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帶座滾子軸承的選擇方法

□王方秋
鐵姆肯（中國）投資有限公司 上海200030

詳細(xì)介紹了帶座滾子軸承以及挑選軸承時的注意事項，論述了軸承的密封、潤滑、鎖緊機構(gòu)和全周期成本。

1　帶座滾子軸承簡介

帶座軸承是一種獨立的軸承系統(tǒng)，包含了軸承與基座兩個主體。除了軸承與基座外，帶座軸承還包括密封、鎖緊機構(gòu)、定位環(huán)等其它部件。帶座軸承可分為：帶座球軸承（本文不作詳述）和帶座滾子軸承，后一種類型的軸承又分為調(diào)心滾子軸承和圓錐滾子軸承。

調(diào)心滾子軸承普遍應(yīng)用于一般工業(yè)中，具備出色的徑向承載能力，同時也具有一定的軸向承載能力，由于還能夠應(yīng)對±1.5°的動態(tài)偏心，因此在機械設(shè)計過程中通常首先被選用。

圓錐滾子軸承能同時承受徑向與軸向載荷，這種軸承常常應(yīng)用在大型風(fēng)扇、螺旋輸送機以及螺旋鉆等具有復(fù)合載荷的設(shè)備上。在采用立式安裝（往往會帶來較大的軸向荷載）的場合，或剛度要求較高和軸向竄動控制較嚴(yán)的場合，通常首先選擇圓錐滾子軸承。圖1為各種形式的帶座軸承，它們的選擇主要基于機架空間結(jié)構(gòu)和機架類型，分體式帶座滾子軸承一般為立式。

圖1　帶座滾子軸承

2　分體式、一體式帶座滾子軸承的選擇

挑選帶座滾子軸承時，首先要決定軸承座的類型，因為這將直接影響到總成本與安裝的難易程度。

分體式帶座滾子軸承的軸承座、軸承和鎖緊部件等可以拆開，并且內(nèi)有可替換以及可單獨維護(hù)的零部件，這些零部件一般是到現(xiàn)場才進(jìn)行安裝。而一體式帶座滾子軸承，在軸承制造商發(fā)貨之初就包含了所有部件。

分體式軸承座采用模塊化設(shè)計，能夠降低庫存成本，相同的軸承座可用于不同的軸徑或軸承。此外，分體式軸承座還采用了寬度相同的同心定位環(huán)來固定軸承，帶有凹槽的鑄造表面可以輕松定位鉆孔，應(yīng)用于潤滑、監(jiān)控系統(tǒng)或者安裝額外的緊固螺栓。

對于直徑超過125 mm的軸來說，可選擇分體式軸承，因為大尺寸的分體式軸承座可以拆開，再分塊進(jìn)行安裝，給使用帶來方便。如果帶座軸承后續(xù)需要維護(hù)，也只要更換新的軸承和密封即可，圖2為典型的分體式帶座滾子軸承。

圖2　典型分體式帶座滾子軸承

對于直徑不超過125 mm的軸來說，可選擇一體式軸承，這些軸承在生產(chǎn)廠進(jìn)行組裝、預(yù)潤滑和密封，現(xiàn)場能直接安裝在軸上，固定和調(diào)整的過程只需15 min。相比之下，分體式軸承的安裝通常要耗費80～90 min，并且在很大程度上需要依賴技術(shù)熟練的維修人員來確保所有操作正確無誤，圖3為典型的一體式帶座滾子軸承。

在材質(zhì)上，軸承座最常用的是鑄鐵，鑄鐵軸承座能滿足大部分的應(yīng)用要求。然而，當(dāng)一些沖擊載荷很高或采用非水平（被支撐軸的位置）安裝（斜裝或倒裝）的場合，則需要強度更高的軸承座，如球墨鑄鐵軸承座、鑄鋼軸承座，這些軸承座能彌補常用鑄鐵可能發(fā)生塑性變形或開裂的不足。球墨鑄鐵能提高抗沖擊性能，而強度更高的鑄鋼軸承座，以任何方式安裝都不會降低其額定的負(fù)荷能力。

總而言之，分體式與一體式軸承座各有千秋，究竟選擇哪一種，應(yīng)視具體的應(yīng)用情況而定。

圖3　典型一體式帶座滾子軸承

3　密封與潤滑

各種各樣的因素都會縮短帶座滾子軸承的使用壽命，其中關(guān)鍵的兩點是：①不恰當(dāng)?shù)臐櫥?。②污染物。有效的密封可以防止異物進(jìn)入軸承內(nèi)部，并阻擋軸承內(nèi)的潤滑劑外流?？晒┻x擇的密封類型有接觸式和非接觸式，常見的密封類型如下。

①雙唇密封。它是使用最普遍的接觸式密封類型之一，在低速運行時具有良好的耐磨性。

②三唇密封。它是接觸式密封，在中/低速運行時防護(hù)性能出色。

③V型密封。采用兩片式接觸類型，適用于高速應(yīng)用場合或者軸表面粗糙容易導(dǎo)致過早磨損的工況。

④迷宮密封。高溫、高速環(huán)境下首選的非接觸式類型。

⑤鐵燧巖密封。它是以一種難于封擋的鐵礦塵命名，重度污染環(huán)境中首選的接觸式類型。

密封材料是影響密封壽命的關(guān)鍵所在，丁腈橡膠是最常見的密封材料，是適用于一般工業(yè)場合中的密封，氟橡膠和聚四氟乙烯則是分別適用于高溫和高速工況中的密封。

額外的防護(hù)（即雙重密封）還包括輔助密封、保護(hù)蓋和端蓋，它們可添加到一體式帶座軸承上，在多水、多塵和多泥漿的應(yīng)用場合，或者軸承內(nèi)部需要保持干凈的潤滑脂時，可以考慮采用帶保護(hù)蓋的一體式帶座滾子軸承。

另外，帶座滾子軸承常常還需要再潤滑，以確保軸承正常運轉(zhuǎn)，潤滑劑的更換頻率與添加量視實際的運行情況而定。在有些要求苛刻的應(yīng)用條件下，如多異物或直接沖水的環(huán)境中，潤滑劑的更換頻率要高出一般環(huán)境中的需要。

有效的密封和正確的潤滑操作，不僅能避免異物和水進(jìn)入軸承，同時也能防止?jié)櫥瑒┩饬?，從而延長維修間隔，降低成本。帶座滾子軸承可根據(jù)不同的使用條件，選擇不同的潤滑劑，有的適用于高溫環(huán)境，有的則帶有耐磨或防水添加劑。相關(guān)的挑選、清理和補充，應(yīng)當(dāng)遵照原始設(shè)備制造商給出的建議。

4　鎖緊機構(gòu)

正確的鎖緊機構(gòu)可以簡化并加速帶座滾子軸承的安裝與維護(hù)，并且有助于確保運行無故障。對于分體式帶座滾子軸承，通常選擇錐形套筒的鎖緊機構(gòu)，它可使軸承在軸上的位置更加靈活，并且鎖緊可靠。對于一體式帶座滾子軸承而言，選項余地相對較多，主要取決于優(yōu)先級、軸的設(shè)計和安裝。表1描述了常用的鎖緊機構(gòu)以及代表性應(yīng)用場合。

表1　常用的鎖緊機構(gòu)以及代表性應(yīng)用場合

5　全周期成本

當(dāng)選擇帶座滾子軸承時，不能單單考慮最初的購買價格，還要考慮使用和維護(hù)成本，以及使用壽命。從長遠(yuǎn)來看，全周期成本非同小可，它不但包括了帶座軸承的最初購入成本，還包括安裝、再潤滑和更換失效零部件的費用。在評估帶座滾子軸承應(yīng)用時，全面考慮所有這些成本至關(guān)重要，表2為全周期成本需要考慮的一些因素。

表2　全周期成本需要考慮的一些因素

分體式帶座滾子軸承和一體式帶座滾子軸承都有多種選項來防止污染和保證軸承的使用壽命。一般來說，由于產(chǎn)品設(shè)計的原因，一體式帶座滾子軸承的標(biāo)準(zhǔn)零部件往往比分體式帶座滾子軸承單元的標(biāo)準(zhǔn)零部件抗污能力更強。

帶座滾子軸承在使關(guān)鍵設(shè)備實現(xiàn)最大化的運行時發(fā)揮著重要作用，選擇正確的解決方案可以延長運行時間。為了提升工作效率，在選型時要綜合考慮。

Gived a detailed introduction on roller bearings with carrier and notices during bearing selection and had a discussion on the bearing seals，lubrication，locking mechanismand life-cycle costs.

軸承；軸承座；應(yīng)用

Bearing；Bearing Carrier；Application

TH133.3

B

1672-0555（2015）03-067-03

2015年4月

王方秋（1985-），男，工程師，主要從事工業(yè)及精密軸承的分析、選型和應(yīng)用