用好滚动轴承的要点(二)
用好滚动轴承的要点(二)
基本工作条件。假设轴承应用在减速器上，轴承必须支承直径约25mm的轴的一端，而轴上安装一个正齿轮。
工作周期和轴承载荷。齿轮作用力的分析和变速器的工作周期表明：轴承约在3/4的时间里所承受的径向载荷为1780N，转速为11000r/min，在1/4的运转时间内，轴承所承受的径向载荷为890N，转速为3500r/min。良好的正啮合几乎不产生轴向力，不存在斜啮合或者其它有效的轴向分力。预计两方向的最大轴向力为89N，最大振动力为89N。
尺寸极限。由于受减速器内部设计的限制，允许轴承的最大外径为70mm，最大计算扰度为6 ，最大位置不同轴度为0、0015。不要求用调心轴承。
环境。轴承的润滑同啮合润滑一样：从一个大的油槽喷油，最高预计温度为140 F。
可靠性。轴承要连续工作必须有一个好的可靠性，采用8%的可靠失效率。
选择步骤
1. 轴承内径约25mm。
2. 轴承外径为70mm。
3. 估计最大节圆直径D（轴承内径和外径的平均值）为：
（25+70）/2=47.5（mm）
4. 计算最大DN值：
47.5×11000=0、52×106
5. 为选择所要求的基本轴承类型，确定修正的DN值。首先，由润滑类型找出修正轴承极限转速系数。从图1�2查得，采用小油槽连续工作时,系数为0.85。.采用大油槽间歇工作时，系数为0、95，取连续工作时的低系数值，则修正的DN值为：
1. 52×10？）/0、85=0、61×106
1. 利用步骤5得到的DN值及图1�2的结果，我们发现角接触球轴承和工业级、精密级圆柱滚子轴承、以及深沟球轴承的转速范围（极限转速）等于或大于修正的DN值，因此，这些就是最初选择的轴承类型。
2. 由方程（D）计算当量载荷：
3. 确定基本的减速器工作寿命。从表达式1�4得到，普通减速器的典型工作寿命为20000h。
4. 用给定的可靠性失效率修正工作寿命。利用表达1�5，8%的可靠性失效率给出的寿命修正系数为85%；因此修正工作寿命L为：
20000/0。85=23529（h）
10、用方程（E）计算需要的额定动载荷C：
11、用振动来修正C.在此例中，最小稳定载荷890N大于最大振动载荷89N，振动载荷与稳定载荷之比为0.1，利用表1—6，采用线性插值法在两个最接近的载荷率之间插入一修正系数值，该系数计算如下：
（1.00+1.020）/2=1.010
则额定载荷的修正值为：
C=1.010×29746（N）
12、根据挠曲不同轴度和位置不同轴度，确定是否要对C进行修正。表1—1表明这两种不同轴度的预期值均在无补偿值范围之内，所以不需修正。如果两种不同轴度或其中之一的预期值超过无补偿范围，则必须查阅轴承制造厂家文献来确定采用何种补偿。
13、查找满足要求的轴承类型。表1—8表明从本表中可以查到所需的轴承。对任何类型的轴承，额定动载荷C值必须等于或高于上面我们提到的最终修正值29746N.
表
实际上，你可熟悉要容易地确定能满足要求的表中每种轴承类型的价格及尺寸，在你选择时可能考虑到了这些价格因素，在这里我们假定：在表1—8中标有“大”的承载能力的轴承最贵，因此，应予淘汰。
最好的选择是内径为30mm的工业级圆柱滚子轴承，现在集中考虑这一基本轴承类型，继续选择过程。
14、确定轴承是定位型还是非定位型。因为轴承必须在两个方向承受轴向载荷，所以在轴的一端要求一个双向定位型轴承。
15、选择轴承公差等级。由于减速器不需要较高的精度，所以采用PO级。
16、再检查看有无特殊的热环境。因预计最大工作温度是140°F，因此不需要特殊材料。从而，游隙为0组值。
再检查DN和极限转速：
Dm6x =（30+62）/2=46（mm）
要求的最高转速为非作歹11000r/min给出的DN值为506000，稍低于步骤4中DN的计算值，也在图1—2给出的工业级圆柱滚子轴承的DN值范围之内。从轴承目录上可以看到，该轴承的极限转速是16000r/min，远在最大转速11000r/min之上，因此，不需要考虑特殊的热环境。
17、考虑同轴度要求。这里没有特殊的同轴度要求，因此，使用标准轴承即可，但在制造公差上要保证轴承座的同轴度好。
18、考虑安装要求，便于安装。与生产人员探讨表明，对他们来说最好的方法是在轴上只安装内圈，在减速器安装过程中再安装外圈和滚子，然后再与活动定位件安装在一起。这导致了第二次结构选择，从图1—3双向定位栏选择第二种定位结构，活动定位件由螺母和锁紧垫圈固定在内圈上。由于轴承容易拆除，所以这种结构便于更换。维修人员只需一个拆卸器就可以拆除内圈。
19、总体选择。最终确定的轴承是满足要求的最小最经济的轴承，它是工业级圆柱滚子轴承，内径30mm，外径62mm，宽度16mm，采用在内圈上带活动定位件的定位结构，0组游隙，公差等级用ISOPO级。
近年来瑞典的SKF公司提出了新的轴承寿命理论，利用这种理论选择轴承尺寸的方法。已载于其出版的轴承样本中。
1. 滚动轴承的代用
1. 代用原则
滚动轴承有这么一个特点：同一类型的轴承内径相同时，伴随着直径系列的递增，其外径和宽度也相应增大，轴承的额定动载荷和额定静载荷也随着提高；外径尺寸相同时，随着直径系列的递增，其内径却随着变小，宽度相应增大，轴承额定动载荷和超定静载荷也相应增大。对同一内径，可找到多种外径和宽度不同的轴承；而对同一外径，又可找到多种内径和宽度不同的轴承。对于同一内径和外径还可找到不同宽度的轴承，这就为滚动轴承的代用奠定了基础，提供了方便。
根据滚动轴承的这个尺寸特点和使用实践，选取代用轴承时，应遵循下列原则：
1. 根据轴承资料查出原使用轴承的额定动载荷C值及额定静载荷C0值，并根据前述的轴承使用寿命计算公式进行原使用轴承和准备代用轴承的计算寿命及承载能力的计算比较。必须指出，轴承使用寿命与轴承的额定动载荷C值的3（球轴承）或者10/3（滚子轴承）次方成递增关系，但额定动载荷C值的大小并不是衡量轴承使用寿命的唯一标准，如发现所代用轴承的额定动载荷C值比原使用轴承小时，则应综合考虑轴承的其它技术特性和主机维修次数的增加以及经济成本的问题，或从润滑角度采取相应的有效措施来延长轴承的实际使用寿命，以满足代用的合理性。
2. 代用的轴承每分钟允许的极限转速应等于或高于原配轴承在机械设备中工作时的实际转速。因为轴承转速愈高，其滚动体的离心力就愈大，这样不仅增加了轴承载荷，而且使单位时间轴承受力次数增多，易使材料产生疲劳，降低轴承寿命，所以代用轴承的极限转速应选得高一些。
3. 代用轴承的尺寸要与原配轴承尺寸相同，不能改变与轴承外圈配合的壳体孔尺寸，或与轴承内圈配合的轴颈尺寸，以便今后买到原轴承时，可重新安装原配轴承。
4. 代用轴承的游隙要与原轴承的游隙一致。
5. 代用轴承的公差等级应等于或高于原配轴承，避免安装后使机械设备精度受到影响。
6. 采用镶套法进行轴承代用时，要保证套的内、外圆柱而的同轴度，并应在加工套时正确选择公差配合。
对于以国产轴承取代进口轴承时，首先要从原设备资料或现场实际设备中了解国外轴承的代号、制造厂商以及所使用的轴承的技术特性，随后再进行代用工作，并要注意：
• 根据原设备中所使用的国外轴承的尺寸、规格、类型以及制造厂商的基本代号，从国内外轴承型号对照手册中找出相应的可代用轴承的基本系列和代号，并核对轴承的安装尺寸，特别是双列、四列圆锥滚子轴承以及（单列）圆锥滚子轴承、角接触球轴承成对组装后的装配宽度（或高度）和实际使用的轴承是否一致。
• 了解轴承的技术特性。轴承的技术特性一般都用轴承代号中的前置或后置代号表示，前后置代号的表示方法及相应的技术含义各轴承制造厂都不相同，但不论哪一个轴承制造厂，由于一种轴承只能有一个代号，一个和轴承基本代号相配的前后置代号只能表达一种技术特性，因此在进行国内外轴承代用时一定期弄清楚轴承制造厂或公司的名称，随后从有关资料中查找轴承代号的前置和后置代号的技术含义，了解原轴承的结构或技术特性。
• 在无资料可查的情况下，可由国内轴承制造厂的专家确定代用方案，或根据原引进轴承的测绘中确定轴承的主要技术参数去试制新产品，并经上机试用或和国外轴承进行性能对比后逐步实现代用。
轴承的选择和代用是一项很细致的技术工作，应当尽量地做到轴承使用者和轴承设计制造者的结合，特别在选用和开发新结构轴承及用国内轴承代替重大设备中的国外轴承时更应如此。
1. 代用方法
1. 直接代用
当所选代用轴承，不论是同一类型或非同一类型，只要其内、外径和宽度尺寸及技术性能完全相同，不需任何修改加工，即可安装代用。
例如，东方红—40型拖拉机中的NJ306（原代号42306）轴承，内径为30mm，外径为72mm，宽度为19mm,可直接选用NF306（原代号12306）、6306（原代号306）轴承代用。
2. 加垫代用
当所选代用轴承的内径、外径与原配轴承与代用轴承的宽度差。垫的内径与轴颈采用松动配合，外径相当于轴承内圈的外径，且两端面应平行。安装时，垫靠轴肩安装，外面安装代用轴承。
例如，东风—50拖拉机中的32209（原代号7509）轴承，内径45mm，外径85mm，宽度24。75mm。当选用30209（原代号7209）轴承代用时，其内、外径相同，但宽度较窄，为20。75mm，只要加一个4mm厚的垫即可代用。如图1—4。
3. 以宽代窄代用
当有的轴承找不到尺寸相近的代用轴承，而轴向安装位置又不受限制时，可以较宽轴承代替较窄轴承使用。
例如，手扶拖拉机车轴上使用的30207（原代号7207）和30205（原代号7205）轴承，就可用32207（原代号7507）和32205（原代号7505）轴承代用。32207与30207轴承内、外径相同，而宽度宽6mm；32205与30205轴承内、外径相同，而宽度宽3mm，由于轴端有螺纹，可用锁紧螺母调整轴承间隙并予以锁紧。32207、32205轴承由于额定动载荷C和额定静载荷C。都高于原轴承，代用后将使其工作寿命有所提高。
4. 内径镶套代用
当所选代用轴承的宽度、外径等于原配轴承，而内径大于原配轴承时，可采用内径镶套，如图1—5。套的内径直接与轴颈配合，其尺寸公差与技术要求和原配轴承内径相同。套的外径直接与代用轴承内径配合，其配合性质应采用稍紧的基孔制过渡配合。套的材料选用45号钢制造，一般不需热处理即可使用。
5. 外径镶套代用
当所选代用轴承的内径、宽度等于原配轴承而外径小于原配轴承时，可采用外径镶套。套的外径直接与壳体孔配合，其尺寸公差与技术要求和原配轴承外径相同。套的内径与代用轴承的外径应采用稍紧的基轴制过渡配合。
6. 外径或内径镶套加垫代用
当所选代用轴承内径与原配轴承相同,而外径、宽度小于原配轴承时,可采用外径镶套并加垫代用。垫应加在轴肩部位，如图1—6。如果代用轴承的内径大，宽度小，则采用内径镶套加垫。
7. 内径和外径大于原配轴承，而外径又小于原配轴承时，可采用内、外径同时镶套代用。
这种方法多用于非标准轴承和较大轴承的代用，一般不宜采用，因为它需要加工大小两个套，耗费加工时间及材料。
8. 用两套轴承代用一套轴承
当所选代用轴承内径等于或大于原配轴承内径，而外径等于或小于原配轴承外径，宽度又等于或小于原配轴承宽度的二分之一时，可采用两套轴承代替一套轴承使用。这种方法有利于提高代用轴承的承载能力和工作寿命。
例如，铁牛—55拖拉机中NU2312（原代号32612）轴承，尺寸为60×130×46（mm），可选用同一类型的NU212（原代号32212）两套轴承代用。NU212轴承尺寸为60×110×22（mm），代用时，外径镶套，并于轴肩加2mm宽的垫即可。代用后，其工作寿命与原配轴承基本相同。
• 轴承改制代用
当轴承属同一类型，仅结构不同时，可将轴承改制代用。如6409N（原代号50409）轴承，可用6409（原代号409）轴承在外圆上切止动槽代用，其尺寸完全相同。改制时，由于轴承硬度较高，为HRC61—64，因此，一般选用YT30、YW1、YW2合金刀，在车床上低速小进给，加乳化液切削改制。
• 改变轴或壳体孔尺寸
当所选用轴承内径略小于原配轴承内径，外径略大于原配轴承外径时，可采取此法代用。即将轴车小，加工到与代用轴承内径相配合的尺寸，或将壳体孔镗大，加工到与代用轴承外径相配合的尺寸。这里值得注意的是，轴径或壳体孔径的加工量不能太大，以免影响零件强度。
此法仅适用于个别已淘汰的非标准轴承和以后再也买不到原配轴承，一般是不宜采用的。
• 进口轴承的代用
随着改革开放的深入，市场经济的推行，关贸总协定缔约国地位的恢复，我国同各国的交往越来越频繁，国外的机电设备将大批涌入中国市场。当这些机电设备需要维修时，设备上原安装的国外轴承要拆卸更换，进口的国外轴承一时又买不到，或者基于经济上的考虑，就得用国产轴承代用。
对进口轴承的代用方法有两种：一是查国内外轴承型号对照手册，采取相同型号代用；二是按国产轴承代号办法，查找相应的国产轴承代用，即先确定轴承类型、结构特点，技术性能，再测量内、外径和宽度尺寸，最后根据所测技术数据，查找滚动轴承产品样本，确定要代用的轴承型号。
1. 镶套代用时的配合公差
当滚动轴承采用外径镶套法代用时，由于套的外径直接与壳体孔配合，其外径可采用与原配轴承外径相同的制造公差，而套的内径与代用轴承的外径则采用稍紧的基轴制过渡配合。套的外径公差按原轴承外径的ΔDmp选取，套的内径公差参照GB1801—79选取。
当滚动轴承采用内径镶套法代用时，由于套的内径直接与轴配合，其内径可采用与原配轴承内径相同的制造公差，而套的外径与代用轴承的内径则采用稍紧的基孔制过渡配合。套的内径公差按原配轴承内孔的Δdmp选取，套的外径公差，参照GB1801—79选取。
另外，在选取配合公差时，要注意：
1. 滚动轴承孔与基孔制的孔其极限偏差的方向不同；
2. 滚动轴承的外径与基轴制的轴其极限偏差的方向虽然相同，但数值也非完全对应。
所以在确定代用件的内、外径尺寸时，要根据轴承的公差等级和配合要求，经过计算选定适当的极限偏差。
1. 滚动轴承代用一般的规律
滚动轴承的代用，一般是先从比原本轴承所在的直径系列较低的直径系列中选取代用轴承的，而且选取的代用轴承其外径应与原配轴承相同，内径则大于原配轴承。这主要是考虑到：（1）加工方便，节省材料；（2）代用后，轴承的额定载荷较高，寿命不受影响。
1. 深沟球轴承代用规律
6400—6300、6200代用。
6300—6200、6100代用。
6200—6000代用。
60000—2Z—6000—Z代用。
例如，60000N型属外圈有止动槽的深沟球轴承，选取代用轴承时，对6408N（原代号50408）轴承可选取6310（原代号50310）内径镶套代用，也可选取6408（原代号408）在外径一端切槽代用。6310（原代号310）轴承可选取6212（原代号212）、6210（原代号210）轴承内径镶套加垫代用。
2. 圆锥滚子轴承代用规律
32300—32200、30300代用
32200—30200代用
30300—32200、30200代用
30200—32000代用
例如，32308（原代号7608）轴承，可选32210（原代号7510）内径镶套加垫代用；亦可选32208（原代号7508）外径镶套加垫代用。也可选30308（原代号7308）加垫代用。
圆锥滚子轴承由于经常成对使用，安装时均有间隙调整机构（一般用螺母或增减垫片调整），在选取代用轴承中，当代用轴承的宽度比原配轴承稍薄或稍厚时，可不再加垫圈，只有相差较大时，才在轴向加垫。
（3）圆柱滚子轴承代用规律
N2300—N2200、N300、N200代用
N2200—N200、N1000代用
N400—N300、N2200代用
N300—N2200、N200代用
N200—N1000代用
此外，圆柱滚子轴承还有NU0000（原代号32000）型、NJ0000（原代号42000）型，这两种类型具有和N0000（原代号20000）型轴承相同的直径系列，因而其代用规律和N0000型相同。同时，N0000型、NU0000型、NJ0000型、NF0000型还可以相代用。例如，NU2312（原代号32612）轴承，可由N2312（原代号2612）轴承代用，尺寸完全相同，不需加工。
1. 角接触球轴承代用规律
角接触球轴承依接触角大小划分，有a为15°的7000C（原代号3600）型、a为25°的7000AC（原代号46000）型、a为40°的7000B（原代号66000）型三种，每种类型都具有象深沟球轴承那样直径系列。它们除在本类型的直径系列内代用外，还可互相代用，且多以接触角大的轴承代用接触角小的轴承。其代用规律为：
7400C—7300C、7200C、7400AC、7300AC、7200AC代用
7300C—7200C、7000C、7300AC、7200AC、7000AC代用
7200C—7000C、7200AC、7000AC代用
例如，7307Ｃ（原代号36307）轴承，可用7208C（原代号36208）轴承内径镶套加垫代用；也可用7307AC（原代号46307）轴承代用，其外形尺寸完全相同，不需加工。
1. 不同类型轴承相互代用规律
根据对滚动轴承的结构和尺寸特点分析比较，在大部分滚动轴承代号中，右三位数字相同的轴承，其内、外径尺寸也完全相同（滚针轴承、单向推力球轴承及非标准轴承除外），如6308（原代号308）轴承与N308（原代号2308）、NU308（原代号32308）、NJ308（原代号42308）、6308N（原代号50308）、6308—Z（原代号60308）、1308（原代号1308）、7308C（原代号36308）、7308AC（原代号46308）等轴承的外形尺寸，都是40×90×23（mm），尺寸完全相同。因此，在选取代用轴承中，当同类型轴承找不到时，可广泛地选取其他类型轴承代用。
通常是：
圆柱滚子轴承与深沟球轴承相互代用，其次可用调心球轴承或调心滚子轴承代用。
圆锥滚子轴承与角接触球轴承和深沟球轴承相互代用。
调心滚子轴承和调心球轴承相互代用。
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