TIMKEN圆锥滚子轴承的三点支撑安装

TIMKEN圆锥滚子轴承的三点支撑安装

TIMKEN圆锥滚子轴承通常用于两种基本的主轴布置形式:

  • 用于重载或长主轴的三点支撑安装
  • 两个单列轴承的简易安装

TIMKEN圆锥滚子轴承的三点支撑安装

两个轴向固定的轴头TIMKEN轴承(固定端)可承受两个方向的轴向力,同时尾部TIMKEN轴承为浮动端以适应主轴的热膨胀。浮动端可由TIMKEN圆锥滚子轴承或圆柱滚子轴承支撑。

这种布置主要用于中低速的专用重型机床或长主轴设计。

TIMKEN轴承的锁紧装置

TIMKEN轴承的锁紧装置

在大多数情况下,简单的2TS(F)主轴布置结构,通过调整尾部TIMKEN轴承内圈的位置来调整游隙。最常用的装置是采用一个精密的调整螺母。为了在游隙设定后保持螺母的锁紧状态,必须设锁紧装置:或者利用两个成180°相对方向的螺钉轴向拧紧螺纹,或者在软金属材质的衬套上施加螺钉径向压力。

为了改善精度,还可将磨制隔套、按一定垂直度磨制的主轴轴肩和精密锁紧螺母配合一起使用。良好的磨制隔套表面平行度与主轴轴肩垂直度能够保证TIMKEN轴承内圈大端面的准确定位。这种安装配置还可保证最初设定的游隙不会被最终用户改动。

一个保证主轴良好对中精度、圆度和挡肩垂直度的加工方法是,在一次加工过程中完成内圈安装面和轴肩的磨加工。按照这种方法,还可将调整螺母(如果有的话)锁紧在螺纹上,打磨螺母的支撑面。这种方法可消除由于螺母内部螺纹间隙造成的的任何可能缺陷。

TIMKEN轴承座的密封

TIMKEN轴承座的密封

TIMKEN轴承座的挡油环和端盖的迷宫组合形式具有高效的密封性能,防止外界异物进入TIMKEN轴承。这种密封形式建议用于较宽的速度应用范围。

对于低速应用,通常采用挡油环和接触式密封的组合形式。挡油环应进行机加工以保证旋转精度。其直径应与TIMKEN轴承座内孔同心。挡油环的外径通常成锥形,目的是将切屑物、冷却剂等液体从可能进入主轴的位置甩出。在TIMKEN轴承端盖的开式唇部附近需要开一个滴油槽或引油槽。

TIMKEN轴承座的挡油环和端盖内表面之间应留有1.600 mm(0.0629 in.)的轴向间隙。在任何设计中,液体流过的外侧径向间隙应非常紧凑,单边大约为0.089 mm(0.0035 in.)。内侧的径向间隙宜为0.380 mm(0.0149 in.)~ 0.190 mm(0.0075 in.)。

TIMKEN轴承座设计

TIMKEN轴承座设计

TIMKEN轴承座的材质通常采用铸铁或钢,一般情况下需要热处理,目的是减小可能的变形。对于小型的高速应用,最好使用钢制轴承座。

TIMKEN轴承座的轴承内孔宜采用磨削或镗孔工艺,在其整个长度和直径方向上检查若干点,保证其圆度和无锥度。

最好设计成在同一个铸件内进行TIMKEN轴承安装,这样可用一次设定,完成两个轴承座内孔的加工,以保证TIMKEN轴承安装后的同轴度。

在很多机床设计中,在TIMKEN轴承外圈和机器框架之间采用副轴承座或钢套,这样的好处在于,轴承装在轴上后可直接将整个单元插入机床框架内。如果机床框架材质的布氏硬度值较低(如铝和其他软金属),那么采用这种方法还可提供正确的硬度表面。

轴和轴承座的挡肩应成直角状,并且其直径应符合要求。是选择倒角还是选择切槽设计,取决于轴的具体设计和其使用的环境工况。

如果采用螺钉将端盖固定在TIMKEN轴承座上,那么螺钉孔和TIMKEN轴承座内孔的间距应足够,其目的是,当螺钉被拧紧,将端盖或其他部件夹紧时,防止轴承座内孔变形。

在装配以前,应彻底清洁轴和轴承座以及所有的润滑孔、道,除去所有可能由润滑剂带进轴承并且损坏轴承的碎屑和颗粒。

TIMKEN轴承安装表面的设计和精度

TIMKEN轴承安装表面的设计和精度

主轴—轴承—轴承座系统的总跳动量是各零部件跳动量的合成。无论有无跳动,精密TIMKEN轴承都需要考虑主轴的形状。如果跳动是有轴承座缺陷引起的,那么主轴和TIMKEN轴承会直接地将误差传递给工件。因此,需要特别注意安装表面的设计和精度。

TIMKEN轴承内圈或外圈的安装面和支撑面的主要功能是在所有载荷和运行工况下,确保正确的TIMKEN轴承安装位置和同轴度。为了优化TIMKEN轴承性能,相对主轴中心线的安装面的圆度和支撑面的垂直度的设计是关键。所有的挡肩要有足够的横截面,并设计成在载荷条件下能承受轴向形变。挡肩的直径大小应有利于优化轴承运行性能。

TIMKEN轴承的安装设计

TIMKEN轴承的安装设计

为了得到良好的主轴精度,不仅要选择合理的精密TIMKEN轴承,还应考虑以下因素:

  • 支撑TIMKEN轴承的零部件的良好设计和机加工(TIMKEN轴承安装面的圆度和同轴度、主轴和轴承座的支撑挡肩的垂直度以及表面粗糙度)
  • 正确使用TIMKEN轴承上给出的信息
  • TIMKEN轴承正确的配合
  • 合理的TIMKEN轴承游隙

最合理的安装设计的选择主要取决于系统刚度、速度能力是否得到优化,是否易于安装。

TIMKEN球轴承的轴配合

TIMKEN球轴承的轴配合

轴配合的主要目的是保证将TIMKEN球轴承内圈合理地安装在轴上。通常情况下,对于旋转轴而言,松配合下的TIMKEN球轴承内圈会在轴上发生相对转动,导致磨损和表面剥蚀。随着载荷和速度的增加,这种情况会进一步恶化。为了防止打滑(相对转动),内圈宜紧固安装到位,并且紧靠轴肩。但是,同样重要的是,这种配合不宜过紧。太多的过盈量所引起的内圈膨胀量,将会影响到TIMKEN球轴承的内部配合,并且产生热量和增加功率消耗。

一般来说,对于超精密球轴承(ABEC 7/ISO P4 和 ABEC 9/ ISOP2),建议轴的尺寸和公差要和TIMKEN轴承内孔的相同。如果是预紧的TIMKEN轴承,建议的轴配合是过渡配合,因为过紧的配合会使TIMKEN轴承内圈膨胀,增加TIMKEN轴承预载荷,从而导致过热。例如:当内部预紧力为16千克(35磅)的双联轴承 2MM9111WI DUL,安装在过盈配合量是 0.010 mm(0.0004 in.)的轴上,内部预紧力会增加至大于86 千克(180 lbs.),这会导致轴承温度急剧升高。

TIMKEN圆锥滚子轴承轴和轴承座的考虑因素

TIMKEN圆锥滚子轴承轴和轴承座的考虑因素

通常来说,在加工TIMKEN圆锥滚子轴承主轴和轴承座的挡肩及配合面时,要求慎重考虑它们的形位公差。以下列举了配合面的四种公差。

  • 每个横截面上配合面的圆度
  • 每个配合面的圆柱度,圆柱度包括配合面的锥度、圆度和其他形状公差
  • 每个配合面的同轴度。同轴度包括了配合面之间的平行偏斜和角向偏斜
  • 每个配合面的倾斜度,当TIMKEN圆锥滚子轴承内圈配合面是锥形时,需要考虑这个因素

以下两个公差用于TIMKEN圆锥滚子轴承的挡肩:

  • 各挡肩与对应轴承配合面之间的垂直度。考虑到实际测量,也可以认为是,各挡肩和由配合面所决定的主轴或轴承座中心线之间的垂直度
  • 各挡肩的平面度。若要综合评定TIMKEN圆锥滚子轴承各挡肩垂直度和平面度,最切实可行的方法是测量挡肩相对于主轴或轴承座中心线的总跳动量。如果使用了调节螺母,还宜测量调节螺母接触面的跳动量

这些形状公差的具体值需要由TIMKEN圆锥滚子轴承的等级、规格和应用来确定。通常来说,这些公差不宜大于装配后轴承的总指示读数(T.I.R.)。

有些形状公差很难精确测定,用户可有选择地测量影响它们的因素(例如,可测量圆度和锥度来代替圆柱度)。同时,用户也要考虑测量所需投资的人力和财力,这取决于TIMKEN圆锥滚子轴承应用的部位和用户对主轴及轴承座生产的置信度。

TIMKEN轴承的有色金属轴承座

TIMKEN轴承的有色金属轴承座

当把TIMKEN轴承外圈压入铝制或镁制的轴承座时,应特别小心,以避免金属刮伤。这是由于碎屑一旦嵌入外圈和支撑台肩之间,将会造成不恰当的配合,支撑和对中。在装配时最好将TIMKEN轴承外圈冷冻,或加热轴承座,或两者都采用。同时,还可用特殊的润滑来辅助装配。在某些情况下,可将TIMKEN轴承外圈装入钢制嵌件内,然后将嵌件装入铝制或镁制的轴承座内。此时可以采用表中的配合。在将TIMKEN轴承外圈直接装入铝制轴承座的情况下,建议的最小紧配合可采用每毫米的外圈外径为1.0µm的过盈量。采用镁制轴承座时,建议的最小紧配合应采用每毫米的外圈外径为1.5µm的过盈量。

TIMKEN圆柱滚子轴承的公差配合

TIMKEN圆柱滚子轴承的公差配合

TIMKEN圆柱滚子轴承的设计具有安装时游隙可调的特点(Hydra-rib类型的TIMKEN轴承可实现运行时游隙可调),而不会受制于轴承和轴(轴承座)之间安装配合的影响。这将使轴和轴承座的许用公差范围变得更广,也让用户有了更大的空间去选择合适的TIMKEN轴承内外圈配合,以应对不同的应用工况。

TIMKEN圆柱滚子轴承安装配合取决于以下参数:

  • TIMKEN轴承的精密等级
  • TIMKEN圆柱滚子轴承布置类型
  • TIMKEN轴承载荷方向和类型
  • TIMKEN圆柱滚子轴承运转条件(振动、高速)
  • 轴和轴承座的截面及材料
  • TIMKEN圆柱滚子轴承安装和游隙的设定

对于某些情况,比如轴和轴承座截面较小、非钢制轴、有色金属轴承座、临界运行条件(例如高速、异常的受热或受力条件等等)下,常用的安装配合建议就不合适。另外,TIMKEN圆柱滚子轴承有些装配步骤和方式,以及为了简化轴承游隙的调节,都需要一些特殊的配合建议。在这些情况下,宜根据经验判断或咨询铁姆肯公司的代表。

对于精密TIMKEN轴承而言,与其配合的轴及轴承座采用的公差应达到TIMKEN轴承的内外径公差的标准。此外,也需要具有高质量的表面处理。

在机床行业,几乎100%的情况都是旋转轴的应用。对于一些简单的布局,常规做法是内圈和外圈都采用紧配合,目的是消除不需要的径向游隙。

TIMKEN圆柱滚子轴承边界尺寸的公差可根据具体的应用进行调整。