A 带座轴承 将轴承与安装座集成为一体,并固定于机架或支撑结构上。常见结构包括立式座、法兰座和张紧座。根据设计不同,该组件还可配置密封件、轴锁紧元件及润滑脂嘴。

选择合适的带座轴承,不能仅按内径与轴径匹配来确定。整套组件必须同时满足载荷、转速、轴向定位、环境条件、安装及维护要求。

本指南将逐步说明如何评估这些因素,核实所选部件的极限条件,并在订购前编制完整的技术规格。

运行要求与工况条件

步骤1:明确运行要求

首先应完整记录应用工况。这些参数是选定轴承、座体、密封、润滑方式及轴锁紧方案的基础。

  • 载荷:确定作用于各轴承支撑点的径向载荷和轴向载荷,并计入皮带或链条载荷、悬臂载荷、冲击载荷以及载荷方向变化。不要默认两个支撑点平均分担载荷。

  • 转速与运动形式:记录正常转速和最高转速、启停频率、加速度、换向运行以及任何往复摆动运动。

  • 工作循环:明确每日运行小时数、连续或间歇运行方式,以及不同载荷和转速下的持续时间。

  • 温度:明确环境温度、预期轴承工作温度,以及来自邻近设备的传热影响。

  • 环境:说明是否暴露于粉尘、水、冲洗工况、化学介质、湿度及腐蚀环境中。

  • 轴与安装:记录轴尺寸、可用安装空间、支撑间距,以及安装和维护的可达性。

  • 可靠性:明确所需工作寿命、可接受停机时间、检查周期以及维护策略。

对于尚不明确的运行数据,应记录相关假设,并识别在最终选型前需要进一步确认的工况条件。

轴承布置与带座轴承类型

轴承布置必须能够对轴提供径向支撑,并实现所需的轴向定位。

在常见的固定端/自由端布置中,其中一个支撑点负责轴向定位并承受相应的轴向载荷;另一支撑点则承受径向载荷,同时允许因热膨胀或尺寸变化所需的轴向位移。

固定端可根据设备结构布置在任一端。在自由端,应通过适当的轴承结构、经认可的滑动界面或专门设计的膨胀补偿结构来容纳轴向位移。

请核对所需位移与可用行程是否匹配。若对热膨胀加以限制,可能会在轴承系统中引入非预期的轴向力。

双支撑轴承布置

对于采用双轴承支撑的轴设计,通常可选用以下几种轴承布置方案:

球轴承和滚子轴承单元(带座轴承)

这类单元因结构简洁、使用方便而广受青睐:

  • 每个轴承支点所需零件很少,通常只需要一个轴承单元和若干安装螺栓。

  • 产品出厂时已完成预润滑,可直接安装使用。

  • 在普通商用轴上安装十分简便,并可采用紧定螺钉等便捷的锁紧方式。

带轴承座组件

此类方案对特定性能要求和运行环境具有更高的适配性:

  • 可提供多种轴承类型和规格选择。

  • 轴承座密封结构选择范围广泛。

  • 同时支持脂润滑和油润滑系统。

  • 既适用于普通商用轴,也兼容阶梯轴结构。

剖分式轴承单元

全剖分式轴承单元可在现有轴上完成轴承及相关剖分部件的装配。当联轴器、传动部件或轴本体拆卸困难时,此类结构可显著简化更换作业。

剖分式轴承单元不应与内置非剖分轴承的剖分式轴承座相混淆。剖分式轴承座便于检查与维护,但并不意味着轴承本体可以绕轴剖开。

应确认哪些部件采用剖分设计,并核实所选产品可提供的轴承类型、载荷额定值、密封方案以及固定端或自由端配置。

轴承座类型

枕式轴承座、法兰式轴承座或调心式轴承座均可满足您的应用需求。

定置支承或非定置支承

应根据所需的轴向载荷传递路径和轴的位移情况,选择定置与非定置支承方案。不能因为轴承单元能够补偿角度不对中,就默认其具备轴向自由位移能力。

对于带座球轴承单元,应确认所选结构是否具备补偿热伸长或轴向窜动的能力;若不具备,则必须在系统其他部位满足所需的轴向位移。

不对中补偿

应区分初始安装不对中与运行过程中因轴挠曲或结构位移而变化的不对中。

许多带外球面座的带座球轴承单元,可通过球面外圈配合面补偿初始角度偏差,但这并不意味着其适用于持续性的动态不对中。

应核查整个总成的允许不对中量,包括轴承、轴承座、密封件和端盖在内。若轴挠曲较大,应选用专门适用于该工况的轴承配置。

静态不对中动态不对中

带座轴承尺寸

选择内径尺寸与轴承配置

可先依据轴径筛选可选内径尺寸,再逐一确认是否满足应用要求。仅凭内径尺寸,无法判断承载能力、转速适应性或环境适用性。

对于完整的带座轴承单元,应同时核查内置轴承、轴承座尺寸、轴锁紧方式、密封件以及安装接口。

对于轴承与轴承座分别选型的方案,应确认尺寸匹配性和功能兼容性。常见剖分式座轴承结构可采用调心球轴承、调心滚子轴承或 CARB 圆环滚子轴承;其他轴承座结构也可能适用于不同类型的轴承。

选型时还应将所需的紧定套、定位环、密封件、端盖及紧固部件一并纳入。

核算额定动寿命与静载荷能力

在载荷和转速恒定的条件下,基本额定寿命可按运行小时数计算如下:

L10h = [10^6 / (60 × n)] × (C / P)^p

其中:

  • L10h = 基本额定寿命,单位为运行小时

  • C = 基本额定动载荷

  • P = 当量动载荷

  • n = 转速,单位 r/min

  • p = 对于球轴承为 3;对于滚子轴承为 10/3

C 和 P 应采用一致的单位。P 的确定应依据所选轴承适用的计算方法和载荷系数;其数值不一定等于径向载荷。

基本额定寿命对应于疲劳寿命:在相同工况下,足够大数量、表面相同的轴承中,预计有 90% 的轴承能够达到或超过这一寿命。该指标并不保证单个轴承寿命,也不保证整个安装单元的服役寿命。

当载荷或转速存在变化时,应采用适当的工况循环计算方法。同时,还必须评估润滑、污染、安装及其他运行条件。

静载荷能力应单独校核,计算式如下:

s0 = C0 / P0

其中,s0 为静安全系数,C0 为基本额定静载荷,P0 为当量静载荷。所需安全系数应结合实际工况,并依据制造商建议进行选取。

最后,还应分别校核轴承座强度、安装螺栓以及轴的锁紧能力。轴承寿命计算结果满足要求,并不意味着这些部件的承载能力同样满足要求。

设定所需寿命目标

应结合设备运行计划、可靠性要求、维护策略以及失效后果,确定所需额定寿命。

公开发布的各类设备寿命范围可用于初步选型,但不能替代具体应用要求。应明确所引用的目标是计算所得的轴承疲劳寿命、润滑脂寿命、维护周期,还是预期设备服役寿命。

校核允许工作转速

应校核完整安装轴承配置的允许转速。限制因素可能来自轴承本体、密封、润滑剂、轴公差、锁紧方式或热条件。

应以实际配置对应的产品数据为准,而不应仅依据轴承本身的转速额定值。还需确认公开转速极限是否要求特定的轴公差、载荷条件或润滑方式。

对于长期接近允许极限运行的工况,应与供应商共同评估发热与散热情况。每当密封、润滑剂或锁紧结构发生变化时,都应重新校核转速适用性。

确定润滑与补脂要求

润滑剂的选择应综合考虑轴承载荷、转速、工作温度、污染状况以及与密封件的相容性。脂润滑在带座轴承应用中较为常见,而适当的轴承座结构也可采用油润滑。

许多成品轴承单元出厂时已预填润滑脂,但所供润滑剂及加脂量必须符合具体应用要求。

应确认所选产品是可补脂型,还是设计为免补脂运行。对于可补脂单元,需核实润滑脂规格、加脂量、补脂周期、润滑脂供给路径,以及在需要时排出多余润滑脂的通道。

更换润滑脂前,应确认其与现有润滑剂的相容性,并遵循供应商的切换说明。应避免过量加脂,否则会导致运行温度升高,并影响密封性能。

采用油润滑时,应确认轴承座、密封、油位或循环系统以及泄漏控制措施均适用于预定布置形式。

轴承座设计

轴承座类型

应用最广泛的结构为立式座(plummer block)轴承座,可采用两个或四个安装螺栓固定。 立式座球轴承单元 也提供带螺纹安装孔的型号,便于配合连接螺栓安装。

 立式座球轴承单元

法兰式轴承座 有多种结构形式可供选择,包括圆形、椭圆形、方形和三角形设计。对于球轴承单元,还可选三螺栓支架式法兰。

法兰式轴承座

另一类常见形式为紧定式轴承座。此类轴承座通常安装于张紧架中,其结构会根据调节螺杆的布置方式而有所不同。

紧定式球轴承单元

轴承座材料与防腐保护

应根据载荷、冲击、温度、腐蚀环境暴露情况以及清洗要求选择轴承座材料。

灰铸铁在一般工业应用中较为常见。根据产品系列和运行条件,也可选用球墨铸铁、铸钢、冲压钢、不锈钢或复合材料。

应核实具体产品所规定的防腐等级。仅经过涂装或电镀处理的轴承座,不能直接视为适用于冲洗环境、化学介质暴露或户外工况。

只有在所选轴承座已有明确文件依据时,方可引用涂层体系或防腐等级。同时还应评估轴承内圈组件、锁紧件、紧固件、密封件和端盖,因为仅有轴承座本体的防护,并不能代表整套单元的耐腐蚀性能。

轴承座强度与安装面

请根据实际载荷方向和安装姿态核实轴承座的许用载荷。切勿将轴承的额定动载荷等同于整个已安装组件的允许载荷。

应检查轴承座、安装螺栓、螺纹连接件、支撑结构,以及适用时的剖分式轴承座上盖螺栓,并按规定选用螺栓强度等级和拧紧力矩。

安装表面必须满足产品对平面度、刚度和表面粗糙度的要求。若支撑面不平整或刚度不足,紧固螺栓时可能使轴承座产生变形,并影响轴承对中及载荷分布。

应在运行前纠正基础和对中问题。切勿依靠拧紧螺栓将已变形的轴承座或支撑结构强行拉正。

轴固定方式

带座轴承或装入轴承座的轴承可采用多种方式与轴固定,现有多种锁紧方案可供选择。进行选型时,至少应综合考虑以下因素。

轴设计

光轴是一种经济性较高的方案,可采用普通精度轴,公差等级达到 h9 或更高。所有带座轴承和轴承座均可与光轴配套使用。

光轴

阶梯轴需要机加工,但可实现更精确的轴向定位,并提高轴向承载能力。

阶梯轴上固定轴承的常用方式是采用圆柱形轴承座。通过轴与轴承内圈形成过盈配合,再使用锁紧螺母对轴承进行轴向固定。

阶梯轴

便于安装

当轴与轴承内圈之间留有较小间隙时,轴承的安装通常更为容易。

利用该间隙的锁紧方式包括:球轴承单元采用紧定螺钉锁紧,滚子轴承单元采用带锁紧套的紧定螺钉锁紧。另一种方案是偏心锁紧套,适用于球轴承单元。

但这一小间隙也可能导致轴与内圈轴线之间产生轻微偏差,从而降低带座轴承的极限转速,或引发振动。

此外,在该结构下承受实际载荷时,可能需要更严格的轴公差。

转速与振动

为最大限度提升带座轴承的转速性能并将振动降至最低,应选用同心锁紧方式。

这样可确保轴与轴承内圈的轴线保持一致。

可在轴与轴承之间采用紧定套实现同心锁紧。该方案适用于带座球轴承单元或装配轴承的轴承座。

此外,还可采用 SKF ConCentra 锁紧技术,该技术适用于球轴承单元和滚子轴承单元。第三种方案为圆柱形轴承座,适用于带轴承的轴承座或剖分式轴承单元。

锁紧机构的最大轴向载荷

允许轴向载荷会因所采用的锁紧方式不同而有所差异。

密封

有效密封可显著延长轴承的使用寿命,其作用在于保持润滑剂并防止污染物侵入。球轴承单元和滚子轴承单元均配有密封件。

对于轴端位置,建议采用端盖以增强密封性能。端盖还可保护外露轴端,并有助于防止事故发生。

选择带座轴承解决方案时,应综合考虑不同产品类型在密封方面的差异:

球轴承单元

密封件是单元内轴承的组成部分。可提供多种接触式密封形式,其中工业应用最常见的是标准密封和带附加甩油环的标准密封。其他选项还包括多重密封结构和五唇密封。

滚子轴承单元

密封件作为关键部件集成于单元之中。常见选项包括唇形密封、迷宫密封或径向轴封。

带轴承座组件

轴承座设有密封槽,可安装不同类型的密封件。

某些密封件对轴的密封表面有特定要求,因此应确保满足相关条件,或考虑采用轴套。

选择密封件时,必须评估其密封效果,同时还应考虑其对允许转速和轴偏斜的影响。

剖分式轴承单元

剖分式轴承单元设有轴承座槽,可用于安装密封件。标准产品系列包括毛毡密封、唇形密封、迷宫密封和径向轴封。

安装、维护与拆卸注意事项

在设备设计阶段,应将维护活动对相关要求的影响纳入考量,同时也要考虑安装和拆卸过程可能带来的影响。

在设备的运行寿命期间,可能需要拆解设备以更换部件,而这一需求并不局限于其寿命终止阶段。

安装

安装过程会受到若干条件约束,包括可用空间、装配顺序以及是否需要起吊设备。应确保这些条件与所选带座轴承方案的要求相一致。主要考虑因素包括:

  • 需要哪些工具,以及这些工具是否能够到达相应的作业部位?

  • 是否需要起吊设备?

  • 是否需要进行润滑操作?如需润滑,应在何时、以何种方式实施?

  • 为防止安装过程中发生污染,需要采取哪些防护措施?

安装后检查

在启动设备之前,应核对对中状态、紧固件拧紧情况、轴固定状态、润滑状况、密封件安装情况,以及所需轴向窜动是否顺畅。

应按照设备制造商和轴承供应商的说明进行受控试运行,并监测温度、振动、噪声和泄漏情况,同时建立基准数据,便于后续检查。

在设备恢复正常运行之前,应先查明异常状况并予以处理。

维护

常见的维护事项包括:

  • 补充润滑:如需定期补脂,应确认产品配有油嘴。采用自动润滑器有助于简化维护工作。

  • 状态监测:在设备运行过程中监测其工作状态具有明显优势。带座轴承及轴承座可加装传感器,以便实现这一目的。

拆卸与处置

拆卸时同样需要考虑与安装相一致的因素。各类带座轴承产品的处置流程通常基本相同,涉及金属部件、橡胶件和润滑剂,所有材料均应按照环境法规要求进行合规处置。

带座轴承最终选型清单

下单前,请记录并核对以下信息:

  • 轴承单元型号、内径尺寸及轴承座结构

  • 轴尺寸、公差及安装接口

  • 各支承点的径向载荷和轴向载荷,包括峰值载荷

  • 运行转速范围与工况循环

  • 所需额定寿命与静安全系数

  • 定位与非定位功能,包括可用轴向窜动量

  • 整套组件允许的偏心角度

  • 轴锁紧方式、轴向保持能力和安装扭矩

  • 密封配置及环境适用性

  • 润滑剂规格及补脂要求

  • 轴承座载荷限制、紧固件及支承面要求

  • 安装、检查及更换空间

请确认所有核查均针对同一最终配置。若密封件、锁紧部件、润滑条件或安装条件发生变化,则可能需要对部分选型结果重新评估。

结论

带座轴承的选型需要对整套组件进行核查,包括轴承本体、轴承座、轴连接、密封、润滑以及安装结构。孔径匹配只是起点。

通过规范的选型流程,可识别承载极限、适应轴的位移要求,并明确切实可行的安装与维护条件。

如需咨询带座轴承,请提供 LILY Bearing 并附上轴尺寸、支承载荷、转速范围、工作环境、所需寿命及安装约束条件。如有定位/非定位布置图纸及相关细节,也请一并提供,以便对所提配置与您的应用工况进行评估。