轴承布置必须支持组合载荷,即同时作用的径向和轴向载荷
一侧存在中等到高负载
需要刚性轴向导向
轴承装置必须轴向无间隙或预紧
在较高的径向和轴向载荷下需要高转速
轴承布置除了满足上述要求外,还应安静运行
角接触球轴承 与圆锥滚子轴承的速度比较 nG=极限速度 |
标准产品系列包括718..、70..(‑2RS)、72..(-2RS)、73..(-2.RS)和74..系列轴承,这些轴承可用于各种应用。
单列角接触球轴承是径向球轴承的一部分。自保持装置具有坚固的外圈和内圈。滚动元件由聚酰胺、钢板或黄铜制成的保持架引导。轴承套圈设计有一个高肩和一个低肩。由于肩部高度不同,安装方法与深沟球轴承不同。尺寸相同的角接触球轴承的可能滚珠数量高于深沟球轴承。与深沟球轴承不同,内圈和外圈上的滚道在轴承轴线方向上相互倾斜。因此,力以规定的接触角(相对于径向平面倾斜)从一个滚道传递到另一个滚道。
当每个轴承位置仅使用一个轴承时,可以考虑使用角接触球轴承。由于轴承具有标准轴承套圈公差,因此不适合直接相邻安装。在这种情况下,应使用通用轴承。
基本设计的单列角接触球轴承 Fr=径向载荷 Fa=轴向载荷 α=标称接触角 |
单列角接触球轴承采用所谓的通用设计制造,旨在成对(成组)直接相邻安装。这些轴承可以成对使用,无需垫片。根据所选的设计,安装的轴承组具有所需的轴向间隙、无间隙或预紧。这使得轴承布置和轴承安装的设计更容易。
如果一个轴承的承载能力不足(轴承组为串联布置)时,使用成套安装的单列角接触球轴承
组合载荷或轴向载荷发生在两个方向上,轴承布置必须具有规定的轴向间隙(轴承设置为O或X,或串联布置)
在串联布置中,接触线彼此平行地延伸。轴向力均匀分布在两个轴承上,但只能由轴承组从一个方向支撑。为了支撑来自相反方向的轴向力以及组合载荷,轴承组总是针对另一个轴承进行调整。
通用轴承, 串联安装 |
在O形布置中,由接触线形成的锥体的顶点指向外侧,即它们相对于轴承轴线分叉,O形布置的轴承组可支撑来自两个方向的轴向力,但只能使用一个轴承。由于大的支撑间距(即接触锥顶点之间的间距),这些轴承布置相对刚性(小的倾斜间隙),也适用于支撑倾斜力矩。
通用轴承,成组安装在O形布置中 O形布置的轴承组 S=接触锥顶点 H=支撑间距 |
在X型布置中,由接触线形成的锥体的顶点指向内部,即它们相对于轴承轴线会聚。同样,这种类型的轴承组支持来自两个方向的轴向力,但也只能使用一个轴承。然而,支撑底座比O形布置中的要小。因此,刚性不如O形排列。此外,它们不太适合支撑倾斜力矩。
通用轴承,成组安装在X形布置中 X排列的轴承组 H=支撑间距 |
单列角接触球轴承可以支持高径向力。如果调整了轴承,也可以使用纯径向载荷。
由于滚道肩部的几何形状和位置,轴向载荷仅从一个方向传递。如果需要这些角接触球轴承来支撑来自两个方向的轴向力,则它们相对于镜像布置中的第二个轴承进行调整。
接触角α是接触线和径向平面所包含的角度,在该角度下,载荷从一个滚道传递到另一个。轴承的轴向承载能力随着α的值而增加,即角度越大,轴承所承受的轴向载荷就越高。因此,角接触球轴承比深沟球轴承更适合支撑更高的轴向力。由于标称接触角α=40°,单列角接触球轴承可以在一侧承受高轴向载荷。
接触角和力流 α=接触角 ①接触线 ②力的流动 |
产品表中的基本动态和静态额定载荷Cr和C0r总是指单个轴承。如果两个尺寸和设计相同的轴承以O或X排列方式紧邻布置,则以下内容将适用于轴承对:
单列角接触球轴承不适合用于补偿角偏差。此外,错位会在轴承中引起内力,这不仅会导致温度升高,还会导致轴承额定寿命缩短。
成套安装的角接触球轴承中的错位会导致滚珠和保持架上的负载增加,尤其是在内部间隙较小和O形布置的情况下,因为角错位是在滚珠和滚道之间的约束下支撑的。这反过来会对轴承的使用寿命产生负面影响。此外,应注意的是,轴承套圈的错位会增加运行噪音。
两侧密封的角接触球轴承均使用优质润滑脂进行润滑,无需重新润滑。
开式轴承和一侧带有密封件的轴承未润滑。这些轴承必须使用机油或润滑脂进行润滑。
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。
后缀为2RS的轴承两侧都有唇形密封。由于其良好的密封作用,适合在多尘、受污染或潮湿的环境中使用。
在轴承未密封的情况下,轴承位置的密封必须由相邻结构进行。密封系统应可靠地防止湿气和污染物进入轴承以及润滑剂从轴承中流出。
产品表中通常显示两种速度,运动极限速度nG、额定热速度及极限速度
极限速度nG是轴承在运动学上允许的速度。即使在有利的安装和操作条件下,未经事先与乔峰轴承协商,也不得超过该值。
产品表中给出的值适用于没有密封件或护罩的轴承的油润滑,也适用于润滑脂润滑(提供润滑油和带有密封件或挡板的轴承)。
对于油脂润滑,在每种情况下都允许产品表中规定值的75%。
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。
对于带有接触密封的轴承,没有根据DIN ISO 15312:2004定义额定转速。因此,在这些轴承的乘积表中仅给出了极限速度nG。
通用设计的角接触球轴承可用于X、O或串联布置。轴承对的热安全运行速度比单个轴承的计算允许运行速度低大约20%。
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。
标准使用黄铜和PA66制成的实心保持架以及钢板保持架
单列角接触球轴承的标准保持架和附加保持架设计由黄铜、聚酰胺或钢制成。其他保持架可通过协议提供。然而,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的值不同。
对于连续高温和操作条件困难的应用,应使用带黄铜或钢板保持架的轴承。
轴承系列 | 聚酰胺PA66制成的实心保持架 | 黄铜制成的实心保持架 | 钢板保持架 | ||
孔编号 | |||||
718 | 06 至 16 | - | - | - | - |
70 | 04 至 08 | - | - | - | - |
72 | ≤20,22 至 26 | - | 21, ≥28 | 00, 03, ≥05 | ≤20,22 |
73 | ≤20,22 至 26 | - | 21, ≥28 | ≥04 | ≤20,22 |
74 | - | 07 至 15 | 05 至 16 | - | 07 至 15 |
通用设计轴承的轴向内部间隙、预紧力的值。轴向内部间隙的值适用于O或X布置中未安装的轴承组,这些轴承组不受载荷和测量力的影响(无弹性变形)。
内径编号 | 轴承副的轴向内部间隙或预紧 | 预紧力 | ||||||
公称尺寸 μm | FVmax N | |||||||
轴承系列 | ||||||||
70.. | 72.. | 73.. | 74.. | 70.. | 72.. | 73.. | 74.. | |
00 | ‒ | –3 | - | - | - | 38 | - | - |
01 | ‒ | –4 | -5 | - | - | 53 | 82 | - |
02 | ‒ | –4 | -5 | - | - | 62 | 99 | - |
03 | ‒ | –4 | -6 | - | - | 77 | 123 | - |
04 | ‒4 | –5 | -6 | -8 | 103 | 103 | 146 | 258 |
05 | ‒4 | –4 | -6 | -8 | 115 | 112 | 200 | 300 |
06 | ‒5 | –5 | -7 | -8 | 141 | 157 | 250 | 365 |
07 | ‒5 | –6 | -7 | -9 | 172 | 208 | 300 | 462 |
08 | ‒5 | –6 | -8 | -10 | 200 | 246 | 385 | 535 |
09 | ‒ | –6 | -9 | -10 | - | 277 | 462 | 600 |
10 | ‒ | –6 | -10 | -10 | - | 288 | 535 | 692 |
11 | ‒ | –7 | -10 | -11 | - | 358 | 600 | 785 |
12 | ‒ | –7 | -10 | -11 | - | 431 | 692 | 877 |
13 | ‒ | –8 | -11 | -12 | - | 492 | 785 | 977 |
14 | ‒ | –8 | -11 | -12 | - | 535 | 877 | 1154 |
15 | ‒ | –8 | -12 | -13 | - | 523 | 977 | 1154 |
16 | ‒ | –8 | -12 | -16 | - | 615 | 1077 | 1385 |
17 | ‒ | –8 | -13 | - | - | 692 | 1154 | - |
18 | ‒ | –9 | -13 | - | - | 815 | 1231 | - |
19 | ‒ | –10 | -14 | - | - | 892 | 1331 | - |
20 | ‒ | –11 | -14 | - | - | 992 | 1485 | - |
21 | ‒ | –11 | -14 | - | - | 1100 | 1538 | - |
22 | ‒ | –12 | -15 | - | - | 1177 | 1723 | - |
24 | ‒ | –12 | -16 | - | - | 1277 | 1923 | - |
26 | ‒ | –12 | -17 | - | - | 1431 | 2115 | - |
28 | ‒ | –12 | -17 | - | - | 1508 | 2308 | - |
30 | ‒ | –13 | -18 | - | - | 1723 | 2500 | - |
32 | ‒ | –13 | -18 | - | - | 1815 | 2769 | - |
34 | ‒ | –14 | -19 | - | - | 2038 | 3115 | - |
内径编号 | 公差 μm | |||||
轴承系列 | ||||||
70.., 72.. | 73.. | 74.. | ||||
公差等级 | ||||||
Normal, 6 | 5 | Normal, 6 | 5 | Normal, 6 | 5 | |
00 至 07 | +8 | +6 | +8 | +6 | +8 | +6 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
08 至 09 | +8 | +6 | +8 | +6 | +12 | +10 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
10 至 11 | +8 | +6 | +12 | +10 | +12 | +10 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
12 至 34 | +12 | +10 | +12 | +10 | +12 | +10 |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
基本设计的角接触球轴承的主要尺寸符合DIN 628-1:2008和ISO 12044:2014。
倒角尺寸的限制尺寸符合DIN 620‑6:2004。
单列角接触球轴承的尺寸和运行精度公差符合ISO 492:2014标准中的公差等级Normal。公差值符合ISO 492。
所有公差等级的通用设计轴承孔的公差均为公差等级5(无特殊后缀)。通用轴承的轴承宽度公差符合ISO 492:2014。
孔径 | 宽度偏差 | ||||
d mm | tΔBs μm | ||||
精度 Normal, 6 | 精度 5 | ||||
over | incl. | U | L | U | L |
- | 50 | 0 | –250 | 0 | –250 |
50 | 80 | 0 | –380 | 0 | –250 |
80 | 120 | 0 | –380 | 0 | –380 |
120 | 180 | 0 | –500 | 0 | –380 |
180 | 315 | 0 | –500 | 0 | –500 |
假设载荷大小和方向不变,在动态载荷下确定轴承尺寸时使用基本额定寿命方程L=(Cr/P)P。在径向轴承中,Fr为纯径向载荷,如果满足此条件,轴承载荷Fr将直接用于P(P=Fr)的额定寿命方程中。
如果不满足此条件,则必须首先为额定寿命计算确定一个恒定的径向力,该力(相对于额定寿命)代表等效载荷,该力被称为等效动载荷P。
P的计算取决于荷载比Fa/Fr和系数1,14。
P | N | 当量动负荷 |
Fr | N | 径向载荷 |
Fa | N | 产生的轴向力。计算Fa时,必须考虑“单个轴承和串联轴承的内部轴向合力Fa计算” |
P | N | 当量动负荷 |
Fr | N | 径向载荷 |
Fa | N | 轴向合力 |
单列角接触球轴承将径向力从一个滚道传递到另一个与轴承轴线倾斜的滚道。如果轴由两个相同或不同尺寸的单列角接触球轴承支撑,则由于滚道的倾斜(α≠0°),轴承a上的径向载荷会导致轴承B上的轴向载荷。轴承B的径向载荷也会对轴承a产生轴向载荷的影响。在计算等效轴承动态载荷P时,必须考虑该内部合力Fa。与外部轴向力Ka对齐的轴承标记为A,相对轴承标记为B。
轴承A承受径向载荷FrA,轴承B承受径向载荷FrB,FrA和FrB作用于轴承的中心压力点(产品表中的尺寸a),并且始终被视为正。
编号 | 负载比 | 外部轴向力 | 合成轴向力Fa 轴承A | 轴承B |
1 | FrA/YA ≤ FrB/YB | Ka ≧ 0 | Fa = Ka + 0.5*FrB/YB | 计算中未考虑Fa |
2 | FrA/YA > FrB/YB | Ka > 0.5*(FrA/YA - FrB/YB) | Fa = Ka + 0.5*FrB/YB | 计算中未考虑Fa |
3 | FrA/YA > FrB/YB | Ka ≤ 0.5*(FrA/YA - FrB/YB) | 计算中未考虑Fa | Fa = 0.5*FrA/YA - Ka |
Fa=内部产生的轴向力,必须用于计算等效动态轴承载荷P。
YA=YB=0.57
调整后的轴承布置 具有两个O形排列的单列角接触球轴承,外力 Ka=作用在轴承上的外部轴向力 FrA=径向载荷,轴承A FrB=径向载荷,轴承B |
调整后的轴承布置 具有两个X形排列的单列角接触球轴承,外力 Ka=作用在轴承上的外部轴向力 FrA=径向载荷,轴承A FrB=径向载荷,轴承B |
单列角接触球轴承用于小齿轮轴的轴承布置。轴承布置应调整为O形。为了计算基本额定寿命,必须确定等效动态轴承载荷P。
小齿轮轴的负载方案 Ka=外轴向力=6.52 kN Kr=外径向力=0.82 kN Kt=切向力=5.88 kN 产生的径向力Fr 轴承A,FrA=7.30 kN 轴承B,FrB=2.20 kN |
轴承A支持外部轴向力Ka。由于这是具有两个单列轴承的调整轴承布置,因此在进行轴承计算时,必须考虑轴承系统中产生的内部轴向力Fa。
编号 | 负载比 | 外部轴向力 | 合成轴向力Fa 轴承A | 轴承B |
2 | FrA/YA > FrB/YB | Ka > 0.5*(FrA/YA - FrB/YB) | Fa = Ka + 0.5*FrB/YB | - |
3 | FrA/YA > FrB/YB | Ka ≤ 0.5*(FrA/YA - FrB/YB) | - | Fa = 0.5*FrA/YA - Ka |
参数:YA=YB=0.57
情况2适用
计算轴承A的内部合成轴向力Fa。
为了计算等效动态轴承载荷P,然后将Fa的计算值用于轴承A,因为Fa/FrA>1,14(8,45 kN/7,30 kN>1,14)。
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) |
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 |
为了在接触之间不发生滑动,深沟球轴承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。
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。可以通过圆柱形阀座表面提供支撑。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)、壳体配合等。
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的单列角接触球轴承,轴座应对应于标准公差等级IT6的最小值,轴承座应符合IT7的最小值;公差等级为6时,轴座应至少对应于IT5,外壳座应对应于IT6。
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 |
轴 | IT6 (IT5) | 点荷载 IT5/2 | 点荷载 IT5/2 | IT4 | ||
外壳 | IT7 (IT6) | 周向载荷 IT5/2 | 周向载荷 IT5/2 | IT5 | ||
外壳 | IT7 (IT6) | 点荷载 IT6/2 | 点荷载 IT6/2 | IT5 | ||
6 | P6 | 轴 | IT5 | 周向载荷 IT3/2 | 周向载荷 IT3/2 | IT3 |
轴 | IT5 | 点荷载 IT4/2 | 点荷载 IT4/2 | IT3 | ||
外壳 | IT6 | 周向载荷 IT4/2 | 周向载荷 IT4/2 | IT4 | ||
外壳 | IT6 | 点荷载 IT5/2 | 点荷载 IT5/2 | IT4 |
IT等级 | 标称尺寸(mm) | ||||||||
over | - | 3 | 6 | 10 | 18 | 30 | 50 | 80 | |
incl. | 3 | 6 | 10 | 18 | 30 | 50 | 80 | 120 | |
数值(μm) | |||||||||
IT3 | 2 | 2,5 | 2,5 | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 | |
IT4 | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | |
IT5 | 4 | 5 | 6 | 8 | 9 | 11 | 13 | 15 | |
IT6 | 6 | 8 | 9 | 11 | 13 | 16 | 19 | 22 | |
IT7 | 10 | 12 | 15 | 18 | 21 | 25 | 30 | 35 |
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。
单列角接触球轴承必须始终与第二个轴承一起使用或作为轴承组使用。如果使用两个单独的单列角接触球轴承,则必须相互调整,直到达到所需的预紧或所需的间隙。
轴承的正确调整对轴承布置的功能和操作可靠性有很大的影响。如果间隙过大,轴承的承载能力将无法充分利用;如果预紧太高,增加的摩擦损失将导致更高的工作温度,这反过来将对轴承的额定寿命产生负面影响。
调整后的轴承布置 带两个单列角接触球轴承 按X排列安装的角接触球轴承 |
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。