形轴上,或用紧定套安装。
安装到轴承座时,多采用间隙配合,外圈有过盈量时,通常用压力机压入,或使用冷却后安装的方法。冷缩安装时,需用干冰做冷却剂,此时,空气中的水分会凝结在轴承的表面,所以需要采取防锈措施。

 

2.1 圆柱孔轴承的安装
(1)用压力机压入的方法
小型轴承广泛采用压力机压入的方法。如图1所示,将垫块顶住内圈,用压力机缓缓地压至轴承内圈一端面,直至轴承内圈另一端面紧贴轴肩。若将外圈顶住垫块安装内圈,会造成滚道上的压痕或压伤,所以垫块顶住外圈的轴承压入方法绝对禁止。

 

                        

                                     图1 内圈压入

另外,操作时,应事先在配合面上涂油。万不得已需用榔头敲打安装的场合,必须在内圈上垫上垫块方可进行操作。这种做法屡屡造成损伤,所以,只限于过盈量小的情况,不能用于过盈量大或中、大型轴承。
像深沟球轴承这样的非分离型轴承,内、外圈都需要过盈安装的场合,如图2所示,利用螺杆或油压,使用垫块将内、外圈同时压入。安装调心球轴承时外圈易倾斜,即使不是过盈配合,也最好垫上垫块进行安装。

                           

                                     图2 内、外圈同时压入

像圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承这样的分离型轴承,可以将内、外圈分别安装到轴和轴承座上。将分别安装好的内圈和外圈结合时,必须稳稳地合拢,防止内、外圈中心偏离,勉强压入造成滚道面擦伤。
(2)热装的方法
大型轴承,压入时需要很大的力,所以很难作业。因此,广泛采用热装法:在油中加热轴承,使之膨胀,然后装到轴上。使用这种方法安装时,不会出现受力不当的情况,可缩短作业时间。
轴承的加热温度,以轴承尺寸、所需的过盈量,参考图3决定。热装作业有关注意事项,如下。
(a)轴承加热不可超过120℃。
  (b) 为使轴承不接触油槽底部,应将轴承放在金属网架上,或吊起。
(c)为了防止操作中,因内圈温度下降而难于安装,加热轴承时应比所需温度高出20-30℃。
(d)安装后,轴承冷却,宽度方向也会收缩,所以要用轴螺母或其他合适的方法,将其锁紧,以防内圈与轴承挡肩之间产生间隙。

                                     图3 加热温度和内圈的膨胀量

 

KMR 感应加热装置
除用油热装外,利用电磁感应原理的KMR感应加热装置也被广泛使用。
KMR感应加热装置,内装励磁线圈,通电后由于电磁感应作用,电流传到加热体(轴承),由轴承自身的阻抗产生热量。因此可以在短时间内,不用火、油均匀加热。轴承的热装作业效率高且清洁。
装、拆较频繁的场合,如轧机轴承、铁道车辆轴箱用圆锥滚子轴承,可使用KMR的专用感应加热装置进行内圈的安装、拆卸。
2.2 圆锥孔轴承的安装
锥孔轴承直接将内圈固定于锥形轴或者用紧定套、拆卸套安装到圆柱轴上。
大型调心滚子轴承多用油压安装,图6是使用液压螺母压入紧定套安装的例子。图7是在紧定套上设置油孔,一边将高压油送入配合面,一边用螺栓压入紧定套安装的方法。

                                  

                                    图4 用液压螺母安装

                              

                                     图5 使用专用液紧定套压安装

调心轴承的压入量参考表1。查看径向游隙的减少量,进行安装。使用塞尺测量游隙,如图8所示,同时测量两列的游隙,要基本相等的数值。

 

                               

                                     图6 调心滚子轴承的游隙测量

 

                                      表1 锥孔调心滚子轴承的安装

说明:上表的径向游隙减少量是普通游隙轴承的数值。

 

轴承游隙为C3时,径向游隙减少量,以最大值为准。
随着轴承的尺寸增大,安装到轴上时,由于自重外圈发生椭圆变形,如果在变形轴承最下部测量游隙,测得的数字会大于实际游隙,用这个错误的径向游隙,按表1的大致标准安装,会造成过盈量过大,或实际的安装游隙过小。因此要如图9所示,以水平方向的横向两处游隙a、b和最下部游隙C的总和的一半作为游隙。

 

                                     图7 大型调心滚子轴承的游隙测量

调心球轴承用紧定套安装到轴上时,要确保外圈能够灵活调心,安装后的游隙不能过小。

 

3 运转检查
轴承安装结束后,为了检查安装是否正确,要进行运转检查。小型机械可以用手旋转,以确认是否旋转顺畅。检查项目有因异物、伤痕、压痕而造成的运转不畅、因安装不良,安装座加工不良而产生的力矩不稳定,由于游隙过小、安装误差、密封摩擦而引起的力矩过大等等。如无异常则可以开始动力运转。
大型机械不能手动旋转,所以空载启动后立即切断动力,机械空转,检查有无振动、噪音、旋转部件是否有接触等等,确认无异常后,进入动力旋转。
动力运转,从空载低速开始,缓缓地提高至所定条件的额定运转。试运转中检查事项为:是否有异常音响、轴承温度的变化、润滑剂的泄露或变色等等。如果发现异常,应立即中止运转,检查机械,必要时拆下轴承检查。
轴承温度,一般可根据轴承座的外部温度推测。但利用油孔直接测量轴承外圈的温度更加准确。轴承温度,从运转开始逐渐升高,通常1~2小时后温度稳定。如果轴承安装不良,温度会急剧上升,出现异常高温。其原因诸如润滑剂过多、轴承游隙过小、安装不良、密封装置摩擦过大等。高速旋转的场合,轴承结构、润滑方法的选择错误等也是其原因。
轴承的转动音用听诊器等检查,有较强的金属噪声、异音、轴或轴承座精度不良、轴承损伤、异物侵入等。针对上述异常现象的原因及对策,请参照表2。

                                     表2. 轴承的异常运转状态及其原因·对策

          

说明:中大型圆柱滚子轴承及球轴承应用脂润滑时,特别是冬天、低温等环境条件下,会有碾轧音的问题。一般,即使发生碾轧音,轴承的温度也不会上升,不影响疲劳寿命,润滑脂寿命,可以正常使用。担心碾轧音发生时,请与KMR技术中心联系。 

4 拆卸
在定期检修,更换时需要拆卸轴承。拆卸后,如要继续使用或还需检查进行调查时,拆卸要和安装一样谨慎。注意不损伤轴承及零件,特别是拆卸过盈配合轴承,操作难度大,所以在设计阶段要事先考虑到便于拆卸。根据需要设计制作拆卸工具也十分重要。拆卸时,根据图纸研究拆卸方法、顺序、调查轴承的配合条件,以便拆卸作业顺利进行。


4.1 外圈的拆卸
拆卸过盈配合的外圈,如图4.10所示。事先在轴承座的圆周上设置几处螺纹孔,用于安装、拆卸用螺栓。通过均匀地拧紧螺栓来拆卸轴承。这些螺纹孔平常盖上盲塞。圆锥滚子轴承等分离型轴承,如图4.11, 在轴承座挡肩上设置几处切口,使用垫块,用压力机拆卸,或轻轻敲打拆卸。

                    

                                     图4.10 使用螺丝拆卸外圈

                  

                                     图4.11 拆卸用切口

 

4.2 圆柱孔轴承的拆卸
用压力机拆卸内圈最简单。此时,要注意让内圈承受其拉力。(图4.12)
另外,也常常使用如图4.13、4.14所示的拉拔器,无论哪种工具,其拉爪都必须牢牢地卡在内圈端面上。
为此,需要考虑轴肩尺寸,或在轴肩处加工沟槽,以便使用拉拔器,图4.14

                                 

                                      图4.12 使用压力机拆卸内圈

                        

                                     图4.13 使用拉拔器拆卸内圈

                        

                                     图4.14 使用拉拔器拆卸内圈(2)

大型轴承的内圈拆卸采用液压法。通过设在轴上的油孔,将高压油通入配合面,便于拉拔。宽度大的轴承,可同时使用拉拔器进行拆卸作业。NU型、NJ型圆柱滚子轴承的内圈拆卸可以利用感应加热法。这种方法是在短时间内加热局部,使内圈膨胀后拉拔的,图4.15。
需要批量安装这类轴承内圈时,也使用感应加热法。

                                    

                                      图4.15 内圈的感应加热装置

 

 4.3 圆锥孔轴承的拆卸
拆卸较小型的带紧定套轴承,如图4.18所示,用紧固于轴上的挡块支撑内圈,将螺母拧松后,垫上垫块,然后用鎯头敲打衬套拆卸。图4.16是拉拔退卸套筒的作业。使用锁紧螺母进行拆卸。作业困难的情况下,如图4.17所示,在螺母圆周上设置多个螺栓孔,依靠拧入螺栓来拉拔衬套。大型轴承,利用液压拆卸更加容易,如图4.19.在锥孔轴上的油孔中加压松油,使内圈可使用液压螺母拆卸衬套。图4.20是利用液压螺母拆卸衬套的方法。

                          

                                     图 4.16 退卸衬套的拉拔

                      

                                      图4.18 使用挡块拆卸紧定套

                            
                                     图4.19 采用液压法拆卸

                          

                                      图4.20 利用液压螺母拆卸

 

4.5 轴承的检修
4.5.1 轴承的清洗

检修拆卸下的轴承时,首先记录轴承外观,确认润滑剂的残存量,取样后,清洗轴承。清洗剂普遍使用汽油、煤油。
拆下来的轴承的清洗,分粗洗和精洗,在容器上先放上金属网,使轴承不直接接触容器内的脏物。粗洗时,必须注意,如果轴承带着脏物旋转,会损伤轴承滚动面。在粗洗油中,使用刷子除去润滑脂、粘着物,基本干净后,转入精洗。
精洗,是将轴承在清洗油中一边旋转,一边仔细地清洗。另外,清洗油也要经常更换保持清洁。


4.5.2
判断拆卸下的轴承可否再使用时,要在轴承清洗后检查,仔细检查滚道面、滚动面、配合面的状态、保持架的磨损情况、轴承游隙是否增加及有无造成尺寸精度下降的损伤、异常。非分离型小型球轴承等,可用单手平端内圈,旋转外圈确认是否顺畅。
圆锥滚子轴承等分离型轴承,可以对滚动体、外圈的滚道面分别检查。
大型轴承因不能用手旋转,注意检查滚动体、滚道面、保持架、挡边面等的外观,轴承的重要性越高,越需要谨慎检查。
判断轴承可否再次使用时,要根据轴承的损伤程度、机械性能、重要性、运转条件、检查周期等相关因素来决定。但是检查时若发现有下列缺陷,则轴承不能继续使用,需要更换新轴承。
a内圈、外圈、滚动体、保持架中任意一件有裂纹或缺口。
b套圈、滚动体中任意一件有断裂。
c滚道面、挡边、滚动体上有明显擦伤。
d保持架磨损明显,或铆钉明显松动。
e滚道面、滚动体上有锈蚀或伤痕。
f滚道面、滚动体上有严重的压痕或碰伤。
g内圈内径面或外圈外径面上有明显的蠕变。
h因过热而明显变色。
i封入润滑脂的轴承,密封圈防尘盖破损严重。


4.6 保养检修
4.6.1 保养、检修与故障处理

为保持滚动轴承的原有性能,尽可能在良好状态下长期使用,必须定期对轴承进行检查和维护,以预防故障,确保运转可靠,提高效率和效益。
应按照该机械运转条件和作业标准,定期进行保养。内容包括监视运转状态、补充或更换润滑剂、定期拆卸检查。
运转中发现异常状态,以表4.2为参考,查找原因,并采取相应对策。根据需要对拆卸下的轴承仔细检查。
有关拆卸后的事项,请参见前项4.5轴承的检修。
KMR轴承异常探知器
预测运转中轴承的异常状况,在生产中极为重要。KMR轴承异常探测器,能监视运转中轴承的状况,一旦出现异常状况,马上报警或自动停机。既能预防故障,又能实现科学维护。


4.6.2 轴承的损伤与对策
一般说来,正确使用轴承,可以达到疲劳寿命。但如果发生意外的早期损伤,则无法再使用。与疲劳寿命不同,这种早期损伤,被称作故障或事故。多起因于安装、使用、润滑上的考虑不周,从外部侵入的异物或对于轴、轴承座的研究不足等。
轴承的损伤状态如滚子轴承的套圈挡边的擦伤,其原因可能是润滑剂不足、牌号不合适、供油或排油结构有缺陷、异物侵入、轴承安装误差或轴的挠曲过大,也有可能是以上各种原因综合引起的。
因此,仅调查轴承损伤,很难得知损伤的真正原因。可是,如果在充分了解使用轴承的机器工况及其外围结构的基础上,弄清故障发生前后的状况,再结合轴承的损伤情况及多种相关原因进行分析,就可以防止同类故障再次发生。

表3 轴承的损伤及其原因对策

表3 (续)