承轴向游隙径向游隙的选择、测量和使用原则
时间：2010-12-20
| 轴承轴向游隙径向游隙的选择、测量和使用原则(三泰轴承游隙知识综合汇集) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 所谓轴承游隙，即指轴承在未安装于轴或轴承箱时，将其内圈或外圈的一方固定，然后使未被固定的一方做径向或轴向移动时的移动量。根据移动方向，可分为径向游隙和轴向游隙。 运转时的游隙（称做工作游隙）的大小对轴承的滚动疲劳寿命、温升、噪声、振动等性能有影响。 测量轴承的游隙时，为所谓轴承游隙，即指轴承在未安装于轴或轴承箱时，将其内圈或外圈的一方固定，然后使未被固定的一方做径向或轴向移动时的移动量。根据移动方向，可分为径向游隙和轴向游隙。 运转时的游隙（称做工作游隙）的大小对轴承的滚动疲劳寿命、温升、噪声、振动等性能有影响。 测量轴承的游隙时，为得到稳定的测量值，一般对轴承施加规定的测量负荷。 因此，所得到的测量值比真正的游隙（称做理论游隙）大，即增加了测量负荷产生的弹性变形量。 但对于滚子轴承来说，由于该弹性变形量较小，可以忽略不计。 安装前轴承的内部游隙一般用理论游隙表示。 游隙的选择 从理论游隙减去轴承安装在轴上或外壳内时因过盈配合产生的套圈的膨胀量或收缩后的游隙称做“安装游隙”。 在安装游隙上加减因轴承内部温差产生的尺寸变动量后的游隙称做“有效游隙”。 轴承安装有机械上承受一定的负荷放置时的游隙，即有效游隙加上轴承负荷产生的弹性变形量后的以便称做“工作游隙”。 当工作游隙为微负值时，轴承的疲劳寿命最长但随着负游隙的增大疲劳寿命同显著下降。因此，选择轴承的游隙时，一般使工作游隙为零或略为正为宜。 另外，需提高轴承的刚性或需降低噪声时，工作游隙要进一步取负值，而在轴承温升剧烈时，工作游隙则要进一步取正值等等，还必须根据使用条件做具体分析。 滚动轴承的游隙的概念 一、原始游隙 轴承安装前自由状态时的游隙。原始游隙是由制造厂加工、装配所确定的。 二、安装游隙 也叫配合游隙，是轴承与轴及轴承座安装完毕而尚未工作时的游隙。由于过盈安装，或使内圈增大，或使外圈缩小，或二者兼而有之，均使安装游隙比原始游隙小。 三、工作游隙 轴承在工作状态时的游隙，工作时内圈温升最大，热膨胀最大，使轴承游隙减小；同时，由于负荷的作用，滚动体与滚道接触处产生弹性变形，使轴承游隙增大。轴承工作游隙比安装游隙大还是小，取决于这两种因素的综合作用。 有些滚动轴承不能调整游隙，更不能拆卸，这些轴承有六种型号，即0000型至5000型；有些滚动轴承可以调整游隙，但不能拆卸，有6000型（角接触轴承）及内圈锥孔的1000型、2000型和3000型三泰滚动轴承，这些类型滚动轴承的安装游隙，经调整后将比原始游隙更小；另外，有些轴承可以拆卸，更可以调整游隙，有7000型（圆锥滚子轴承）、8000型（推力球轴承）和9000型（推力滚子轴承）三种，这三种轴承不存在原始游隙；6000型和7000型滚动轴承，径向游隙被调小，轴向游隙也随之变小，反之亦然，而8000型和9000型滚动轴承，只有轴向游隙有实际意义。 合适的安装游隙有助于轴承的正常工作。游隙过小，滚动轴承温度升高，无法正常工作，以至滚动体卡死；游隙过大，设备振动大，滚动轴承噪声大。 径向游隙的检查方法如下： 1、用塞尺检查，确认三泰滚动轴承最大负荷部位，在与其成180°的滚动体与外（内）圈之间塞入塞尺，松紧相宜的塞尺厚度即为轴承径向游隙。这种方法广泛应用于调心轴承和圆柱滚子轴承。 （2）用千分表检查，用撬杠窜动轴使轴在两个极端位置时，千分表读数的差值即为轴承的轴向游隙。但加于撬杠的力不能过大，否则壳体发生弹性变形，即使变形很小，也影响所测轴向游隙的准确性。
由于联轴器齿轮与振动轴连接较紧(过盈配合)，且法兰盘内的空间较小，拆卸联轴器齿轮比较困难。为此，我们设计了一种专用拆卸工具，既简单又方便、实用。联轴器本身的故障而需要拆卸，先要对联轴器整体做认真细致的检查(尤其对于已经有损伤的联轴器)，应查明故障的原因。在联轴器拆卸前，要对联轴器各零部件之间互相配合的位置作一些记号，以作复装时的参考。用于高转速机器的联轴器，其联接螺栓经过称重，标记必须清楚，不能搞错。 机器在运转中，一般主轴或传动轴的温度高于相邻零件的温度，因而轴将热涨伸长。为了保持轴的转动灵活，在支承结构设计中，在满足轴向定位精度要求的同时，还要考虑轴受热自由伸缩的要求。轴向定位和轴向伸缩的方式是相对应的。调整轴承游隙是为了控制轴的运转精度。轴的轴向位置调整是为了满足某些啮合传动的特殊要求。例如：在蜗杆传动中，蜗杆轴线必须落在蜗轮的中间平面内以保证其正确啮合，因而要求蜗轮轴能在轴向调整其位置。在锥齿轮传动中，两个锥齿轮的节圆锥锥顶点必须重合，因而要求两个锥齿轮轴都能轴向调整。 高速轴承的配合和游隙由于高速轴承既要按高精度轴承要求，又要按高温轴承要求，所以在考虑其配合和游隙时，要顾及下面两点：由常温升至高温时的尺寸变化和硬度变化；高速下离心力所引起的力系变化和形状变化。总之，在高速、高温的条件下，从配合和游隙的选择上要力求保持轴承的精度和工作性能，这是有难度的。 为了保证联轴器安装后的滚道变形小，过盈配合的过盈量不能取得太大，而高速下的离心力和高温下的热膨胀，或是抵销配合表面的法向压力。或是使配合面松弛，因此过盈量必须在考虑上述两种因素的前提下审慎地加以计算，在常温常速下有效的过盈量对于高速轴承可能是无效的。
滚动轴承能否发挥其正常功能绝大的程度是取决于能否达到合适的工作游隙。工作游隙是由安装前的原始径 向游隙所选择的公差配合和温度的影响所决定。
滚动轴承的原始径向游隙为：在安装之前不受径向力下内圈相对于外圈沿径向从一个极端位置到另一极端位置 的移动量。 RTL滚针轴承和圆柱滚子轴承的正常原始径向游隙C0是这样选择的，即根据尺寸表前的技术注解或前面所推荐的 轴和轴承座的公差极限及在正常的运转条件下可以达到正常功能的工作游隙。 在其它的装配条件和运转条件下，如轴承套圈的过盈配合，特殊的轴承温度等，所需的轴承原始径向游隙则与 正常的游隙不同。原始径向游隙与正常游隙不同的三泰向心轴承，可利用表28所列的补充代号予以标明。 此补充代号（除C0以外）是加在轴承代号之后，或者与精度等级补充代号相组合。 表29中给出了各组轴承游隙的数值。RTL所提供的无内圈滚针轴承，其内接圆直径的公差带为F6。 原始径向游隙为C2仅用于极特殊的情况，即较重的交变负荷和低速运转或作摆动的场合。在这种情况下预期有 较大的热量产生，因此建议在轴承运转期间应对轴承进行监控。 轴承原始径向游隙为C3和C4是用于套圈选用过盈配合的场合或内圈和外圈之间温度梯度较大时，特别是在使用 大轴承的情况下。 表28 原始径向游隙代号
表29 三泰滚针轴承和圆柱滚子轴承的原始径向游隙
轴承的工作游隙定义为：在安装后，无负荷下轴沿径向相对于轴承外圈的移动量，工作游隙是原始径向游隙减 去由于过盈配合和热膨胀而引起的游隙变化量ΔS（以μm为单位）。 ΔS=ΔSP+ΔST .............................(44) 由于过盈配合引起的游隙减小量ΔSP可由公式（45）计算，由于热膨胀引起的游隙减小量ΔST可由公式（46） 计算。使用公式（46）时应注意其正负符号。 l 正常工作游隙 如果在正常工作负荷条件下，带内圈的轴承与选用表14和表15的公差带的轴承座和轴相配合，或者对无内圈的 轴承，选用表16的公差带的轴，则原始径向游隙为C0的轴承一般可以得到正常的工作游隙。 l 比正常工作游隙小的工作游隙 对滚动轴承来说，较小的工作游隙仅能用于特殊的场合，例如精密机床、测量仪器设备或随交变负荷的场合。 l 比正常工作游隙大的工作游隙 有较大工作游隙的轴承主要用于相对倾斜和轴弯曲的场合。 配合对工作游隙的影响 由过盈配合引起的原始径向游隙减小量ΔSP(μm)是由于内圈膨胀量Δd和外圈收缩量ΔD引起的。 ΔSP=Δd +ΔD ...............................(45) 根据经验显示，理论上决定相配合零件的过盈量可以有两种方法：一种是取其平均偏差，另一种方法是取靠近加 工面的偏差极限值，再加减公差带值的三分之一。其中必须再减去装配时表面间互相挤平的数值。尺寸变化的平均值 可由表30查出。 对薄壁轴承座和轻金属轴承座，其有效过盈量无法可靠地计算出来；在这种情况下，建议由安装试验来决定原始 径向游隙的减少量。 温度对工作游隙的影响 当轴承内圈和外圈之间有较大温度梯度时，会使轴承工作游隙有相当大的变化。有时会因此而影响轴承的正常功 能。如取钢的热膨胀系数为α＝0.000011（K-1),内圈和外圈之间的温度差为Δ ，则径向游隙变化量为ΔST(μm)为： ΔST≈0.11.dM.Δ .........................(46) 内圈和外圈之间的温差Δ 可以使工作游隙减小或增大，因此在用公式（46）中的Δ 时必须注意其正负符号。 如果内圈温度比外圈温度高，Δ 取正值。如果外圈温度比内圈温度高，Δ 应取负值。 表30 由过盈配合引起的直径变动量
轴承的最佳有效游隙 滚动轴承的额定载荷也是轴承游隙的函数，三泰轴承产品样本中给出的额定载荷值，是在有效游隙为零时的数值。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 深沟球轴承径向游隙（μm）
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(1） 尽可能采用专用仪器测量法；
（2） 采用手推法测量要求测量者有较高的测量技能。此法测量误差较大，尤其是游隙处于边缘状态时，容易引起误差，此时，应以仪器测量为准；
（3） 塞尺测量时，应按标准的规定操作，不得使用滚子从塞尺上滚压过去的方法测量;
（4） 测量过程中,应保证球落入沟底;闭型轴承在封闭前测量;采用有荷仪器时,测值还应减去载荷引起的游隙增加量。
（5） 对于多列轴承，要求每列游隙合格，取各列游隙的算术平均值作为轴承的径向游隙。
什么是配套径向游隙？ 这是生产企业内部使用的一个专用名词。一般情况下，角接触球轴承在使用状态下是不存在什么径向游隙的，但为了装配的方便，产品图样的设计者在产品总图上给出了相当于轴承在径向接触时的理论径向游隙。应当指出：配套径向游隙并不是供检查游隙时使用的。
锥孔调心滚子轴承径向游隙及安装使用说明滚动轴承游隙的调整和预紧工艺，是提高轴承旋转精度和承载能力、降低传动系统振动和噪声的有效手段。装配工作中应弄清概念，明确轴承装配的技术要求，同时还要兼顾轴承温升的控制和保持良好的润滑，对此工艺方法正确加以运用，能够保证滚动轴承装配的质量。
滚动轴承的装配是钳工装配和修理工作中经常要做的一项操作，而滚动轴承游隙的调整和预紧是滚动轴承装配工作的一个重要环节。准确把握游隙调整和预紧的工艺概念，并且在装配工作中正确地运用这种工艺方法，是轴承装配工作质量的保证。
滚动轴承的游隙是指在一个套圈固定的情况下，另一个套圈沿径向或轴向的最大活动量，故游隙又分为径向游隙和轴向游隙两种。
滚动轴承装配时，其游隙不能太大，也不能太小。游隙太大，会造成同时承受载荷的滚动体的数量减少，使单个滚动体的载荷增大，从而降低轴承的旋转精度，减少使用寿命；游隙太小，会使摩擦力增大，产生的热量增加，加剧磨损，同样能使轴承的使用寿命减少。因此，许多轴承在装配时都要严格控制和调整游隙。
预紧就是轴承在装配时，给轴承的内圈或外圈一个轴向力，以消除轴承游隙，并使滚动体与内、外圈接触处产生初变形。预紧能提高轴承在工作状态下的刚度和旋转精度。对于承受载荷较大，旋转精度要求较高的轴承，大都是在无游隙甚至有少量过盈的状态下工作的，这种情况下就需要在装配时对轴承进行预紧。
游隙的调整和预紧通常都是采用使轴承的内圈对外圈作适当的轴向相对位移的方法来完成的。