适用于径向空间非常小的应用,其中轴和壳体上的滚道设计为滚动轴承滚道
可以支撑高径向负载
允许高速
将满装滚针轴承的承载能力优势与带保持架轴承的速度优势相结合
具有较高的运行精度
刚性轴承布置
易于安装
允许技术上简单、经济且具有成本效益的设计
径向滚针和保持架组件 开式冲压外圈滚针轴承与机加工滚针轴承径向设计空间比较 ①径向滚针和保持架组件 ②开式冲压外圈滚针轴承 ③机加工滚针轴承 |
滚针和保持架组件是径向滚针轴承组的一部分。轴承元件包括滚针保持架,该滚针保持架装配有滚针,是径向截面高度非常小的滚动轴承。根据位置,滚动元件在滚针和保持架组件中的保持架凹穴中引导,凹穴通过杆件彼此隔开,并均匀分布在保持架的圆周上,从而保持滚动元件相对于彼此的间距,保持架和滚动元件因此形成了一个完整的单元。
此外,杆防止相邻滚动元件之间的滑动摩擦,并在无载荷区域中平行于轴承轴线引导滚动元件。平行于轴线的导向可防止滚针在无负载区域内偏斜。与满装滚针轴承相比,滚针和保持架组件适用于更高的速度。因此,保持架补偿了满装滚针轴承转速的缺点。
由于没有内圈和外圈,轴承的径向截面高度仅等于滚针的直径。因此,滚针和保持架组件特别适合需要非常小的径向设计空间的应用。大多数轴承采用单列设计,前缀是K。
滚针和保持架组件只有在安装在壳体和轴之间后才能正常工作。在这种情况下,滚道必须设计为滚动轴承滚道
单列滚针和保持架组件 Fr=径向载荷 |
双列滚针和保持架组件比单列设计具有更高的承载能力,但相应地更宽,轴承的前缀为K,后缀为ZW
双列滚针及保持架组件 Fr=径向载荷 |
滚针和保持架组件根据表提供G2级标准滚针,在所有情况下,在任何一个滚针和保持架组件中只使用一种滚针。分类印在包装上并用颜色编码标识,种类由上下偏差(单位为μm)指定,直径公差最大为2μm。两个相邻的滚针排序被称为排序对。
等级 | 直径Dw的偏差和公差 | |||||||||
偏差 | 滚针直径的变化 | 排序对颜色代码 | 分类 | 圆度 | 粗糙度 | 长度公差 | ||||
μm | VDwL μm max. | μm | tDw μm max. | Ra μm max. | ||||||
G2 | 0 – 7 | 2 | 红色 | 0 | -2 | -1 | -3 | 1 | 0,1 | h13 |
G2 | 0 – 7 | 2 | 蓝色 | -2 | -4 | -3 | -5 | 1 | 0,1 | h13 |
G2 | 0 – 7 | 2 | 白色(灰色) | -4 | -6 | -5 | -7 | 1 | 0,1 | h13 |
连杆装置滚针和保持架组件用于2冲程和4冲程内燃机的曲柄销以及压缩机,用于支撑曲柄销和活塞销。这些保持架支持高离心力和加速力,适用于高速。
对于活塞销轴承装置,只能使用名称为KZK和KBK的滚针和保持架组件TPI 94。由于K型目录滚针和保持架组件的设计不能承受离心力和高加速力产生的载荷,因此不符合要求,可能会导致故障。
用于活塞销和曲柄销的滚针和保持架组件在技术产品信息TPI 94中有详细描述。
曲柄销和活塞销轴承布置 ①曲柄销滚针和保持架组件,外部导向 ②活塞销滚针和保持架组件,内部导向 |
曲柄销的滚针和保持架组件(KZK系列)是外部导向的,连杆孔径向引导保持架,间隙很小,保持架相对于连杆孔和滚动元件的径向移动尽可能小。保持架由调质钢制成,具有良好的耐磨性、高强度和大的导向表面,设计用于最佳润滑。
用于活塞销(KBK系列)的滚针和保持架组件是内部导向的,间隙很小,由于径向内部间隙较小,连杆的倾斜减小到最小。轴承支持高频振荡负载,并可用于大多数活塞销直径。低磨损钢保持架经过表面硬化或调质处理,具有高强度。
滚针和保持架组件也用于行星齿轮装置的应用,如自动变速箱,由于行星齿轮轴承布置中可能会出现非常高的速度以及离心力和加速度,因此保持架的要求很高。
行星齿轮轴承布置 |
这些径向滚针和保持架组件通过弯曲扁平保持架BF保持,并在成型后与滚针配合。因此,可以实现无间隙轴承布置的简单设计,具有高的运行精度、承载能力和速度适应性,并结合非常小的径向和轴向截面高度。由于其高径向跳动精度,轴承也适用于精密应用。由于滚针和保持架组件不限于限定的尺寸系列,而是可以根据具体应用精确地生产出大范围的直径值(轴直径为105mm至1000mm)。
径向滚针和保持架组件由扁平保持架BF弯曲而成 ①开放式接头 |
由于滚针的线接触,滚针和保持架组件适用于支撑高径向载荷。与滚珠相比,滚针在垂直于其轴线的方向上具有更大的接触面积。因此,可以传递更高的力,具有更大的刚度,并且可以用更小的滚动元件来支撑相同的载荷。双列轴承具有特别高的径向承载能力,当单列轴承的承载能力不再足够时,使用它们。
滚针和保持架组件无法支撑轴向力,对于轴向载荷,它们可以与能够支撑轴向载荷的轴承组合,例如深沟球轴承或具有轴向载荷承载能力的圆柱滚子轴承。在这种情况下,轴向轴承布置在滚针和保持架组件附近
客车变速箱: 主轴轴承布置(A-E) ①作为导向轴承的圆柱滚子轴承和保持架组件(非定位轴承) ②深沟球轴承(定位轴承,能承受轴向载荷) ③滚针和保持架组件(非定位轴承,仅能支撑径向载荷) |
滚针和保持架组件不适用于补偿角度错位。轴相对于壳体孔的错位程度取决于轴承布置的设计、轴承的尺寸、操作间隙和负载等因素。因此,对于可能的错位,这里不能指定任何指导值。
在任何情况下,错位都会导致运行噪音增加,使保持架承受更大的压力,并对轴承的使用寿命产生有害影响。
滚针和保持架组件未润滑。为了防止滚动元件、滚道和保持架之间的金属直接接触,必须对它们进行润滑。油或油脂润滑是合适的。润滑剂减少了磨损,还保护表面免受腐蚀。润滑剂的选择主要取决于操作温度和速度,但也受到其他因素的影响。
对于涉及滚针和保持架组件的大多数应用,应优先使用机油作为润滑剂。
当使用带有塑料保持架的轴承时,如果使用合成油、以合成油为基础的润滑脂或含有高比例EP添加剂的润滑剂,则必须确保润滑剂与保持架材料之间的兼容性。
老化的机油和机油中的添加剂会影响塑料在高温下的使用寿命。因此,必须严格遵守规定的换油周期。
提供的滚针和保持架组件不带密封。因此,轴承位置的密封必须在相邻结构中进行。必须可靠地防止湿气和污染物进入轴承以及润滑剂从轴承位置流出
极限速度nG是轴承的运动容许速度。即使在有利的安装和操作条件下,未经事先与乔峰协商,也不得超过该值,产品表中的值对机油润滑有效。
对于油脂润滑,在每种情况下都允许产品表中规定值的60%。
热速度额定值nϑr不是面向应用的速度限制,而是用于确定热安全运行速度nϑ的计算辅助值
噪声指数(SGI)尚不适用于这种类型的轴承
轴承的工作温度受到以下限制,包括轴承套圈和滚动元件的尺寸稳定性、保持架、润滑剂、密封件等。
标准保持架由钢板制成,内径Fw≥195 mm时,由铜锌合金制成。带塑料保持架的轴承只有特定尺寸,其他保持架可咨询客服,对于这种保持架,高速和高温的适用性以及基本额定载荷可能与具有标准保持架的轴承不同。
对于连续高温和操作条件困难的应用,应使用带钢板保持架的轴承。如果保持架的适用性存在任何不确定性,请咨询乔峰。
径向内部间隙可能受到滚针类型以及轴和壳体公差的影响。当使用标准滚针轴承时,如果遵守轴和外壳公差,则可获得C2至CN的径向内部间隙(滚针轴承和圆柱滚子轴承的径向内部隙符合DIN 620-4)。如果实际尺寸具有正公差,则可以实现0的径向内部间隙。
内包络圆和外包络圆直径Ew和Fw不能在未安装的情况下测量。因此,根据DIN 620-1/ISO 1132-2中所示的方法,使用塞规和定位环检查轴承的功能。为了进行检查,将滚针和保持架组件放置在一个定位套圈中,该定位套圈对应于滚针和保持器组件的特定标称尺寸Ew。如果与标称尺寸Fw相对应的塞规能够插入和旋转而不会卡住,则可以确保滚针和保持架组件的功能。
单列滚针和保持架组件的主要尺寸符合DIN 5405-1:2016和ISO 3030:2011标准。
滚针符合DIN 5402-3:2012和ISO 3096:1996。滚针和保持架组件中所有滚针的直径都在2μm的公差范围内
所有滚针和保持架组件的保持架宽度Bc的偏差如下:Bc–0,2/–0,8
在动态载荷下确定轴承尺寸时使用的基本额定寿命方程L=(Cr/P)P假设载荷大小和方向不变。在径向轴承中,这是一个纯径向载荷Fr。如果满足此条件,轴承载荷Fr将用于P(P=Fr)的额定寿命方程中。
滚针和保持架组件只能支撑径向负载。
P | N | 当量动负荷 |
Fr | N | 径向载荷 |
用于承受静载荷的滚针和保持架组件
P0 | N | 等效静载荷 |
F0r | N | 存在最大径向载荷(最大载荷) |
除了基本额定寿命L(L10h)外,还必须检查静载荷安全系数S0
S0 | - | 静载荷安全系数 |
C0 | N | 基本额定静载荷 |
P0 | N | 当量静负荷 |
为了在接触之间不发生滑动,滚针和保持架组件必须持续承受足够高的载荷。根据经验,为此需要P>C0r/100量级的最小径向载荷。然而,在大多数情况下,由于支撑部件的重量和外力,径向载荷高于所需的最小载荷。
轴和壳体的设计以及轴承位置的横向限制(轴向位置)对于滚针和保持架组件的正确功能至关重要
如果滚针和保持架组件直接在轴上或壳体孔中运行(所谓的直接轴承布置),则轴上和壳体中滚动元件的滚道必须制成滚动轴承滚道(硬化和研磨)。滚道的表面硬度必须为670HV至840HV,硬化深度CHD或SHD必须足够大。表中的值指的是常见的应用程序示例。如果轴不能作为滚道生产,滚针和保持架组件可以与相应的轴承套圈组合使用。但是,轴承的截面高度将增加套圈的厚度。
轴径 | 孔径公差 | 轴公差 | 滚道设计推荐平均粗糙度值 | 圆度公差 | 平行度公差 | |||
公称尺寸 mm | 操作间隙 | Ramax (Rzmax) | ||||||
over | incl. | small | normal | large | μm | max. | max. | |
‒ | 80 | G6 | j5 | h5 | g6 | 0,2(1) | IT3 | IT3 |
‒ | 80 | H6 | h5 | g5 | f6 | 0,2(1) | IT3 | IT3 |
80 | 120 | G6 | h5 | g5 | f6 | 0,3(1,6) | IT3 | IT3 |
120 | - | G6 | h5 | g5 | f6 | 0,4(2,5) | IT3 | IT3 |
120 | - | H6 | - | f5 | e6 | 0,4(2,5) | IT3 | IT3 |
滚道宽度必须至少等于标称宽度Bc(Bc以(-)公差生产);保持架轴向运行表面之间的间距必须足够大。为了避免滚针和保持架组件(H12符合ISO 286-2)卡住,运行表面的间距尺寸为Bc H12Ⓔ。滚针和保持架组件的横向运行表面必须设计为精密机械加工(建议使用Ramax 2)且耐磨,应避免运行表面出现中断。
对于Bc=10 mm的设计包络,适应使用标称宽度Bc=10 mm的滚针和保持架组件,最大保持架宽度为9.8(0/–0.6)mm。
滚针和保持架组件的滚道宽度和轴向运行表面 Bc H12=标称宽度 Bc–0,2/–0,8=保持架宽度 Ramax=运行表面的最大粗糙度 ①通过轴肩、轴向垫圈和卡环进行定位 ②轴向垫圈 ③卡环 |
滚针和保持架组件必须轴向引导和定位。可通过轴或外壳提供导向。卡环或适当设计的相邻结构适用于此目的。如果通过卡环或挡圈进行定位,则必须在卡环前面布置一个垫圈,环和垫圈之间的重叠必须足够大。
通过外壳部件进行轴向定位(外壳上的横向导向) |
符合ISO 683-17标准的穿透硬化钢(例如100Cr6)适合作为直接轴承布置中滚动轴承滚道的材料。这些钢也可以进行表面硬化。
表面硬化钢必须符合DIN EN ISO 683-17(例如17MnCr5、18CrNiMo7-6)或EN 10084(例如16MnCr5)。
对于火焰和感应淬火,应使用符合DIN EN ISO 683-17(例如C56E2、43CrMo4)或DIN 17212(例如Cf53)的钢。
如果滚道满足滚动轴承材料的要求,但滚道硬度小于670 HV,则轴承布置上的载荷不能高达轴承的全承载能力。为了确定轴承装置的动态和静态承载能力,轴承的基本动态额定载荷C必须乘以折减系数fH(动态硬度系数),基本静态额定载荷C0r乘以折减因子fH0(静态硬度系数)
滚道/滚动元件硬度降低时的动态硬度系数 fH=动态硬度系数 HV,HRC=表面硬度 |
滚道/滚动元件硬度降低时的静态硬度系数 fH=静态硬度系数 HV,HRC=表面硬度 |
以下公式给出了用于确定最小硬度深度的近似值,存在的载荷的参考值是根据变形能量假设(DEH)的等效应力,作为滚动元件直径Dw和载荷大小的函数。
CHD | mm | 穿透硬化深度 |
Dw | mm | 滚动元件直径 |
局部硬度必须始终高于局部必需硬度,该硬度可以根据等效应力计算。
在确定必要的硬化深度时,必须考虑载荷和接触几何形状。
SHD | mm | 表面硬化深度 |
Dw | mm | 滚动元件直径 |
Rp0,2 | N/mm2 | 基材屈服点 |
如果两个滚针和保持架组件紧邻布置,则必须确保轴承的负载均匀。在这种情况下,这些滚针和保持架组件中使用的滚针必须属于同一直径类别(公差类别)。安装在轴承中的滚针的尺寸必须在特定的轴承包装上标明。
滚针和保持架组件要么滑动到轴上,然后插入到壳体中,要么安装在壳体中,然后插入轴。安装是在没有负载的情况下进行的,因此安装非常简单。