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軸承的基礎知識,軸承的定義和作用,軸承選用的一般原則
軸承的定義:
什么是軸承?軸承的作用是什么?機械制造設計的同學應該都有同樣的感覺,軸承(Bearing)是當代機械設備中一種重要零部件。它的主要功能是支撐機械旋轉體,降低其運動過程中的摩擦系數(friction coefficient),并保證其回轉精度(accuracy)。
軸承的作用說白了就是起支撐作用的,如果直接將傳動件(如:軸)與孔配合,一則傳動阻力大,二來磨損大了之后,傳動件不易更換,而軸承是依靠元件間的滾動接觸來支撐傳動零件的,因此滑動阻力小,功率消耗少,起動容易等特點。
軸承的主要功能是支撐機械旋轉體,降低其運動過程中的摩擦系數,并保證其回轉精度。可以理解為它是用來固定軸的,使其只能實現轉動,而控制其軸向和徑向的移動。如果軸沒有軸承的話根本就不能工作。因為軸可能向任何方向運動,而工作時要求軸只能作轉動。
軸承的用途很廣泛,汽車:后輪、變速器、電氣裝置部件。電氣:通用電動機、家用電器。儀表、內燃機、建筑機械、鐵路車輛、裝卸搬運機械、各種產業(yè)機械。機床主軸、農業(yè)機械、高頻馬達、燃汽輪機、離心分離機、小型汽車前輪、差速器小齒輪軸。
油泵、羅茨鼓風機、空氣壓縮機、各類變速器、燃料噴射泵、印刷機械,電動機、發(fā)電機、內燃機、燃汽輪機、機床主軸、減速裝置、裝卸搬運機械、各類產業(yè)機械等。差不多只要是轉動旋轉的都用的到軸承。
當前我國軸承行業(yè)主要面臨三大突出問題:分別是行業(yè)生產集中度低、研發(fā)和創(chuàng)新能力低、制造技術水平低。
第一,行業(yè)生產集中度低。在全世界軸承約300億美元的銷售額中,世界8大跨國公司占75%~80%。德國兩大公司占其全國總量的90%,日本5家占其全國總量的90%,美國1家占其全國總量的56%。而我國瓦軸等10家最大的軸承企業(yè),銷售額僅占全行業(yè)的24.7%,前30家的生產集中度也僅為37.4%。
第二,研發(fā)和創(chuàng)新能力低。全行業(yè)基礎理論研究弱,參與國際標準制訂力度弱,少原創(chuàng)技術,少專利產品。
當前我們的設計和制造技術基本上是模仿,產品開發(fā)能力低,表現在:雖然對國內主機的配套率達到80%,但高速鐵路客車、中高檔轎車、計算機、空調器、高水平軋機等重要主機的配套和維修軸承,基本上靠進口。
第三,制造技術水平低。我國軸承工業(yè)制造工藝和工藝裝備技術發(fā)展緩慢,車加工數控率低,磨加工自動化水平低,全國僅有200多條自動生產線。對軸承壽命和可靠性至關重要的先進熱處理工藝和裝備,如控制氣氛保護加熱、雙細化、貝氏體淬火等覆蓋率低,許多技術難題攻關未能取得突破。軸承鋼新鋼種的研發(fā),鋼材質量的提高,潤滑、冷卻、清洗和磨料磨具等相關技術的研發(fā),尚不能適應軸承產品水平和質量提高的要求。因而造成工序能力指數低,一致性差,產品加工尺寸離散度大,產品內在質量不穩(wěn)定而影響軸承的精度、性能、壽命和可靠性。
軸承參數
壽命
在一定載荷作用下,軸承在出現點蝕前所經歷的轉數或小時數,稱為軸承壽命。
滾動軸承之壽命以轉數(或以一定轉速下的工作的小時數)定義:在此壽命以內的軸承,應在其任何軸承圈或滾動體上發(fā)生初步疲勞損壞(剝落或缺損)。然而無論在實驗室試驗或在實際使用中,都可明顯的看到,在同樣的工作條件下的外觀相同軸承,實際壽命大不相同。此外還有數種不同定義的軸承“壽命”,其中之一即所謂的“工作壽命”,它表示某一軸承在損壞之前可達到的實際壽命是由磨損、損壞通常并非由疲勞所致,而是由磨損、腐蝕、密封損壞等原因造成。
為確定軸承壽命的標準,把軸承壽命與可靠性聯系起來。
由于制造精度,材料均勻程度的差異,即使是同樣材料,同樣尺寸的同一批軸承,在同樣的工作條件下使用,其壽命長短也不相同。若以統計壽命為1單位,最長的相對壽命為4單位,最短的為0.1-0.2單位,最長與最短壽命之比為20-40倍。90%的軸承不產生點蝕,所經歷的轉數或小時數稱為軸承額定壽命[1]。
額定動載荷
為比較軸承抗點蝕的承載能力,規(guī)定軸承的額定壽命為一百萬轉(106)時,所能承受的最大載荷為基本額定動載荷,以C表示。
也就是軸承在額定動載荷C作用下,這種軸承工作一百萬轉(106)而不發(fā)生點蝕失效的可靠度為90%,C越大承載能力越高。
對于基本額定動載荷
1.向心軸承是指純徑向載荷
2.推力球軸承是指純軸向載荷
3.向心推力軸承是指產生純徑向位移得徑向分量
軸承制造行業(yè)現狀
《中國軸承制造行業(yè)產銷需求預測與轉型升級分析報告》數據顯示,2009-2013年中國軸承制造行業(yè)工業(yè)總產值呈逐年增長的態(tài)勢。2013年行業(yè)實現工業(yè)總產值2493.63億元,同比增長了12.92%。
對近五年來的數據進行分析發(fā)現,2009-2013年中國軸承制造行業(yè)銷售收入也呈逐年增加的態(tài)勢。2013年,實現銷售收入2490.12億元,同比增長11.80%。
我國軸承工業(yè)飛速發(fā)展,軸承品種由少到多,產品質量和技術水平從低到高,行業(yè)規(guī)模從小到大,已經形成了產品門類基本齊全、生產布局較為合理的專業(yè)生產體系。
軸承的特點:
1、接觸疲勞強度
軸承在周期負荷的作用下,接觸外表很輕易發(fā)作疲憊破壞,即涌現龜裂剝落,這是軸承的重要破壞情勢。因而,為了進步軸承的運用壽命,軸承鋼必需具備很高的接觸疲憊強度。
2、耐磨性能
軸承任務時,套圈、滾動體和維持架之間不只發(fā)作滾動摩擦,而且也會發(fā)作滑動摩擦,從而使軸承零件一直地磨損。為了增加軸承零件的磨損,維持軸承精度穩(wěn)固性,延伸運用壽命,軸承鋼應有很好的耐磨性能。
3、硬度
硬度是軸承質量的重要質量之一,對接觸疲憊強度、耐磨性、彈性極限都有間接的影響。軸承鋼在運用狀況下的硬度個別要到達HRC61~65,能力使軸承取得較高的接觸疲憊強度和耐磨性能。
4、防銹性能
為了避免軸承零件和成品在加工、寄放和運用歷程中被侵蝕生銹,請求軸承鋼應具備良好的防銹性能。
5、加工性能
軸承零件在消費歷程中,要經過許多道冷、熱加工工序,為了滿意少量量、高效力、高質量的請求,軸承鋼應具備良好的加工性能。例如,冷、熱成型性能,切削加工性能,淬透性等。
軸承鋼除了上述基礎請求外,還應當到達化學成分恰當、外部組織平均、非金屬攙雜物少、外部外表缺點契合規(guī)范以及外表脫碳層不超越規(guī)則濃度等請求。
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