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軸承游隙介紹及選型
7/10/2017 4:09:05 PM
      軸承游隙又稱為軸承間隙。所謂軸承游隙,即指軸承在未安裝于軸或軸承箱時(shí),將其內(nèi)圈或外圈的一方固定,然后使軸承游隙未被固定的一方做徑向或軸向移動(dòng)時(shí)的移動(dòng)量。根據(jù)移動(dòng)方向,可分為徑向游隙和軸向游隙。 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的游隙(稱做工作游隙)的大小對(duì)軸承的滾動(dòng)疲勞壽命、溫升、噪聲、振動(dòng)等性能有影響。
定義      
1、徑向游隙:非預(yù)緊狀態(tài),承受徑向載荷的軸承,其徑向游隙G為:沿徑向任意角度方向,在無外載荷作用時(shí)外圈相對(duì)于內(nèi)圈從一個(gè)徑向偏心極限位置,移向相反極限位置的徑向距離的算術(shù)平均值。

2、軸向游隙: 非預(yù)緊狀態(tài),能在兩個(gè)方向上承受軸向載荷的軸承,其軸向內(nèi)部游隙G為:無外載荷作用時(shí),一個(gè)套圈相對(duì)另一套圈,從一個(gè)軸向極限位置移向相反的極限位置的軸向距離的平均值。 3、 軸承在不同狀態(tài)下的游隙: 軸承在不同狀態(tài)下其游隙會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化,具體說來,可分為: 1) 原始游隙: 軸承的原始游隙是指軸承成套后在安裝于機(jī)器前,所處在自由狀態(tài)下的游隙。實(shí)際上原始游隙不通過測(cè)量是難以得知的.因此原始游隙常常用檢驗(yàn)游隙來代替。檢驗(yàn)游隙是在檢驗(yàn)狀態(tài)下,在施加測(cè)量載荷的條件下,用儀器檢測(cè)而得的游隙數(shù)據(jù),嚴(yán) 格地說與軸承的原始游隙并不相同,但在一般情況二者在讀數(shù)上相差不大,因而可以相互代 替而不致發(fā)生多大誤差。 2) 有效游隙: 有效游隙或稱工作游隙是指軸承在安裝于主機(jī)后,在一定載荷作用下,達(dá)到一定溫升的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下,軸承中存在的實(shí)際游隙。顯然,有效游隙比原始游隙小。 4、 軸承游隙的作用與要求: 軸承中存在游隙是為了保證軸承得以靈活無阻滯地運(yùn)轉(zhuǎn),但是同時(shí)也要求能保證軸承運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),軸承的軸線沒有顯著沉降,以及承擔(dān)載荷的滾動(dòng)體的數(shù)目盡可能多。因此,軸承的游隙對(duì)軸承的動(dòng)態(tài)性能(噪聲,振動(dòng)和摩擦)和旋轉(zhuǎn)精度,使用壽命(磨損與疲勞)的承載能力都有很大影響。

軸承內(nèi)部游隙是指一個(gè)軸承圈相對(duì)于另一個(gè)軸承圈徑向移動(dòng)的總距離(徑向內(nèi)部游隙)或軸向移動(dòng)的總距離(軸向內(nèi)部游隙)。
工作游隙是指軸承實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的游隙。
原始游隙是指軸承未安裝前的游隙。
游隙值根據(jù)大小分三組,一組是基本組(或者叫普通組)、小游隙組(C2)、大游隙組(C3、C4)。日本的NSK、NTN等品牌還有專門的CM組(電機(jī)專用游隙)

另補(bǔ)充一點(diǎn)日常應(yīng)用的舉例:
正常的工作條件下,宜優(yōu)先選擇基本組;
大游隙組適用于內(nèi)、外圈配合過盈量較大、或者內(nèi)外圈溫度差大、深溝球軸承需要承受較大軸向負(fù)荷或者需要改善調(diào)心性能、或者需要提高軸承極限轉(zhuǎn)速和降低軸承摩擦力矩等場(chǎng)合
小游隙組適用于較向高的旋轉(zhuǎn)精度、需要嚴(yán)格控制外殼孔的軸向位移、以及需要減小振動(dòng)和噪音的場(chǎng)合。
測(cè)量軸承的游隙時(shí),為得到穩(wěn)定的測(cè)量值,一般對(duì)軸承施加規(guī)定的測(cè)量負(fù)荷。
因此,所得到的測(cè)量值比真正的游隙(稱做理論游隙)大,即增加了測(cè)量負(fù)荷產(chǎn)生的彈性變形量。
但對(duì)于滾子軸承來說,由于該彈性變形量較小,可以忽略不計(jì)。
安裝前軸承的內(nèi)部游隙一般用理論游隙表示。
軸承游隙選擇
從理論游隙減去軸承安裝在軸上或外殼內(nèi)時(shí)因過盈配合產(chǎn)生的套圈的膨脹量或收縮后的游隙稱做“安裝游隙”。
在安裝游隙上加減因軸承內(nèi)部溫差產(chǎn)生的尺寸變動(dòng)量后的游隙稱做“有效游隙”。
軸承安裝有機(jī)械上承受一定的負(fù)荷放置時(shí)的游隙,即有效游隙加上軸承負(fù)荷產(chǎn)生的彈性變形量后的以便稱做“工作游隙”。
當(dāng)工作游隙為微負(fù)值時(shí),軸承的疲勞壽命最長但隨著負(fù)游隙的增大疲勞壽命同顯著下降。因此,選擇軸承的游隙時(shí),一般使工作游隙為零或略為正為宜。
滾動(dòng)軸承的徑向游隙系指一個(gè)套圈固定不動(dòng),而另一個(gè)套圈在垂直于軸承軸線方向,由一個(gè)極端位置移動(dòng)到另一個(gè)極端位置的移動(dòng)量。軸承游隙的選擇正確與否,對(duì)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)精度、軸承壽命、摩擦阻力、溫升、振動(dòng)與噪聲等都有很大的影響。如對(duì)向心軸承游隙的選擇過小時(shí),則會(huì)使 

承受負(fù)荷的滾動(dòng)體個(gè)數(shù)增多,接觸應(yīng)力減小,運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn),但是,摩擦阻力會(huì)增大,溫升也會(huì)提高。反之,則接觸應(yīng)力增大,振動(dòng)大,而摩擦阻力減小,溫升低。因此,根據(jù)軸承使用條件,選擇最合適的游隙值,具有十分重要的意義。選事實(shí)上軸承游隙時(shí),必須充分考慮下列幾種主要因素:
(1)軸承與軸和外殼孔配合的松緊會(huì)導(dǎo)致軸承游隙值的變化。一般軸承安裝后會(huì)使游隙值縮??;
(2)軸承在機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,由于軸與外殼的散熱條件的不同,使內(nèi)圈和外圈之間產(chǎn)生溫度差,從而會(huì)導(dǎo)致游隙值的縮小;
(3)由于軸與外殼材料因膨脹系數(shù)不同,會(huì)導(dǎo)致游隙值的縮小或增大。
通常向心軸承選擇最適宜的工作游隙值就是軸承游隙標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的基本組游隙值。基本組游隙值適用于一般條件,應(yīng)該優(yōu)先選用。對(duì)于在特殊條件下工作的向心軸承不能采用基本組游隙時(shí),可選用輔助組游隙值。如深溝球軸承的第3、4、5組游隙值,適用于軸承與軸和外殼孔采用比正常配合更緊的過盈配合或軸承內(nèi)圈與外圈工作溫差較大的機(jī)械部件中。在軸中心與外殼孔中心線傾斜度較大,和為了增加其承受軸向負(fù)荷能力,提高軸承極限轉(zhuǎn)速,以及降低軸承摩擦阻力等工況條件下,亦可采用第3、4、5組游隙值。對(duì)于要求旋轉(zhuǎn)精密或限制軸向游動(dòng)的軸,一般采用第2組游隙值(小游隙值)的軸承,必要時(shí)還給予一定的預(yù)加負(fù)荷“預(yù)緊”,以提高軸的剛性。

所謂滾動(dòng)軸承的游隙,是將一個(gè)套圈固定,另一套圈沿徑向或軸向的最大活動(dòng)量。沿徑向的最大活動(dòng)量叫徑向游隙,沿軸向的最大活動(dòng)量叫軸向游隙。一般來說,徑向游隙越大,軸向游隙也越大,反之亦然。按照軸承所處的狀態(tài),游隙可分為下列三種:
軸承游隙原始游隙
軸承安裝前自由狀態(tài)時(shí)的游隙。原始游隙是由制造廠加工、裝配所確定的。
軸承游隙安裝游隙
也叫配合游隙,是軸承與軸及軸承座安裝完畢而尚未工作時(shí)的游隙。由于過盈安裝,或使內(nèi)圈增大,或使外圈縮小,或二者兼而有之,均使安裝游隙比原始游隙小。
軸承游隙工作游隙
軸承在工作狀態(tài)時(shí)的游隙,工作時(shí)內(nèi)圈溫升最大,熱膨脹最大,使軸承游隙減小;同時(shí),由于負(fù)荷的作用,滾動(dòng)體與滾道接觸處產(chǎn)生彈性變形,使軸承游隙增大。軸承工作游隙比安裝游隙大還是小,取決于這兩種因素的綜合作用。
有些滾動(dòng)軸承不能調(diào)整游隙,更不能拆卸,這些軸承有六種型號(hào),即0000型至5000型;有些滾動(dòng)軸承可以調(diào)整游隙,但不能拆卸,有6000型(深溝球軸承)及內(nèi)圈錐孔的1000型、2000型和3000型滾動(dòng)軸承,這些類型滾動(dòng)軸承的安裝游隙,經(jīng)調(diào)整后將比原始游隙更小;另外,有些軸承可以拆卸,更可以調(diào)整游隙,有7000型(角接觸球軸承)、8000型(推力球軸承)和9000型(推力圓錐滾子軸承)三種,這三種軸承不存在原始游隙;6000型和7000型滾動(dòng)軸承,徑向游隙被調(diào)小,軸向游隙也隨之變小,反之亦然,而8000型和9000型滾動(dòng)軸承,只有軸向游隙有實(shí)際意義。
合適的安裝游隙有助于滾動(dòng)軸承的正常工作。游隙過小,滾動(dòng)軸承溫度升高,無法正常工作,以至滾動(dòng)體卡死;游隙過大,設(shè)備振動(dòng)大,滾動(dòng)軸承噪聲大。
軸承游隙檢查
徑向游隙的檢查方法如下:
軸承游隙感覺法
1、有手轉(zhuǎn)動(dòng)軸承,軸承應(yīng)平穩(wěn)靈活無卡澀現(xiàn)象。
2、用手晃動(dòng)軸承外圈,即使徑向游隙只有0.01mm,軸承最上面一點(diǎn)的軸向移動(dòng)量,也有0.10~0.15 mm。這種方法專用于單列向心球軸承。
軸承游隙測(cè)量法
1、用塞尺檢查,確認(rèn)滾動(dòng)軸承最大負(fù)荷部位,在與其成180°的滾動(dòng)體與外(內(nèi))圈之間塞入塞尺,松緊相宜的塞尺厚度即為軸承徑向游隙。這種方法廣泛應(yīng)用于調(diào)心軸承和圓柱滾子軸承。
2、用千分表檢查,先把千分表調(diào)零,然后頂起滾動(dòng)軸承外圈,千分表的讀數(shù)就是軸承的徑向游隙。
軸向游隙的檢查方法如下:
1、感覺法
用手指檢查滾動(dòng)軸承的軸向游隙,這種方法應(yīng)用于軸端外露的場(chǎng)合。當(dāng)軸端封閉或因其他原因而不能用手指檢查時(shí),可檢查軸是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。
2、測(cè)量法
(1)用塞尺檢查,操作方法與用塞檢查徑向游隙的方法相同,但軸向游隙應(yīng)為
c=λ/(2sinβ)
式中c——軸向游隙,mm;
λ——塞尺厚度,mm;
β——軸承錐角,(°)。
(2)用千分表檢查,用撬杠竄動(dòng)軸使軸在兩個(gè)極端位置時(shí),千分表讀數(shù)的差值即為軸承的軸向游隙。但加于撬杠的力不能過大,否則殼體發(fā)生彈性變形,即使變形很小,也影響所測(cè)軸向游隙的準(zhǔn)確性。