必须支撑主要的轴向载荷
双列径向角接触球轴承的轴向设计空间不足
径向力必须由单独的径向轴承支撑
轴向力发生在两个方向上,需要紧密的轴向间隙和较小的轴承宽度,如齿轮箱。
四点接触轴承和双列角接触球轴承的比较: B=轴承宽度 |
四点接触轴承是单列非自保持径向滚珠轴承。它们的结构类似于单列径向角接触球轴承;然而,内圈上的滚道设计为它们可以在两个方向上支持轴向载荷。内圈和外圈上的弧形滚道的曲率中心点相对彼此偏移,使得滚珠在径向载荷下的四个点处与轴承接触。
这些轴承具有实心外圈、分裂内圈以及带黄铜或聚酰胺保持架的滚珠和保持架组件。两件式内圈允许在轴承中容纳大量滚珠。内圈半体与特定轴承匹配,不可与相同尺寸的其他轴承互换。
基本设计的四点接触球轴承 α=标称接触角 M1,M2=外圈滚道的曲率中心 Fr=径向载荷 Fa=轴向载荷 四点接触球轴承,剖分式内圈,外圈没有固定槽 |
四点接触球轴承通常与径向轴承组合,并用作壳体中具有径向间隙的轴向轴承。为了在壳体中快速安全地定位轴承,较大的轴承因此在外圈的一个端面上有两个固定槽,偏移180°。锁销接合在这些固定槽中,并将外圈定位在壳体中。
用作轴向轴承的四点接触球轴承 ①圆柱滚子轴承(径向轴承) ②外圈带固定槽的四点接触轴承(轴向轴承,外圈未径向固定) ③外圈锁销 |
由于滚道的设计具有高肩、较大的标称接触角α0=35°和大量的滚动元件,四点接触球轴承具有非常高的轴向承载能力。它们适用于交替、纯轴向载荷或主要轴向载荷。滚珠仅在一个点上与内圈和外圈接触,就像在轴向载荷下的单列角接触滚珠轴承的情况一样。
轴承的径向承载能力低。如果主要存在径向载荷,则不应使用四点接触球轴承,因为四点接触球的摩擦更大。
四点接触球轴承不适用于补偿由于壳体变形或轴偏转而导致的角度不对中。内圈相对于外圈的可能倾斜取决于轴承载荷、工作间隙和轴承尺寸,并且非常小。
轴承套圈的倾斜增加了运行噪声,增加了保持架的应力,并对轴承的使用寿命产生有害影响。
轴承未润滑。必须用机油或润滑脂润滑。
使用带塑料保持架的轴承时,如果使用合成油、具有合成油基的润滑脂或含有高比例EP添加剂的润滑剂,则必须确保润滑剂和保持架材料之间的兼容性。
机油中的老化机油和添加剂可能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。
四点接触球轴承没有密封件。因此,必须在相邻结构中增加密封。密封系统应可靠地防止水分和污染物进入轴承以及润滑剂从轴承中流出。
由于四点接触和由此产生的更高水平的摩擦,轴承的转速在径向载荷下受到严重限制。只有当四点接触球轴承承受纯轴向载荷时,才能实现高转速。
产品表中通常给出两种转速,即运动极限转速nG和热转速额定值nϑr。
极限转速nG是轴承的运动容许转速。即使在有利的安装和操作条件下,未经与乔峰事先协商,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,每种情况下的允许转速均为产品表中规定值的75%。
热转速额定值nϑr不是面向应用的速度限制,而是用于确定热安全工作速度nϑ的计算辅助值
噪声指数(SGI)已被开发为一种新的功能,用于比较不同类型和系列的轴承的噪声水平。因此,现在可以对滚动轴承进行噪声评估。
SGI值基于内部标准中轴承的最大允许噪声水平,该标准是根据ISO 15242计算得出的。为了能够比较不同的轴承类型和系列,将SGI值与基本额定静载荷C0进行对比。
允许在具有相同承载能力的轴承之间进行直接比较。每个图表中都给出了上限值。
噪声指数是为噪声敏感应用选择轴承的一个附加性能特征。例如,必须独立检查轴承在安装空间、承载能力或速度限制方面对应用的具体适用性。
噪声指数 用于深沟球轴承 SGI=噪声指数 C0=基本静态额定载荷 |
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。
对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的值不同。
对于连续高温和工作条件困难的应用,应使用黄铜或钢板保持架。如果对保持架的适用性有任何不确定性,请咨询乔峰。
轴承系列 | 实心黄铜保持架 | 由聚酰胺PA66制成的实心保持架 | ||
内孔代码 | ||||
QJ10 | 12, 17, 19, 21, 22, 24, 26, 30 至 40 | - | - | - |
QJ2 | 08, 10, 13, 16, 17, ≥19 | 09, 11, 12, 14, 15, 18 | 09, 11,12, 14, 15, 18 | 08 |
QJ3 | 03, 04, ≥10 | 05 至 09 | 05 至 09 | - |
四点接触轴承是标准制造的,具有轴向内部间隙CN(正常)。
轴向内部间隙值对应于DIN 628-4:2008(ISO 5753-2-2010)。适用于无载荷和测量力(无弹性变形)的轴承。
孔径 | 径向游隙 | ||||||||
d mm | C2 μm | CN μm | C3 μm | C4 μm | |||||
over | incl. | min. | max. | min. | max. | min. | max. | min. | max. |
10 | 18 | 15 | 65 | 50 | 95 | 85 | 130 | 120 | 165 |
18 | 40 | 25 | 75 | 65 | 110 | 100 | 150 | 135 | 185 |
40 | 60 | 35 | 85 | 75 | 125 | 110 | 165 | 150 | 200 |
60 | 80 | 45 | 100 | 85 | 140 | 125 | 175 | 165 | 215 |
80 | 100 | 55 | 110 | 95 | 150 | 135 | 190 | 180 | 235 |
100 | 140 | 70 | 130 | 115 | 175 | 160 | 220 | 205 | 265 |
140 | 180 | 90 | 155 | 135 | 200 | 185 | 250 | 235 | 300 |
180 | 220 | 105 | 175 | 155 | 225 | 210 | 280 | 260 | 330 |
四点接触球轴承的主要尺寸符合DIN 628-4:2008。
倒角尺寸的限制尺寸对应于DIN 620‑6:2004。
根据ISO 492:2014,四点接触球轴承的尺寸和运行精度公差对应于公差等级Normal。
固定槽的尺寸和公差符合ISO 20515:2012和DIN 628-4:2008。
假设载荷大小和方向恒定,动态载荷下轴承尺寸标注中使用的基本额定寿命方程L=(Cr/P)P。在径向轴承中,这是一个纯径向载荷Fr,如果满足该条件,则轴承载荷Fr用于P(P=Fr)的额定寿命方程中。
如果不满足该条件,则必须首先为额定寿命计算确定恒定径向力,该额定寿命计算(与额定寿命相关)表示等效载荷。该力被称为等效动态轴承载荷P。
P的计算取决于荷载比Fa/Fr和系数0.95。
P | N | 当量动负荷 |
Fr | N | 径向载荷 |
Fa | N | 轴向载荷 |
P0 | N | 当量静负荷 |
F0r, F0a | N | 存在最大径向或轴向载荷(最大载荷) |
除了基本额定寿命L(L10h)外,还始终需要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 |
为了确保轴承中的低摩擦,特别是在高速下,需要最小的轴向载荷。为了防止轴承中的摩擦过度增加,轴向力应足够高,以使滚动元件仅在一个点处与内圈和外圈滚道接触。
如果将四点接触球轴承用作纯轴向轴承,则外圈在壳体中必须具有较大的径向间隙,以便轴承不承受径向载荷。
为了充分利用轴承的承载能力,从而实现必要的额定寿命,轴承套圈必须通过接触面在其整个圆周和滚道的整个宽度上得到刚性和均匀的支撑(不适用于具有径向卸压外圈的轴承)。阀座和接触面不应被凹槽、孔或其他凹槽打断。配合件的精度必须满足具体要求。
除了充分支撑套圈外,轴承还必须在径向上牢固定位,以防止轴承套圈在负载下在配合件上蠕变。这通常是通过轴承套圈和配合件之间的紧密配合来实现的。如果套圈没有充分或正确固定,可能会对轴承和相邻的机器零件造成严重损坏。在选择配合时,必须考虑旋转条件、载荷大小、内部间隙、温度条件、配合零件的设计以及安装和拆卸选项等影响因素。
如果发生冲击型载荷,则需要紧配合(过渡配合或过盈配合),以防止套圈在任何点松动。
在设计轴承布置时,必须考虑技术原则中提供的以下信息,包括旋转条件、圆柱轴座公差等级(径向轴承)、轴配合、外壳中轴承座的公差等级(径向轴承)及壳体配合等。
通过固定槽和锁销将轴承定位在壳体中。
由于单独的紧密配合通常不足以在轴向上将轴承套圈牢固地定位在轴上和壳体孔中,因此通常必须通过额外的轴向定位或保持方法来实现。轴承套圈的轴向位置必须与轴承布置类型相匹配。
轴上和壳体中轴承座的精度应与所用轴承的精度相对应。对于公差等级为Normal的四点接触球轴承,轴座应至少对应于标准公差等级IT6,轴承座应至少符合IT7。
轴承公差等级 | 轴承座表面 | ISO 286-1的标准公差等级(IT等级) | ||||
符合ISO 492 | 符合DIN 620 | 直径公差 | 圆度公差 t1 | 平行度公差 t2 | 桥台台肩总轴向跳动公差 t3 | |
正常 | PN (P0) | 轴 | IT6 (IT5) | 周向载荷 IT4/2 | 周向载荷 IT4/2 | IT4 |
点荷载 IT5/2 | 点荷载 IT5/2 | |||||
外壳 | IT7 (IT6) | 周向载荷 IT5/2 | 周向载荷 IT5/2 | IT5 | ||
点荷载 IT6/2 | 点荷载 IT6/2 |
IT等级 | 标称尺寸(mm) | ||||||||
over | 10 | 18 | 30 | 50 | 80 | 120 | 180 | 250 | |
incl. | 18 | 30 | 50 | 80 | 120 | 180 | 250 | 315 | |
数值(μm) | |||||||||
IT4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | |
IT5 | 8 | 9 | 11 | 13 | 15 | 18 | 20 | 23 | |
IT6 | 11 | 13 | 16 | 19 | 22 | 25 | 29 | 32 | |
IT7 | 18 | 21 | 25 | 30 | 35 | 40 | 46 | 52 |
轴承座的粗糙度必须与轴承的公差等级相匹配。平均粗糙度值Ra不能太高,以便将干扰损耗保持在限制范围内。轴必须经过研磨,而孔必须经过精密车削。
轴承座公称直径 | 轴承座的推荐平均粗糙度值 | ||||
d (D) | Ra max | ||||
mm | μm | ||||
直径公差(IT级) | |||||
over | incl. | IT7 | IT6 | IT5 | IT4 |
‒ | 80 | 1,6 | 0,8 | 0,4 | 0,2 |
80 | 500 | 1,6 | 1,6 | 0,8 | 0,4 |
轴和壳体肩部以及间隔环等的安装尺寸必须确保轴承套圈的接触面具有足够的高度。但是,它们还必须可靠地防止轴承的旋转部件刮擦静止部件。经验证的桥台台肩半径和直径的安装尺寸如产品表所示。这些尺寸是限制尺寸(最大或最小尺寸),实际值不应高于或低于指定值。
在设计轴承位置时,还必须考虑通过热、液压或机械方法安装和拆卸深沟球轴承的选项。
深沟球轴承是不可分离的。在安装不可分离轴承时,安装力必须始终以紧密配合的方式施加在轴承环上。
滚动轴承是经过充分验证的精密机械元件,用于设计经济可靠的轴承布置,提供高操作安全性。为了使这些产品能够正常工作并达到预期的使用寿命而不会产生有害影响,必须小心处理。