滚动轴承基础知识滚动轴承的在线监控技术

滚动轴承基础知识

第一节滚动轴承的基本结构

以滑动轴承为基础发展起来的滚动轴承，其工作原理是以滚动摩擦代替滑动摩擦，一般由两个套圈，一组滚动体和一个保持架所组成的通用性很强、标准化、系列化程度很高的机械基础件。由于各种机械有着不同的工作条件，对滚动轴承在负荷能力、结构和使用性能等方面都提出了各种不同要求。为此，滚动轴承需有各式各样的结构。但是，最基本的结构是由内圈、外圈、滚动体和保持架所组成。

各种零件在轴承中的作用分别是：

对于向心轴承，内圈通常与轴紧配合，并与轴一起运转，外圈通常与轴承座或机械壳体孔成过渡配合，起支承作用。但是，在某些场合下，也有外圈运转，内圈固定起支承作用或者内圈、外圈都同时运转的。对于推力轴承，与轴紧配合并一起运动的称轴圈，与轴承座或机械壳体孔成过渡配合并起支承作用的称座圈。滚动体（钢球、滚子或滚针）在轴承内通常借助保持架均匀地排列在两个套圈之间作滚动运动，它的形状、大小和数量直接影响轴承的负荷能力和使用性能。保持架除能将滚动体均匀地分隔开以外，还能起引导滚动体旋转及改善轴承内部润滑性能等作用。

第二节滚动轴承的分类

1．按滚动轴承结构类型分类，分为：

(1)．按轴承所能承受的载荷方向或公称接触角的不同分为：

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，其公称接触角大于45到90。按公称接触角不同又分为：轴向接触轴承----公称接触角为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)．按轴承滚动体的种类，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，圆柱滚子的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----滚动体是圆锥滚子的轴承；调心滚子轴承----滚动体是球面滚子的轴承。

(3)．按轴承工作时能否调心，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)．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的轴承，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，甚至有无保持架等)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28-55mm的轴承；

3)．中小型轴承----公称外径尺寸范围为60-115mm的轴承；

4)．中大型轴承----公称外径尺寸范围为120-190mm的轴承；

5)．大型轴承----公称外径尺寸范围为200-430mm的轴承；

6)．特大型轴承----公称外径尺寸范围为440mm以上的轴承。

第三节　滚动轴承的基本生产过程

由于滚动轴承的类型、结构型式、公差等级、技术要求、材料及批量等的不同，其基本生产过程也不完全相同。

一、各种轴承主要零件的加工过程：

1．套圈的加工过程：轴承内圈和外圈的加工依原材料或毛坯形式的不同而有所不同，其中车加工前的工序可分为下述三种，整个加工过程为：棒料或管料（有的棒料需经锻造和退火、正火）----车加工----热处理----磨加工----精研或抛光----零件终检----防锈----入库----(待合套装配〉

2．钢球的加工过程：钢球的加工同样依原材料的状态不同而有所不同，其中挫削或光球前的工序，可分为下述三种，热处理前的工序，又可分为下述两种，整个加工过程为：棒料或线材冷冲（有的棒料冷冲后还需冲环带和退火）----挫削、粗磨、软磨或光球----热处理----硬磨----精磨----精研或研磨----终检分组----防锈、包装----入库〈待合套装配〉。

3．滚子的加工过程：滚子的加工依原材料的不同而有所不同，其中热处理前的工序可分为下述两种，整个加工过程为：棒料车加工或线材冷镦后串环带及软磨----热处理----串软点----粗磨外径----粗磨端面----终磨端面----细磨外径----终磨外径----终检分组----防锈、包装----入库（待合套装配〉。

4．保持架的加工过程：　保持架的加工过程依设计结构及原材料的不同，可分为下述两类：

(1)．板料→剪切→冲裁→冲压成形→整形及精加工→酸洗或喷丸或串光→终检→防锈、包装→入库(待合套装配)

(2)．实体保持架的加工过程：　实体保持架的加工，依原材料或毛坏的不同而有所不同，其中车加工前可分为下述四种毛坯型式，整个加工过程为：棒料、管料、锻件、铸件----车内径、外径、端面、倒角----钻孔（或拉孔、镗孔）----酸洗----终检----防锈、包装----入库〈待合套装配〉。

二、滚动轴承的装配过程：

滚动轴承零件如内圈、外圈、滚动体和保持架等，经检验合格后，进入装配车间进行装配，其过程如下：

零件退磁、清洗→内、外滚〈沟〉道尺寸分组选别→合套→检查游隙→铆合保持架→终检→退磁、清洗→防锈、包装→入成品库(装箱、发运〉。

第四节滚动轴承的特点

滚动轴承与滑动轴承相比，具有下列优点：

1．滚动轴承的摩擦系数比滑动轴承小，传动效率高。一般滑动轴承的摩擦系数为0.08-0.12，而滚动轴承的摩擦系数仅为0.001-0.005；

2．滚动轴承已实现标准化、系列化、通用化，适于大批量生产和供应，使用和维修十分方便；

3．滚动轴承用轴承钢制造，并经过热处理，因此，滚动轴承不仅具有较高的机械性能和较长的使用寿命，而且可以节省制造滑动轴承所用的价格较为昂贵的有色金属；

4．滚动轴承内部间隙很小，各零件的加工精度较高，因此，运转精度较高。同时，可以通过预加负荷的方法使轴承的刚性增加。这对于精密机械是非常重要的；

5．某些滚动轴承可同时承受径向负荷和轴向负荷，因此，可以简化轴承支座的结构；

6．由于滚动轴承传动效率高，发热量少，因此，可以减少润滑油的消耗，润滑维护较为省事；

7．滚动轴承可以方便地应用于空间任何方位的轴上。

滚动轴承也有一定的缺点，主要是：

1．滚动轴承承受负荷的能力比同样体积的滑动轴承小得多，因此，滚动轴承的径向尺寸大。所以，在承受大负荷的场合和要求径向尺寸小、结构要求紧凑的场合〈如内燃机曲轴轴承)，多采用滑动轴承；

2．滚动轴承振动和噪声较大，特别是在使用后期尤为显著。因此，对精密度要求很高、又不许有振动的场合，滚动轴承难于胜任，一般选用滑动轴承的效果更佳。

3．滚动轴承对金属屑等异物特别敏感，轴承内一旦进入异物，就会产生断续地较大振动和噪声，亦会引起早期损坏。此外，滚动轴承因金属夹杂质等也易发生早期损坏的可能性。即使不发生早期损坏，滚动轴承的寿命也有一定的限度。总之，滚动轴承的寿命较滑动轴承短些。

可是，滚动轴承与滑动轴承相比较，各有优缺点，各占有一定的适用场合。因此，两者不能完全互相取代，并且各自向一定的方向发展，扩大自己的领域。但是，由于滚动轴承的突出优点，颇有后来者居上的趋势。目前，滚动轴承已发展成为机械的主要支承型式，应用愈来愈广泛。

(大国龙腾运转世界 龙出东方 腾达天下 龙腾三类调心滚子轴承 刘兴邦 )

滚动轴承的在线监控技术：铁谱分析法

铁谱分析技术是特别适合于鉴定和预测滚动疲劳的一种方法。将滚动轴承的润滑油抽取一部分作为油样，利用高梯度磁场使流过该磁场的油样中所含的固体异物，按大小比例沉积在玻璃片上，得以观察异物颗粒的形状、大小,色泽和材质，从而能清楚地判明磨损的类型，预告机器的运转状态，及时发现隐患。铁谱技术原则上以鉴定钢铁等强磁体为主要目标，但对铜等非铁金属、砂、有机物和密封碎屑等异物也有相当出色的鉴定能力。

当油样中出现直径为1～5μm钢铁类球形颗粒时，肯定轴承已开始出现疲劳微裂纹。当油样中出现长度与厚度比为10：1的疲劳剥落颗粒，而长度大于10μm时，轴承中非正常疲劳磨损已经开始，当长度大于100μm时，轴承已经失效。

第三种疲劳碎屑为长度与厚度比为30：1的疲劳薄片，其长度在20—50μm之间，薄片往往带有空洞。在疲劳开始出现时，这种薄片的数量会明显增加，这可与球形颗粒共同作为疲劳出现的标志。

铁谱仪通常分为分析式铁谱仪，直读式铁谱仪和在线式铁谱仪三大类。