TIMKEN圆柱滚子轴承的发热和散热

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TIMKEN圆柱滚子轴承的发热和散热

TIMKEN圆柱滚子轴承的发热

TIMKEN轴承的工作温度取决于多种因素，包括所有相关热源的发热量、热源之间的热流速率以及系统的散热能力。热源包括TIMKEN轴承、密封圈、齿轮、离合器和供油等等。TIMKEN轴承散热取决于很多因素，包括轴和轴承座的材料及设计、润滑油的循环及外部环境条件。

TIMKEN圆柱滚子轴承的发热

正常工作条件下，TIMKEN轴承的大部分转矩和热量来自于滚子/轴承圈接触部位的弹性流体动态损失。发热是TIMKEN轴承转矩和速度的产物。

TIMKEN圆柱滚子轴承的散热

特殊应用中如何确定TIMKEN轴承的热流量是一个复杂的问题。一般而言，可以认为影响TIMKEN轴承散热速率的因素包括：

  1. TIMKEN轴承到轴承座的温度梯度。此因素受轴承座尺寸以及外部等却装置（例如风扇、水冷装置等）的影响。
  2. TIMKEN轴承到轴的温度梯度。所有其他的热源，如齿轮和其他轴承以及邻近部件都会影响轴的温度。
  3. 循环油润滑系统带走热量。

某种程度上，因素1和因素2可以根据应用而不同。散热模式包括系统中的热换到、内外表面的对流以及相邻结构之间的热辐射。很多应用中，散热可分为两部分——循环油带走的热量和通过结构散发的热量。

润滑及设备要求对TIMKEN圆柱滚子轴承的限制

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润滑及设备要求对TIMKEN圆柱滚子轴承的限制

润滑对TIMKEN圆柱滚子轴承的限制

在较低的温度下，脂润滑应用场合中的起动扭矩通常会明显增加。起动扭矩不是主要取决于TIMKEN轴承润滑脂的稳定性，而通常是有润滑脂的流变特性决定。

TIMKEN轴承润滑脂的高温极限通常由基油的热稳定性、氧化稳定性以及抗氧化剂效能决定。

设备要求对TIMKEN圆柱滚子轴承的限制

设备设计人员必须评估温度对设备性能的影响。例如，精密机床主轴可能对热膨胀非常敏感。对于某些主轴，工作温度高于环境温度20°C到35°C时需要特别注意。

大多数工业设备都可以在相当高的温度下工作。例如传动齿轮可以承受93°C高温。燃气轮机等设备可以在100°C以上的温度下连续工作。然而在高温条件下长时间运行时，如果轴和轴承座的加工及热处理不当，配合量可能会受到影响。

尽管TIMKEN轴承能在高达120°C的温度下正常工作，但80°C到95°C的温度上限更符合实际。较高的工作温度会增大瞬间温度峰值，提高了TIMKEN轴承受损的可能性。根据具体的应用进行样品测试，有助于确定工作温度范围。设备设计人员应该权衡所有相关因素，并最终确定符合要求的工作温度。

TIMKEN圆柱滚子轴承材料对工作温度的限制

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TIMKEN圆柱滚子轴承材料对工作温度的限制

TIMKEN轴承温度超过120°C时，经过标准热处理的普通轴承钢无法保持至少58HRC的硬度。

正确的热处理工艺保证了TIMKEN轴承稳定的外形尺寸。普通圆锥滚子轴承和球轴承在-54°C到120°C的温度下能够保持温度的外形尺寸，普通调心滚子轴承最高在200°C下保持稳定的外形尺寸，普通的TIMKEN圆柱滚子轴承最高在150°C下保持稳定的外形尺寸。这些TIMKEN轴承可以根据要求提供更高的稳定性。这些指标符合DIN标准623。

外形尺寸温度的产品在工作中扔有可能因为微观结构变形而发生尺寸变化，这些变形主要是马氏体回火和残留奥氏体分解。变化程度取决于TIMKEN轴承工作温度以及温度持续时间，还有钢材的成型及热处理。

当TIMKEN轴承温度超过极限时，需要使用特殊的高温钢材。

TIMKEN轴承的工作温度影响润滑油膜厚度和运行游隙，这两方面因素都会直接影响TIMKEN轴承的使用寿命。极高的温度会使TIMKEN轴承润滑油膜变薄，从而导致接触部位润滑不良。

TIMKEN轴承的工作温度还会影响保持架、密封器和防尘盖的性能，进而影响TIMKEN轴承的性能。

TIMKEN圆柱滚子轴承的工作温度

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TIMKEN圆柱滚子轴承的工作温度

TIMKEN轴承应用于多种场合和环境，大多数情况下，TIMKEN轴承的工作温度都不是问题。但某些应用工况会有极高的转速或工作温度。这是必须特别注意此工作温度不要超过TIMKEN轴承的极限温度。最低极限温度主要基于润滑能力，最高极限温度通常收材料和/或润滑剂的限制，但也可能受TIMKEN轴承使用设备的精度要求的限制。

TIMKEN轴承工作温度的限制包括以下几种：

  • TIMKEN轴承材料限制
  • TIMKEN轴承润滑限制
  • TIMKEN轴承设备要求

手板冲压法安装TIMKEN圆柱滚子轴承

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手板冲压法安装TIMKEN圆柱滚子轴承

  • 通常用小尺寸TIMKEN轴承的一种可选安装方法。它是将TIMKEN轴承压到轴上或轴承座中。此方法需要一个手压板和一个安装套筒。
  • 安装套筒应由软钢制成，内径应稍大于轴的直径
  • 安装套筒的两端应该是垂直的，内外表面需要彻底清洁，而且套筒应该足够长，保证TIMKEN轴承安装后套筒末端仍长于轴端。
  • 在轴上涂抹轻机油，减小压入紧配件时所需的力
  • 将TIMKEN轴承小心的安装于轴上，并确保它与轴的中心线垂直
  • 由手扳杆施加稳定的压力，使TIMKEN轴承牢固的靠住轴或轴承座挡肩

注意：

切勿尝试内圈紧配时，对外圈施加压力将TIMKEN轴承推入，或者外圈紧配时，对内圈施加压力将TIMKEN轴承推入。

热膨胀法安装TIMKEN圆柱滚子轴承

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热膨胀法安装TIMKEN圆柱滚子轴承

  • 大多数应用都需要轴采用过盈配合
  • 将TIMKEN轴承加热使其膨胀到足以轻松沿轴颈华人，即可轻松完成安装
  • TIMKEN轴承通常采用两种加热方法：
    • 热油箱加热
    • 感应加热
  • 第一种方法是将TIMKEN轴承放入具有高闪点的热油中加热
  • 油温不能超过121°C，大多数应用中93°C已经足够
  • 应将TIMKEN轴承加热20或30分钟，或者直到它膨胀到足以轻松滑入轴颈
  • 可以使用感应加热来安装TIMKEN轴承
  • 感应加热过程很快，因此必须特别注意防止温度超过93°C
  • 通常需要进行试验性加热操作，以掌握正确的加热时间
  • 根据蜡的固定融化温度，可以测定TIMKEN轴承的温度
  • TIMKEN轴承加热后，应保证TIMKEN轴承垂直靠向挡肩并固定不动直至冷却
  • 随后安装锁紧垫圈和锁紧螺母或夹紧端盖，以便将TIMKEN轴承固定在轴挡肩上
  • TIMKEN轴承渐渐冷却后，紧固锁紧螺母或夹紧端盖
  • TIMKEN轴承外圈旋转时，它与轴承座应为紧配合，可加热轴承座使其膨胀完成安装
  • TIMKEN轴承不应与热源直接接触
  • 常用方法是在距离油箱底部数英寸的位置放置一张隔离网，并用小支撑块将隔离网与TIMKEN轴承分隔开
  • TIMKEN轴承一定要远离附近任何高温热源，防止TIMKEN轴承温度过高而导致轴承圈硬度下降
  • 通常使用火焰式加热。最好使用自动温度控制设备
  • 如果安全法规禁止使用发开始热油浴，则可以使用15%的可溶性油水混合液。这种混合液最高可以加热到93°C，而且不会产生火苗

注意：

  • 不要使用蒸汽或热水清洗TIMKEN轴承，否则会造成生锈或腐蚀。不要将TIMKEN轴承表面置于火焰上加热。
  • TIMKEN轴承加热不要超过149°C（300°F）

TIMKEN圆柱滚子轴承的游隙调整

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TIMKEN圆柱滚子轴承的游隙调整

为了得到合适的运行游隙，必须留意配合量与TIMKEN轴承热梯度效应的影响。

TIMKEN圆柱滚子轴承的配合

  • 内圈和实心钢轴之间的过盈配合会将TIMKEN轴承内的径向游隙大约缩小85%的配合量。
  • 外圈和钢材或铸铁轴承座之间的过盈配合会将径向游隙大约学校60%的配合量。

TIMKEN圆柱滚子轴承的热梯度

  • TIMKEN轴承内的热梯度与轴承转速成函数关系。加速时，热梯度也上升，热量增加，径向游隙减小
  • 根据经验，当TIMKEN轴承实际转速超过额定转速的70%时，应增大径向游隙

订购TIMKEN圆柱滚子轴承时会指定标准或非标准径向内部游隙。标准径向内部游隙为C2、C0（标准）、C3、C4或C5符合ISO5753标准。C2代表最小游隙，C5代表最大游隙。非标准游隙可根据特定要求提供。

跟进应用所需的运行精度、TIMKEN轴承转速和配合量来决定径向游戏大小。大多数应用选取标准游隙或C3游隙。较大的游隙通常会减小TIMKEN轴承的承载区、增大滚子的最大载荷以及缩短TIMKEN轴承的预期使用寿命。然而预载状态下的TIMKEN圆柱滚子轴承可能会由于发热量过大或材料疲劳损伤而过早报废。一项基本原则是，TIMKEN圆柱滚子轴承应避免在负游隙下运行。

NUP型圆柱滚子轴承 (RIP, RP)

TIMKEN圆柱滚子轴承的安装和配合

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TIMKEN圆柱滚子轴承的安装和配合

TIMKEN圆柱滚子轴承的安装

TIMKEN圆柱滚子轴承可以单独安装，但通常会与另一个TIMKEN圆柱滚子轴承、调心滚子轴承或圆锥滚子轴承配合使用。

警告：不遵守一下警告信息可能会导致严重的人身伤亡。

  • 正确的维护和操作非常关键
  • 始终遵循安装说明并保持适当的润滑
  • 严禁用压缩空气旋转轴承，这可能造成TIMKEN轴承零件高速弹出

TIMKEN圆柱滚子轴承的配合

提出的TIMKEN圆柱滚子轴承配合建议，主要基于以下条件：

  • TIMKEN轴承是普通精度等级
  • TIMKEN轴承座比较厚并由钢材或铸铁支撑
  • 轴是实心轴并由钢材制成
  • TIMKEN轴承配合面经磨削，表面粗糙度低于1.6um Ra

建议的配合符号符合ISO286标准。

作为一项基本原则，TIMKEN轴承旋转的内圈因为过盈配合。松配合会使内圈发生打滑跑圈，并使轴和轴肩造成磨损。这样的磨损会导致TIMKEN轴承装配过松并损坏TIMKEN轴承和轴。此外，由于内圈跑圈而产生的金属磨粒可能会进入到TIMKEN轴承中并导致TIMKEN轴承损坏或振动。

静止内圈的配合量取决于应用场合的载荷情况。利用载荷条件和TIMKEN轴承外形尺寸来选择轴的配合。

同样，外圈旋转的应用应使外圈和轴承座之间采用过盈配合。

静止外圈通常采用松配合，以便安装和拆卸。

薄壁轴承座、轻合金轴承座或空心轴必须采用比厚壁轴承座、钢材/铸铁轴承座或实心轴承所需配合更紧的过盈配合。当TIMKEN轴承安装到相对粗糙或未磨光的表面上时，也需要采用紧配合。

N型圆柱滚子轴承（RIN, RN）

TIMKEN圆柱滚子轴承的公制公差

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TIMKEN圆柱滚子轴承的公制公差

TIMKEN圆柱滚子轴承的生产有各项技术标准，其中精度等级标准规定了相应的TIMKEN轴承内径、外径、宽度和跳动的公差。公制TIMKEN轴承则按照相关标准中的负公差进行生产。

标准径向TIMKEN圆柱滚子轴承负荷ISO492标准的正常公差。对于运行公差至关重要的应用场合，建议使用P6或P5公差。

“偏差”是指某个轴承圈实际尺寸和名义尺寸只差。对于公制系列的TIMKEN圆柱滚子轴承，尺寸的上偏差为+0mm，上偏差与下偏差之差定义了公差范围。“变化量”是指轴承圈某给定参数最大和最小测量值之差。

TIMKEN圆柱滚子轴承保持架

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TIMKEN圆柱滚子轴承保持架

TIMKEN圆柱滚子轴承保持架分为以下几种：

  • 冲压钢保持架
  • 机加工保持架
  • 销式保持架

TIMKEN圆柱滚子轴承冲压钢保持架

TIMKEN圆柱滚子轴承的冲压钢保持架以低碳钢为材料，经过一系列切割、成型和穿孔的工艺。这种保持架具有多种设计，适合于TIMKEN圆柱滚子轴承的通用场合。用于5200系列的TIMKEN圆柱滚子轴承的S型保持架就是一种特殊设计，它架在外圈挡边上并由其引导。这种保持架的横梁是凹陷设计，它们均匀隔离滚动体并将它们保持在外圈上，冲压钢保持架能够轻松地批量生产，并可以用在高温，不能充分润滑的环境中。

TIMKEN圆柱滚子轴承机加工保持架

TIMKEN圆柱滚子轴承机加工保持架是小型圆柱轴承的一个选件，通常为黄铜材料。TIMKEN圆柱滚子轴承的机加工保持架设计可以在严苛的应用中提供更加良好的性能。

保持架采用一片式或两片式设计。一片式设计可以是具有充分打磨兜孔的标准保持架。一片式指式设计和两片式窗式保持架在标准TIMKEN圆柱滚子轴承中更常见。它们都是滚子引导的设计。

一片式兜孔设计是一款优质保持架，用于EMA系列TIMKEN轴承。与传统的TIMKEN圆柱滚子轴承不同，它是一种外圈引导保持架，可最大限度减少对滚动体的拖拽，从而降低发热量，延长TIMKEN轴承的使用寿命。与两片式设计相比，这种一片式保持架还可以通过提高润滑油的流动性减少发热和磨损。

TIMKEN圆柱滚子轴承销式保持架

TIMKEN圆柱滚子轴承的销式白痴加有两个金属圈和一组穿过滚动体中心的销子组成。这种保持架用于不能使用机加工黄铜保持架的大直径TIMKEN圆柱滚子轴承。使用这种设计是，通常可以额外增加圆柱滚子数量，从而提高承载能力。