滚动轴承

滚动轴承(rollingbearing)是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转;外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用;滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命;保持架能使滚动体均匀分布， 引导滚动体旋转起润滑作用。

滚动轴承主要由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。内圈与轴颈紧固，随轴一起旋转;外圈则与轴承座孔配合，起支撑作用。滚动体位于内外圈之间，是轴承中的核心元件，通过其滚动实现传力和滚动。保持架则用于分隔和引导滚动体，使其保持均匀分布，防止歪斜和相互碰撞。

滚动轴承工作原理

滚动轴承的工作原理是通过滚动摩擦代替滑动摩擦，从而减少摩擦系数，降低能量消耗，并提高轴承的工作效率和使用寿命。具体来说，当轴承内圈随轴旋转时，滚动体在内、外圈滚道之间滚动，同时绕自身轴心作自转。这种滚动运动使得轴承的接触点在不断变化，从而减小了摩擦阻力和磨损。

此外，滚动轴承还具有一定的径向间隙和轴向间隙，以保证滚动体能自由转动。这些间隙的存在使得轴承在承受载荷时能够产生一定的弹性变形，从而吸收和分散载荷，提高轴承的承载能力和使用寿命。

滚动轴承的润滑与密封

为了进一步提高滚动轴承的工作效率和使用寿命，通常需要对轴承进行润滑和密封。润滑可以减少滚动体与滚道之间的摩擦和磨损，降低轴承的工作温度和噪音。常见的润滑方式包括油润滑和脂润滑。在选择润滑方式时，需要根据轴承的工作条件、载荷大小、转速高低以及工作环境等因素进行综合考虑。

同时，为了防止灰尘、水分等杂质进入轴承内部，还需要对轴承进行密封。密封件可以固定在轴承的一个套圈或垫圈上，并朝另一套圈或垫圈延伸，遮住轴承内部空间，但不与另一套圈或垫圈接触。这样可以有效地防止杂质进入轴承内部，保证轴承的正常运转。

一、滚动轴承的特点

1、摩擦系数小且稳定：

滚动轴承的摩擦系数通常很小，球轴承的摩擦系数f在0.0010.002之间，滚子轴承的f在0.0010.003之间。这种小且稳定的摩擦系数使得轴承在运转时起动容易，且能减少能耗和磨损。

2、轴向尺寸小：

滚动轴承的轴向尺寸相对较小，这使得它能够在空间有限的场合下使用，同时也有利于机械设备的轻量化设计。

3、径向游隙小，可预紧：

滚动轴承的径向游隙可以通过预紧来减小，从而提高轴承的刚性和运转精度。这对于需要高精度运转的机械设备尤为重要。

4、润滑方便，容易维护：

滚动轴承的润滑通常比较方便，可以采用油润滑或脂润滑。同时，轴承的拆卸和清洗也相对容易，便于日常维护和保养。

5、结构简单，承载能力强：

滚动轴承的结构相对简单，但承载能力却很强。它不仅能承受径向载荷，还能承受一定的轴向载荷(某些类型如角接触球轴承和推力轴承)。这使得滚动轴承在承受重载和冲击载荷的场合下也能表现出色。

6、缺点：

滚动轴承也存在一些缺点，如承受冲击能力差、径向尺寸大(相对于滑动轴承而言)、高速运转时可能产生噪音等。因此，在选择轴承时需要根据具体的使用场合和要求进行权衡。

二、滚动轴承的用途

1、工业机械：

滚动轴承广泛应用于各种工业机械中，如传动轴、液压轴、轴承轴、轮轴等。它们在这些机械中起到支撑和转动的作用，确保机械的正常运转。

2、汽车及其零部件：

滚动轴承是汽车及其零部件中的重要组成部分。它们被用于发动机、变速箱、电动机、车轴、车轮、转向轴等部件中，以提高汽车的行驶稳定性和安全性。

3、电力设备：

在大功率发电机等电力设备中，滚动轴承被用来满足大扭矩、高旋转速度的要求。它们为电力设备提供转动及传动功能，确保电力设备的正常运行。

4、旋转机械：

滚动轴承在风机、空调压缩机、水泵、真空泵、压缩机等旋转机械中也有着广泛的应用。它们在这些机械中起到支撑和转动的作用，同时也有助于提高机械的运行效率和稳定性。

5、矿山设备：

在煤矿采选机、提升机、采煤机等矿山设备中，滚动轴承被用来承受极端的载荷和工作环境。它们在这些设备中起到关键的作用，确保设备的可靠性和安全性。

6、海洋设备：

在驱动航行器及船舶设备等海洋设备中，滚动轴承被用来在强劲的海洋风蚀和震荡情况下安全可靠地运行。它们在这些设备中起到支撑和传动的作用，有助于提高设备的稳定性和耐久性。

一、滚动轴承的维修

1、故障检查

使用振动仪、数字温度仪、听诊器等工具对滚动轴承进行故障监测，通过多参数的在线监测，及时准确测出隐蔽的故障点。

滚动轴承的常见故障包括滚道表面金属剥落、烧伤、塑性变形、座圈裂纹、保持架碎裂等。这些故障通常伴随着噪声、振动、温度升高等迹象。

2、故障分析

滚道表面金属剥落可能是由于周期性脉动载荷、负荷过大、安装不正或轴弯曲等原因造成的。

轴承烧伤可能是由于润滑不足、润滑油质量不符合要求或变质、轴承装配过紧等原因导致的。

塑性变形可能是由于轴承在很大的静载荷或冲击载荷作用下，工作表面的局部应力超过材料的屈服极限而产生的。

3、维修措施

对于滚道表面金属剥落，可以采取正确的安装方法、降低轴承负荷、定期清洗轴承零件并使用干净润滑脂等措施进行预防，若故障严重则需更换滚动轴承。

对于轴承烧伤，应更换轴承，并确保润滑油的质量和数量满足轴承的要求。

对于塑性变形，同样需要更换滚动轴承，并检查设备的负载和运行状态，以避免类似故障再次发生。

二、滚动轴承的保养

1、清洁保养

定期清洗滚动轴承，去除附着在轴承表面的灰尘、油污等杂质，保持其清洁和干燥。

使用汽油或煤油等清洗剂清洗轴承时，应注意保护轴承不直接接触容器的脏物，粗清洗时避免损伤轴承滚动面。

2、润滑保养

滚动轴承的润滑至关重要，应根据轴承类型和配合类型，以及环境条件、温度、速度和负载等因素选择正确的润滑剂。

润滑剂的选择应考虑其勃度、油膜形成的能力以及稠密度等指标。

润滑方式包括油浴润滑、滴油润滑、循环油润滑和喷雾润滑等，应根据轴承的转速和负荷采用不同的润滑方式。

3、检查与维护

定期检查滚动轴承的运行情况和性能指标，包括轴承的运转情况、润滑状态、温度以及是否有异常噪声等。

若发现轴承有异常，如温度过高、噪声增大等，应立即停机检查，并采取相应的维修措施。

定期对轴承座和轴进行物理检查，确保其表面无损伤和变形。

4、存储与保护

滚动轴承在存放时，应存放在干燥、清洁、无腐蚀性气体的环境中，避免受潮、受热或受到腐蚀。

轴承包装不应过早移除，以防腐蚀或污染物侵入。

在运输和存放过程中，应使用适当的包装材料进行保护，避免受到冲击、振动或挤压等不良影响。

1、原材料准备

滚动轴承的原材料主要包括棒材、线材或管料等。这些材料需要经过严格的检验，确保其化学成分、机械性能和物理性能满足轴承的生产要求。

2、内外圈加工

内外圈是滚动轴承的重要零件，其加工过程包括锻造、车加工、热处理、磨加工等多个环节。

锻造环节：将原材料加热至适当温度后，通过锻造设备将其压制成轴承套圈毛坯。锻造过程中需要控制锻造温度和锻造力，以确保毛坯的尺寸精度和组织结构。

车加工环节：对锻造后的毛坯进行车削加工，去除多余材料，并初步形成轴承套圈的外形和尺寸。

热处理环节：将车加工后的轴承套圈进行高温处理，以提高其耐磨性、硬度和使用寿命。热处理过程中需要控制加热温度、保温时间和冷却速度等参数。

磨加工环节：对热处理后的轴承套圈进行磨削加工，以达到更高的尺寸精度和表面光洁度。磨加工过程中需要使用高精度的磨床和砂轮，并严格控制磨削参数。

3、滚动体加工

滚动体(如钢球、滚子)的加工过程与内外圈类似，也包括锻造(或冷镦)、热处理、磨加工等环节。

锻造(或冷镦)环节：将原材料加工成近似球形的坯料。

热处理环节：提高滚动体的耐磨性和硬度。

磨加工环节：对滚动体进行精磨处理，以达到成品尺寸及圆度规格。

4、保持架加工

保持架的加工过程依设计结构及原材料的不同而有所不同。

对于板料保持架，其加工过程包括剪切、冲裁、冲压成形、整形及精加工等环节。

对于实体保持架，其加工过程则包括车内径、外径、端面、倒角、钻孔(或拉孔、镗孔)等工序。

5、轴承装配

轴承装配是将内外圈、滚动体和保持架等零件按照一定顺序和配合要求进行组装的过程。

装配前需要对各零件进行检验和清洗，确保其尺寸精度、表面光洁度和配合要求满足装配要求。

装配过程中需要使用专用的装配工具和设备，并严格控制装配参数和工艺要求。

一、安装注意事项

1、保持清洁：

在安装滚动轴承前，必须确保轴承及其周围环境的清洁，防止灰尘、污物和异物进入轴承内部，影响其正常运转和寿命。

2、正确安装：

滚动轴承的安装应遵循正确的安装方法和步骤，避免使用暴力或不当工具进行安装，以防止轴承变形或损坏。

安装时，应确保轴承与轴和轴承座的配合良好，避免过盈配合过大或过小，导致轴承运转困难或松动。

3、专用工具：

应使用专用的轴承安装和拆卸工具，避免使用不合适的工具或手工作业，以免损坏轴承或造成人身伤害。

4、润滑：

在安装滚动轴承时，应确保轴承内部已涂抹适量的润滑剂，以减少摩擦和磨损，提高轴承的运转效率和寿命。

二、使用注意事项

1、负载要求：

滚动轴承在工作时应承受适当的负载，避免过载或长时间在极限负载下工作，以防止轴承过早损坏。

2、转速限制：

轴承的转速应在其设计范围内，避免超过其极限转速，以减少轴承的磨损和发热。

3、定期检查：

在使用过程中，应定期对滚动轴承进行检查，包括轴承的运转情况、润滑状态、温度以及是否有异常噪声等。

4、防止锈蚀：

滚动轴承在使用和存放过程中，应采取有效措施防止其生锈，如涂抹防锈油、保持环境干燥等。

三、维护注意事项

1、润滑维护：

滚动轴承的润滑应定期更换，确保润滑剂的质量和数量满足轴承的要求。

在更换润滑剂时，应彻底清洗轴承内部，去除旧润滑剂和杂质。

2、清洁维护：

定期对滚动轴承进行清洗，去除附着在轴承表面的灰尘、油污等杂质，保持其清洁和干燥。

3、维修更换：

当滚动轴承出现损坏或故障时，应及时进行维修或更换，以避免对设备造成更大的损害。

在维修或更换轴承时，应使用与原始轴承相同型号和规格的新轴承，并确保其安装正确。

四、其他注意事项

1、存放环境：

滚动轴承在存放时，应存放在干燥、通风、无腐蚀性气体的环境中，避免受潮、受热或受到腐蚀。

2、包装保护：

轴承在运输和存放过程中，应使用适当的包装材料进行保护，避免受到冲击、振动或挤压等不良影响。

3、培训与教育：

对于使用滚动轴承的人员，应进行相关的培训和教育，使其了解轴承的结构、性能、使用方法和注意事项等，以提高其使用和维护水平。

一、滚动轴承常见故障

1、轴承转动困难、发热

原因分析：

装配前检查不仔细，轴承部件存在生锈、毛刺、碰伤或裂纹。

装配不当，如配合过紧或过松，导致轴承转动受阻。

润滑不良，如润滑油变质、不足或粘度过高。

2、轴承运转有异声

原因分析：

轴承内部存在杂质或异物。

轴承滚道和滚动体磨损严重，产生不规则噪声。

轴承座或轴部件的形位公差偏差较大，导致轴承受到挤压变形。

3、轴承产生振动

原因分析：

轴承安装不正，导致轴弯曲或振动。

轴承内外圈剥落、开裂或滚道严重磨损。

设备地脚螺栓松动，导致振动传递至轴承。

4、内座圈剥落、开裂

原因分析：

轴承负荷过大，超过其承载能力。

轴承安装不当，如过盈配合过大或敲打时损坏轴承。

轴承材料质量问题，如材质不佳或热处理不当。

5、轴承滚道和滚动体产生压痕

原因分析：

轴承装配时敲打非过盈配合的座圈，导致滚道和滚动体产生压痕。

轴承受到外部冲击或振动，导致滚道和滚动体受损。

二、滚动轴承故障排除方法

1、轴承转动困难、发热的排除方法

仔细检查轴承部件，清除生锈、毛刺、碰伤和裂纹。

确保轴承装配正确，避免配合过紧或过松。

选用合适的润滑油，确保润滑良好，避免变质或不足。

2、轴承运转有异声的排除方法

清洗轴承内部，确保无杂质和异物。

更换磨损严重的轴承部件，如滚道和滚动体。

调整轴承座或轴部件的形位公差，确保轴承安装正确。

3、轴承产生振动的排除方法

重新安装轴承，确保安装正确且轴无弯曲。

更换剥落、开裂或严重磨损的轴承部件。

紧固设备地脚螺栓，避免振动传递至轴承。

4、内座圈剥落、开裂的排除方法

降低轴承负荷，避免超过其承载能力。

改进轴承安装方法，避免过盈配合过大或敲打时损坏轴承。

选用优质轴承材料，确保材质和热处理符合标准。

5、轴承滚道和滚动体产生压痕的排除方法

改进轴承装配方法，避免敲打非过盈配合的座圈。

加强轴承的保护措施，避免外部冲击或振动对轴承的影响。