产品选型

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圆柱滚子轴承

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  • 双列满装圆柱滚子轴承

单列圆柱滚子轴承

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设计

基本设计

    单列圆柱滚子轴承(→图1)中的滚子,是由在内圈或外圈上的挡边所引导。挡边结合滚子的特殊设计和表面处理,能产生更良好的润滑效果和减少摩擦,因而降低轴承的运行温度。
    其中一个带挡边的套圈是和滚子与保持架组件连在一起,并可与另一个套圈分离。因此便于安装和拆卸。尤其对于某些负荷条件之下,内外圈都需要过盈配合的情况。
    SKF单列圆柱滚子轴承可以承受重径向负荷用于高转速。各种不同设计的轴承,主要的区别在于挡边的布置。以下是最常用的设计(→图2),列在由516页开始的产品表。

NU
     NU型轴承在外圈的两侧带挡边,内圈无挡边(a)。可允许轴相对于轴承座之间在两个方向产生轴向位移。

N
     N型轴承在内圈的两侧带挡边,外圈无挡边(b)。可允许轴相对于轴承座之间在两个方向产生轴向位移。

NJ
     NJ型轴承在外圈的两侧带挡边,内圈一侧带挡边(c)。因此可以在一个方向作轴向定位。

NUP
     NUP型轴承在外圈的两侧带挡边,内圈一侧带挡边和一个可分离的挡圈(d)。可以用作固定端轴承,在两个方向作轴向定位。

角圈
     角圈的代号为HJ,其主要的作用在于对NU和NJ型的圆柱滚子轴承(→图2e和f)提供轴向定位。由于NUP型轴承的内圈较短,加上挡圈并不是固定的。而NU或NJ型轴承可以利用整个内圈的宽度,与轴有更紧密的配合。因此与角圈配合可以取代NUP型轴承并承受更大的负荷。而且一般来说,角圈更便于安装和拆卸。
     SKF角圈由炭铬钢制成,经过硬化和磨削加工。最大的允许端面跳动转符合径向轴承的普通级公差(→表3,125页)。可提供的HJ角圈,其代号和尺寸,参见相关轴承的产品表。

NU+HJ
     NU型轴承与HJ角圈(e)配合使用,可以在一个方向作轴向定位。

NJ+HJ
     NJ型轴承与HJ角圈(f)配合使用,可以在两个方向作轴向定位。

特殊设计
     SKF可以提供一系列不带内圈的NU型圆柱滚子轴承(→图3),前缀为RNU。和不带外圈的N型轴承(→图4),前缀为RNU。这些轴承可应用于在轴上和轴承座内有经过硬化和磨削加工的滚道,作为解决方案(→“在轴上和轴承座内的滚道加工要求”,198页)。例如,由于RNU轴承没有内圈,轴的直径可以加工得更大,提高整个配置的刚性。此外,通过加宽轴上的滚道,轴相对于轴承座的轴向位移也可以有更大的空间。
    SKF还有提供基于标准轴承,但带特殊设计挡边的单列圆柱滚子轴承(→图5)以及非标准尺寸的特制轴承。有关以上轴承的详细信息,请参见“SKF互动工程型录”光盘或www.skf.com网站。


    

圆锥孔轴承
    SKF单列圆柱滚子轴承一般带圆柱孔。但部分尺寸有提供锥度为1:12的圆锥孔轴承(→图6),后缀为K。圆锥孔轴承的径向内部游隙比相应的圆柱孔轴承略大。在订购前,请向SKF查询有否提供。

带止动槽轴承
    部分单列圆柱滚子轴承有提供外圈带止动槽的设计(→图B),后缀为N。由于可以利用止动环将轴承在轴承座中作轴向定位,因此可以简化轴承配置的设计并节省空间。在订购前,请向SKF查询有否提供。
    止动槽和与相关的尺寸符合ISO464:1995标准,此标准内还规定了相应止动环的尺寸。

带定位槽的轴承
    在某些应用中,轴承必需能简单地安装和拆卸,因此外圈与轴承座孔应为间隙配合。为防止外圈在轴承座中转动,部分单列圆柱滚子轴承的外圈带定位槽(→图8):
    ·一个定位槽,后缀N1
    ·两个定位槽,互成180°,后缀N2
    在订购前,请向SKF查询有否提供。
    定位槽的尺寸符合DIN 5412-1:2000标准。
    

 

SKF探索者轴承
    高性能的SKF探索者圆柱滚子轴承在产品表中标有“*”号。SKF探索者轴承源用早前标准轴承的型号,如NU 216E CP。但每个轴承及其包装上都标有“EXPLORER”(探索者)。 

一般资料和数据

尺寸
    SKF单列圆柱滚子轴承的外形尺寸符合ISO 15:1998标准。HJ角圈的尺寸符合ISO 246:1995标准。

公差
    SKF单列圆柱滚子轴承的尺寸精度根据普通级公差标准制造,旋转精度根据P6级公差。
    公差范围符合ISO 492:2002标准,参见125和126页的表3和4。

径向游隙
    SKF标准的单列圆柱滚子轴承为普通组径向游隙,大部分型号能提供较大的C3组游隙。许多型号还可提供更小的C2组游隙或更大的C4组游隙。此外,某些轴承还可提供较窄或偏移的游隙范围。这些特殊游隙可以是标准游隙组别内较窄的范围或者是跨越两个组别的范围。
    非标准的游隙可根据要求提供。
    圆柱孔轴承的径向游隙范围可参见表1。游隙范围符合ISO 5753:1991标准,仅适用于未安装和无测量负荷的轴承。
    所有带标准游隙组和缩窄游隙范围的SKF单列圆柱滚子轴承,其分离组件都是可互换的。

轴向游隙
    可在两个方向作轴向定位的NUP型圆柱滚子轴承,其轴向游隙根据表2。NJ型轴承配合HJ角圈的轴向游隙参见表3。
    表2和表3所列的轴向游隙范围仅供参考。因为在测量轴向游隙时,滚子可能会倾侧,造成轴向游隙的增加。举例如下,增加的范围可能会达到:
    ·2、3和4系列轴承,相当于轴承的径向游隙
    ·22和23系列轴承,相当于轴承径向游隙的三分之二

对中误差
    单列圆柱滚子轴承允许内圈与外圈之间的角度误差仅有几弧分:
    ·10、12、2、3和4系列轴承,4弧分
    ·20、22和23系列轴承,3弧分
    以上的参考值仅适用于浮动端轴承,并且轴和轴承座之间的角度误差保持不变。在某些情况下,也许可以承受更大的角度误差,但是也可能会缩短轴承的工作寿命。有关这些工况,请向SKF查询。
    当轴承用作固定端轴承时,以上的参考值必须减少,因为作用在挡边的负荷不能平均分布,会增加磨损甚至可能造成挡边断裂。
   以上对中误差的参考值并不适用于NUP型和配合HJ角圈的NJ型轴承。

                      表1
圆柱孔圓柱滚子轴承的径向游隙  
 
内径d   径向游隙  C2 普通组   C3   C4   C5  
大于 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大
mm   μm                  
- 24 0 25 20 45 35 60 50 75 65 90
24 30 0 25 20 45 35 60 50 75 70 95
30 40 5 30 25 50 45 70 60 85 80 105
40 50 5 35 30 60 50 80 70 100 95 125
50 65 10 40 40 70 60 90 80 110 110 140
65 80 10 45 40 75 65 100 90 125 130 165
80 100 15 50 50 85 75 110 105 140 155 190
100 120 15 55 50 90 85 125 125 165 180 220
120 140 15 60 60 105 100 145 145 190 200 245
140 160 20 70 70 120 115 165 165 215 225 275
160 180 25 75 75 125 120 170 170 220 250 300
180 200 35 90 90 145 140 195 195 250 275 330
200 225 45 105 105 165 160 220 220 280 305 365
225 250 45 110 110 175 170 235 235 300 330 395
250 280 55 125 125 195 190 260 260 330 370 440
280 315 55 130 130 205 200 275 275 350 410 485
315 355 65 145 145 225 225 305 305 385 455 535
355 400 100 190 190 280 280 370 370 460 510 600
400 450 110 210 210 310 310 410 410 510 565 665
450 500 110 220 220 330 330 440 440 550 625 735
500 560 120 240 240 360 360 480 480 600 690 810
560 630 140 260 260 380 380 500 500 620 780 900
630 710 145 285 285 425 425 565 565 705 865 1005
710 800 150 310 310 470 470 630 630 790 975 1135
800 900 180 350 350 520 520 690 690 860 1095 1265
 
径向游隙的定义参见137页  


 

                  表2
NUP圆柱滾子轴承的轴向游隙  
 
轴承   所属系列轴承的轴向游隙  
  NUP2   NUP3   NUP22   NUP23  
内径 尺寸 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大
mm - μm              
15 02 - - - - - - - -
17 03 37 140 37 140 37 140 47 155
20 04 37 140 37 140 47 155 47 155
25 05 37 140 47 155 47 155 47 155
30 06 37 140 47 155 47 155 47 155
35 07 47 155 47 155 47 155 62 180
40 08 47 155 47 155 47 155 62 180
45 09 47 155 47 155 47 155 62 180
50 10 47 155 47 155 47 155 62 180
55 11 47 155 62 180 47 155 62 180
60 12 47 155 62 180 62 180 87 230
65 13 47 155 62 180 62 180 87 230
70 14 47 155 62 180 62 180 87 230
75 15 47 155 62 180 62 180 87 230
80 16 47 155 62 180 62 180 87 230
85 17 62 180 62 180 62 180 87 230
90 18 62 180 62 180 62 180 87 230
95 19 62 180 62 180 62 180 87 230
100 20 62 180 87 230 87 230 120 315
105 21 62 180 - - - - - -
110 22 62 180 87 230 87 230 120 315
120 24 62 180 87 230 87 230 120 315
130 26 62 180 87 230 87 230 120 315
140 28 62 180 87 230 87 230 120 315
150 30 62 180 - - 87 230 120 315
160 32 87 230 - - - - - -
170 34 87 230 - - - - - -
180 36 87 230 - - - - - -
190 38 87 230 - - - - - -
200 40 87 230 - - - - - -
220 44 95 230 - - - - - -
240 48 95 250 - - - - - -
260 52 95 250 - - - - - -


 

                      表3
NJ+HJ圆柱滚子轴承的轴向游隙  
 
轴承   所属系列轴承的轴向游隙  
  NJ2+HJ2   NJ3+HJ3   NJ4+HJ4   NJ22+HJ22   NJ23+HJ23  
内径 尺寸 最小 最大 最小 最大 最小最大   最小最大   最小 最大
mm - μm                  
15 02 42 165 42 165 - - - - - -
17 03 42 165 42 165 - - 42 165 52 183
20 04 42 165 42 165 - - 52 185 52 183
25 05 42 165 52 185 - - 52 185 52 183
30 06 42 165 52 185 60 200 52 185 52 183
35 07 52 185 52 185 60 200 52 185 72 215
40 08 52 185 52 185 60 200 52 185 72 215
45 09 52 185 52 185 60 200 52 185 72 215
50 10 52 185 52 185 80 235 52 185 72 215
55 11 52 185 72 215 80 235 52 185 72 215
60 12 52 185 72 215 80 235 72 215 102 275
65 13 52 185 72 215 80 235 72 215 102 275
70 14 52 185 72 215 80 235 72 215 102 275
75 15 52 185 72 215 80 235 72 215 102 275
80 16 52 185 72 215 80 235 72 215 102 275
85 17 72 215 72 215 110 290 72 215 102 275
90 18 72 215 72 215 110 290 72 215 102 275
95 19 72 215 72 215 110 290 72 215 102 275
100 20 72 215 102 275 110 290 102 275 140 375
105 21 72 215 102 275 110 290 102 275 140 375
110 22 72 215 102 275 110 290 102 275 140 375
120 24 72 215 102 275 110 310 102 275 140 375
130 26 72 215 102 275 110 310 102 275 140 375
140 28 72 215 102 275 140 385 102 275 140 375
150 30 72 215 102 275 140 385 102 275 140 375
160 32 102 275 102 275 - - 140 375 140 375
170 34 102 275 - - - - 140 375 - -
180 36 102 275 - - - - 140 375 - -
190 38 102 275 - - - - - - - -
200 40 102 275 - - - - - - - -
220 44 110 290 - - - - - - - -
240 48 110 310 - - - - - - - -
260 52 110 310 - - - - - - - -
280 56 110 310 - - - - - - - -



由于这些轴承在内圈和外圈上都有两个挡边,轴向游隙也相对较小,轴承中可能会产生轴向应力。如有疑问,请向SKF查询。

轴向位移
    内圈或外圈无挡边的NU型和N型圆柱滚子轴承,以及内圈有一个挡边的NJ型轴承,可以允许因热膨胀造成轴与轴承座之间有一定的轴向位移(→图9)。由于轴向位移是在轴承内发生,而不是产生在内圈与轴或外圈与轴承座之间。因此当轴承在转动时,摩擦并无增加。内外圈处于正常位置时,其之间允许的轴向位移量s,参见产品表。

工作温度对轴承材料的影响
    SKF圆柱滚子轴承都经过特殊热处理。装有钢或黄铜保持架的轴承,可以在高达+150℃的温度下运行。

保持架
    根据不同的尺寸和设计,SKF单列圆柱滚子轴承使用以下其中一种保持架作为标准,参见→图10SKF标准供应范围的轴承,部分尺寸有多达四种不同的保持架以供选择(→产品表)。
    用于单列圆柱滚子轴承的保持架,包括:
    ·注塑玻璃纤维增强尼龙6,6保持架,滚子引导,后缀P(a)
    ·无硬化的冲压钢保持架,滚子引导,后缀J(b)
    ·一体式窗式机削黄铜保持架,内圈或外圈引导,后缀ML和MP(c)
    ·组合式机削黄铜保持架,滚子引导,后缀M;或外圈引导,后缀MA,或内圈引导,后缀MB(d)

 注:
    装有尼龙保持架的单列圆柱滚子轴承可以在+120℃下持续运行。保持架的特性不受用于一般滚动轴承的润滑剂的影响,但某些合成油或以合成油为基油的润滑脂和含有大量EP添加剂的润滑剂在高温应用时除外。
    在持续高温或恶劣条件下的工况,建议使用装有冲压钢保持架或机削黄铜保持架的轴承。对于应用在以氨或氟利昂的代用品作为冷冻剂的设备,在70℃以下的工作温度,可以使用带尼龙保持架的轴承。在更高的工作温度下,则应使用带机削黄铜或机削钢保持架。
    有关保持架的抗温能力和应用工况等详细信息,参见从140页开始的“保持架材料”一节。

额定转速
    在114页“极限转速”一节中有提及过,极限转速是根据一定的准则来确定的,包括保持架形状的稳定性和强度。产品表中所列的极限转速,其值仅适用于带标准保持架的轴承。带其它保持架轴承的极限转速,可以用表4给出的换算系数来估算。

最小负荷
    为使轴承获得良好运行,单列圆柱滚子轴承像所有的球轴承和滚子轴承一样,必须承受一定的最小负荷,允其是在髙速或高加速度,又或在负荷方向快速改变下工作。在这些工况下,滚子和保持架的惯性力以及润滑剂内的摩擦将对轴承的滚动产生不良影响,在滚子和滚道之间可能会产生对轴承具损害性的滑动运动。
    单列圆柱滚子轴承所需的最小负荷可用以下公式估算:

式中

Frm=最小径向负荷,kN

kr=最小负荷系数

(→产品表)

n=转速,r/min

nr=参考转速(→产品表),r/min

dm=轴承平均直径

=0,5(d+D),mm

在低温状态下起动或润滑剂粘度很高的情况下,可能需要更大的最小负荷。轴承支撑的重量,加上外力,通常己超过所需的最小负荷。若尚未能达到最小负荷,该轴承必须施以额外的径向负荷。

 

      表4
极限转速换算系数  
轴承使用的
标准保持架
其它保持架
P,J,M,MR
MA,MB ML,MP
P,J,M,MR 1 1,3 1,5
MA,MB 0,75 1 1,2
ML,MP 0,65 0,85 1

轴向动负荷承载能力
    内外圈带挡边的轴承,除了能承受径向负荷之外,还可承受一定的轴向负荷。其轴向负荷承载能力主要取决于滚子端面与挡边的接触面能承受多大的负荷。其它对轴向负载能力有较大影响的因素,包括润滑条件、工作温度和轴承散热的情况。
    根据以下假设的条件,可以计算足够精确的允许轴向负荷

式中

Fap=最大允许轴向负荷,kN

C0=基本额定静负荷,kN

Fr=实际径向轴承负荷,kN

n=转速,r/min

d=轴承内径,mm

D=轴承外径,mm

k1=系数

 油润滑时为1,5

 脂润滑时为1,0

k2=系数

 油润滑时为0,15

 脂润滑时为0,1

以上公式是基于一般的轴承工作条件:

·轴承工作温度与环境温度相差60℃

·轴承热损失为0,5mW/mm2℃;根据轴承外圈的表面面积(πDB);

·粘度比k=2

在脂润滑的情况下,计算时应使用润滑脂基油的粘度。如果小于2,会因摩擦的增加而造成更多磨损。这些影响在低转速下会减少,例如使用含抗磨(AW)和极压(EP)添加剂的润滑油。

当轴承是以脂润滑,以及轴向负荷长时间的作用下,应使用在该工作温度下有较好淅油特性的润滑脂(>3%根据DIN 51 817)。并建议更频繁的进行补充润滑。

使用以上热平衡公式计算的允许轴向负荷Fap,仅适用于在轴向负荷是固定且持续作用,以及滚子端面与挡边的接触面有足够润滑的条件下。对于短时间作用的轴向负荷,可将该值乘以2;如果承受的是轴向冲击负荷,则可将该值乘以3,但必须在挡边的承受能力之内。

为防挡边断裂,作用在轴承上的固定轴向负荷Fa,绝不可大于以下数值:

·2系列轴承,不可大于0,0045 D1,5

·其它系列轴承,不可大于0,0023 D1,7

对于短时间或偶尔作用的轴向负荷,Fa绝不可大于以下数值:

·2系列轴承,不可大于0,0013 D1,5

·其它系列轴承,不可大于0,007 D1,7

式中

Fa=固定或偶尔作用的轴向负荷,kN

D=轴承外径,mm

当单列圆柱滚子轴承承受很大的轴向负荷时,要使挡边承受均匀的负荷且达到一定的旋转精度,挡肩的尺寸和轴向跳动必须能满足一定的要求。有关轴向跳动,可参见194页的“轴承配合面和挡肩的加工精度”一节。对于轴肩或孔肩的直径,在内圈无挡边的一侧,SKF建议的高度为挡边高度的一半(→图11)。在内圈带挡边的一侧,可以使用下公式来计算轴肩的直径:

das=0,5(d1+F)

式中

das=轴肩直径,mm

d1=内圈挡边直径,mm

F=内圈滚道直径,mm

当内圈与外圈之间的角度误差超过1弧分时,在挡边上承受负荷的情况会有很大的改变。以上参考值内的安全系数可能不适用。碰到这种情况时,请向SKF査询。

当量动负荷

对于承受动负荷的圆柱滚子轴承,当用作浮动端轴承时

P=Fr

如果轴承的内外圈都带挡边,并用作一个方向或两个方向的轴向定位,可使用下公式

P=Fr   当Fa/Fr≤e

P=0,92Fr+YFa  当Fa/Fr>e式中

e=极限值

 =10、2、3和4系列轴承为0,2

 =其它系列轴承为0,3

Y=轴向负荷系数

 =10、2、3和4系列轴承为0,6

 =其它系列轴承为0,4

由于承受轴向负荷的圆柱滚子轴承,必须要同时承受径向负荷才可达到理想的运行效果,但轴向负荷与径向负荷的比Fa/Fr不可大于0,5。

当量静负荷

对于承受静负荷的圆拄滚子轴承

P0=Fr

补充代号

用于SKF单列圆柱滚子轴承的后缀的含义如下:

CN     普通组径向游隙;通常仅用于与以下字母组合来表示较窄或偏移的游隙范围

          H 缩窄的游隙范围,相当于原来游隙范围的上半部分

          L缩窄的游隙范围,相当于原来游隙范围的下半部分

          R缩窄的游隙范围,符合在ISO 5753:1981中“配对套圈”的标准。

          以上字母同时适用于与以下的游隙组别组合成对应的意义:C2、C3和C4

C2      径向游隙小于普通组

C3      径向游隙大于普通组

C4      径向游隙大于C3

C5      径向游隙大于C4

EC      优化的内部设计,装有更多和/或更大的滚子,经改良的滚子端面与挡边的接触

HA3      表面硬化的内圈

HB1      贝氏体硬化的内圈和外圈

HN1      表面经过特殊热处理的内圈和外圈

J         冲压钢保持架,滚子引导,不经过硬化

K         圆锥孔,锥度1:12

M        组合式机削黄铜保持架,滚子引导

MA      组合式机削黄铜保持架,外圈引导

MB      组合式机削黄铜保持架,内圈引导

ML      窗式黄铜保持架,一体式,车削加工成形,内圈或外圈引导

MP      窗式黄铜保持架,一体式,开口经铣工、铰工或钻工成形,内圈或外圈引导

MR      窗口式黄铜保持架,一体式,车削加工成形,滚子引导

N         外圈带止动槽

NR       外圈带止动槽和止动环

N1       外圈带一个定位槽

N2     外圈带两个互成180°定位槽

P    注塑玻璃纤维增强尼龙6,6保持架,滚子引导

PH    注塑聚醚醚酮(PEEK)保持架,滚子引导

PHA  注塑聚醚醚酮(PEEK)保持架,外圈引导

S1     特殊热处理,轴承套圈在+200℃以下保持尺寸稳定

S2     特殊热处理,轴承套圈在+250℃以下保持尺寸稳定

VA301 铁路牵引电机用轴承

VA305 VA301+经过特殊的检验程序

VA3091  VA301+VL0241

VA350 铁路轴箱用轴承

VA820 铁路轴箱用轴承,符合EN 12080:1998类别1标准

VC025 滚道经过特殊处理,有较高的抗磨损能力,用于极度污染的环境

VL0241  外圈外表面带氧化铝涂层,绝缘能力高达1000VDC

VL2071  内圈外表面带氧化铝涂层,绝缘能力高达1000VDC

VQ015   内圈带凸弧形滚道,能允许较大的对中误差