轴套配置设计

选择配合面(轴套在其上滑动的表面)的材料和表面光洁度时,需要考虑的最重要因素是载荷条件(载荷、摆动角度、运动类型等)和环境影响。 

在存在腐蚀危险的场合,配合面必须具有充分的抗耐性。 在配合面上的腐蚀疤痕,例如,腐蚀的副作用磨损颗粒污染物增加表面粗糙度,并加速磨损。 在此情况下,应考虑采用不锈钢,采用硬铬镀层、镍镀层或电解氧化等表面处理。

该页面提供了以下设计考量的各轴套的具体建议,尽可能适用:

  • 轴和轴承座的公差
  • 轴的粗糙度和硬度
  • 配合面的材料和表面光洁度
  • 相邻部件的设计
  • 密封解决方案
实心青铜轴套

公差
e7到 e8

轴承座公差H7

轴粗糙度
Ra ≤ 1,0 µm

轴硬度
165 至 400 HB


烧结青铜轴套

公差
f7至 f8

轴承座公差H7

轴粗糙度
Ra: 0,2 至 0,8 µm

轴硬度
200 至 300 HB


卷制青铜轴套

公差
e7至 f8

轴承座公差H7

轴粗糙度
Ra: 0,4 至 0,8 µm

轴硬度
150 至 400 HB


PTFE 和 POM 合成轴套
轴公差

公制 PTFE 复合轴套(表 1): 

  • d ≤ 75 mm: f7
  • d > 75 mm: h8

公制 POM 复合轴套: h8表 2

英制 PTFE 复合轴套(表 3

英制 POM 复合轴套(表 4

轴承座公差1)

公制 PTFE 复合轴套(表 1):

  • D ≤ 4 mm: H6
  • D > 4 mm: H7

公制 POM 复合轴套: H7表 2

英制 PTFE 复合轴套(表 3

英制 POM 复合轴套(表 4

轴粗糙度

PTFE 合成轴套: Ra ≤ 0,4 µm;Rz ≤ 3,0 µm

POM 复合轴套: Ra ≤ 0,8 µm;Rz ≤ 6,0 µm

轴硬度

PTFE 合成轴套: 300 至 600 HB

POM 复合轴套: 150 至 600 HB

1)表中提供的建议公差和指标极限值适用于钢制和铸铁轴承座。 在使用轻合金轴承座的场合,由于轴承座和轴套的热膨胀特点不同,可能需要增大过盈量。 否则,此类轴承座由于热膨胀量大,可能无法再为轴套提供径向定位,而且工作游隙也会过大。 如果无法采用更大的过盈量,则可使用粘结剂固定轴套。 在特殊情况下,可能有必要通过选择合适的轴公差,来防止工作游隙的增加。



配合面的材料和表面光洁度
PTFE 和 POM 复合滑动轴承配置的配合面通常只须采用表面经过研磨的软质炭钢。
对于更苛刻的应用场合,SKF 建议使用淬硬的配合面。 此类轴的表面硬度至少应达到 500 HB (50 HRC)。 另外,也可以考虑采用硬铬或镍镀层或其他形式的表面处理。 任何情况下,Ra都不应超过0.3 μm(Rz ≤ 2 μm)。 该表面光洁度越好,运行和磨损性能越好。


相邻部件的设计
配合面应始终宽于实际轴套,特别是在因轴长度变化而引起轴相对于轴承座的轴向位移时,这样可以防止滑动接触面形成阶面。
为了方便安装,轴端和轴承座孔应有10到15°的导入倒角(图 1)。 这些倒角便于将轴套压入轴承座孔,并将轴插入轴套内孔,而不致损坏滑动接触面。
用于轴套轴向定位的轴承座肩,其直孔径应大于或等于d + 0,8 mm。
如采用在无润滑剂的条件下运行的 PTFE 复合轴套,对中虽有轴承位置就变得尤为重要。 如无法避免各位置间出现不对中,在设计阶段采取措施,防止产生过高的边缘应力。 例如,轴承座孔的轴承座两侧应修形,或使用较宽的轴套,使之伸出轴承座孔轴承座两侧(图 2)。
在不对中需要得到补偿的情况下,且操作条件允许使用 POM 复合材料,则应该选择这种材料的轴套。 在轴套已经被安装在轴承座孔后,该材料的覆盖层可以加工到最小形态。
对于既需要径向支撑也需要轴向定位的轴,根据轴向载荷大小,可使用法兰轴套或轴套和推力垫圈的组合(推力垫圈配置设计)(图 3)。 即使在轴向载荷很小,表面不足够承载推力的场合,使用法兰轴套或推力垫圈也十分有益,特别是在因材料或其光洁度不适合用作承受推力的合适表面时。 注意,配合面应完全覆盖法兰轴套的法兰的的滑动接触面。 对于使用法兰轴套的轴承配置,应将轴承座孔到挡肩的过渡段加工成倒角,使之不会在接触法兰的地方接触到轴套(图 4)。


密封解决方案
密封件可以显著影响复合轴套的使用寿命。 当选择密封件时,应该尤其考虑设计和可用空间。 合理的费用也应考虑进来,例如,复合滑动轴套能承受嵌入式污染物颗粒,特别是在它们的 POM 复合层处,也因此相对不易受污染物的影响。 此类轴承通常不需要对一般的空气粉尘采取特别的防护措施。
然而,如果轴套位置处于污染较严重的地方,则应将其与外界隔绝,防止污染物入侵。 如邻近的零部件也能起到密封件的作用,就能达到简便而有效的密封效果(图 5)。
径向轴密封件具有低截面高度,例如用于滚针轴承的G 设计径向轴密封件可在大多数情况下为复合滑动轴承提供足够的保护(图 6)。 如对密封配置的要求很高,则可能必须采用橡胶、塑料或类似材料制造的特殊密封件,例如SKF 防尘密封件图 7)。
在高度污染条件下,特别是在有沙泥杂质的情况下,橡胶或塑料密封件的使用寿命通常很短。 在这些条件下,定期重新润滑则是优异的密封解决方案。

PTFE 尼龙轴套

公差
H8 至 h9

轴承座公差H7

轴粗糙度
Ra ≤ 0,8 µm

轴硬度
100 至 300 HB


丝绕轴套
轴公差
h8

轴承座公差
H7

轴粗糙度

Ra: 0,2 至 0,4 µm
Rz: 1,0 至 2,0 µm

轴硬度
≥ 490 HB (≥ 50 HRC)



配合面的材料和表面光洁度
SKF 通常建议使用为丝绕轴套使用淬硬的配合面。
轮廓有锐边,即 Rr值较高的话,可能会导致严重磨损,即使 Ra值在建议范围内。 尽管往复运动可能可以接受较大的表面粗糙度,但当轴套旋转或发生线性运动时,却会产生严重的磨损。
为了充分发挥轴套的潜在使用寿命,可能需要对其配合面进行优化。 采用抛光、硬铬镀层及氮化表面,可取得最佳的效果。
在配合面的条件不符合上述各项建议的情况下,能否充分实现使用寿命,必须对具体情况逐一进行分析。
有关更多信息,请联系 SKF 应用工程服务部门。


密封解决方案
丝绕轴套容纳嵌入到纤维缠绕材料的固体颗粒的空间有限。 因此,当轴套要在高度污染的环境中使用时,密封件能显著提高其使用寿命。 否则,污染物会损坏滑动层的纤维束;如果滑动层结构受到持续破坏,还会快速加剧磨损。 SKF 建议使用 SKF 刮油器密封件,允许的滑动速度与丝绕轴套相同,防止污染物进入滑动接触面(图 7)。 径向轴密封件带低横截面高度的径向轴密封件 也可以提供合适的密封解决方案。 


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