TIMKEN專題-如何正確選擇帶座軸承
帶座軸承單元是一種獨立的軸承系統,包含了軸承與基座兩個主體。之所以將軸承座與機械框架分離,一方面可以降低機器框架的加工難度,另一方面也是出于節約成本的需要。除了軸承與基座,帶座軸承單元還包括了密封、鎖緊機構、定位環和潤滑脂等其它部件。
根據內部軸承的不同,帶座軸承單元可分為:帶座球軸承單元(這里不做詳述)與帶座滾子軸承單元,后一種類型內部軸承主要包括了調心滾子軸承和圓錐滾子軸承兩種。
調心滾子軸承普遍應用于一般的工業應用中,它們具備出色的性能和徑向承載能力,同時也具有一定的軸向承載能力。由于能夠應對動態偏心(+/-1.5度),它們被視為帶座滾子軸承中的首選。
圓錐滾子軸承能同時承受徑向與軸向載荷,這種復合載荷常常在大型風扇、螺旋輸送機以及螺旋鉆等設備上出現。在采用立式安裝(往往會帶來較大的軸向荷載)的場合,或剛度要求較高和軸向躥動控制較嚴的應用場合,圓錐滾子軸承是最佳選擇。
分體式還是一體式?
挑選帶座滾子軸承單元時,第一步要決定軸承座的類型,因為這會直接影響總成本與安裝的難易程度。
分體式帶座滾子軸承單元的軸承座、軸承和鎖緊部件等可以拆開,并且內有可替換以及可單獨維護的零部件,這些零部件都是到了現場才進行安裝;而一體式帶座滾子軸承單元,顧名思義,在軸承制造商發貨之初就包含了所有部件。
分體式軸承座采用模塊化設計,能夠降低庫存成本;相同的軸承座可用于不同的軸徑或軸承。此外,分體式軸承座還采用了寬度相同的同心定位環來固定軸承,帶有凹槽的鑄造表面可以輕松定位鉆孔,應用于潤滑、監控系統或者安裝額外的緊固螺栓。
對于直徑超過 125毫米的軸來說,分體式軸承座單元通常是首選。由于尺寸偏大,單元的整體重量使得這些更大的單元更適合分塊管理。分體式軸承座能讓你拆開它們并分塊進行安裝,如果帶座軸承后續需要維護,也只要更換新的軸承和密封即可。
相反,對于直徑不超過 125 毫米的軸來說,一體式軸承座單元是明智之選。這些單元在工廠進行組裝、預潤滑和密封,從貨架上拿下來就能直接安裝在軸上,固定和調整的過程只需15分鐘。相比之下,分體式軸承座單元的安裝通常要耗費80-90 分鐘,并且在很大程度上,需要依賴技術熟練的維修人員來確保所有操作正確無誤。
分體式帶座滾子軸承單元的密封是架在軸上,因而對客戶軸加工的粗糙度等參數有嚴格要求,同時長時間運行也可能對軸造成磨損;而一體式帶座滾子軸承單元的密封則是架在軸承內圈上,軸承內圈外徑有著良好的表面粗糙度和硬度,可在提供優異密封性能的同時避免對軸的破壞。
總而言之,分體式與一體式軸承座各有千秋,究竟選擇哪一種,應視具體的應用情況而定。
在材質上,軸承座最常用的為鑄鐵。鑄鐵軸承座在相對較低的成本下,就能滿足大部分應用要求。然而,當一些沖擊載荷很高或采用非水平(被支撐軸的位置)安裝(斜裝或倒裝)的應用場合需要強度更高的軸承座時,球墨鑄鐵、甚至鑄鋼軸承座則能彌補標準鑄鐵可能發生塑性變形或開裂的不足。球墨鑄鐵能增大強度和抗沖擊性能,而強度更在其上的鑄鋼軸承座,以任何方式安裝都不會降低額定的負荷能力。
密封與潤滑
各種各樣的因素都會縮短帶座滾子軸承單元的使用壽命,其中有兩點首當其沖:1)不恰當的潤滑;2)污染物。有效的密封可以防止磨粒進入軸承內部,同時保證內部有充分的潤滑劑。
可供選擇的密封類型很多,包括通過密封與軸或軸承內圈進行物理接觸的接觸式設計,和不通過物理接觸進行密封的非接觸式設計。在個別情況下還有雙重密封選擇。
常見的密封樣式包括:
• 雙唇密封——最普遍的接觸式密封類型之一,在低速運行時具有良好的耐磨性;
• 三唇密封——接觸式密封,在中/低速運行時防護性能出色;
• V 型密封——采用兩片式接觸設計,適用于高速應用場合或者軸表面粗糙容易導致過早磨損的工況;
• 迷宮密封——高溫、高速環境下首選的非接觸式設計;
• 鐵燧巖密封——以一種難于封擋的鐵礦塵命名,重度污染環境首選的接觸式設計。
密封材料是影響密封壽命的關鍵所在。丁腈橡膠是最常見的密封材料,適用于工業應用場合中的大多數接觸式密封,氟橡膠和聚四氟乙烯則分別適用于高溫和高速工況。
額外的防護(即雙重密封)還包括輔助密封、保護蓋和端蓋,它們可添加至一體式帶座軸承單元上,在多水、多塵和/或多泥漿的應用場合,或者軸承單元內部需要干凈的潤滑脂時,可以考慮采用帶保護蓋的一體式帶座滾子軸承單元。
另外,帶座滾子軸承單元常常還需要再潤滑,以確保軸承性能正常,潤滑劑的更換頻率與添加量視實際的運行情況而定。在有些要求苛刻的應用條件——比如多雜質或直接沖水的環境——下作業時,潤滑的頻率要高出一般需要。
有效的密封和正確的潤滑操作不僅能避免雜質和水進入軸承,同時也能防止潤滑脂外流,從而延長維修間隔,降低成本。帶座滾子軸承單元可根據不同的使用條件,選擇不同的潤滑脂,有的適用于高溫環境,有的則帶有耐磨或防水添加劑。相關的挑選、清理和補充,應當遵照原始設備制造商給出的建議。