常見問題
支撐旋轉軸、降低摩擦力、 確保機械平穩高效運轉。
重徑向負荷:優先考慮滾子軸承 (圓柱、滾針、調心滾子)。
重軸向負荷:優先考慮推力軸承 (推力球、推力滾子)。
複合負荷:優先考慮角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。
深溝球軸承 (Deep Groove Ball Bearing):用途最廣、摩擦扭矩低。可承受徑向及雙向軸向負荷。結構簡單,易於安裝維護。應用於:高速旋轉、低噪音、低振動的應用。電機馬達、家用電器、變速箱、儀器儀表、輕型輸送設備。所有對速度和低摩擦有較高要求,且負荷不極重的場合。
圓柱滾子軸承 (Cylindrical Roller Bearing):滾子與滾道為線接觸,徑向承載能力極強。高剛性,部分類型 (如NU, N型) 可允許軸向位移。雙列圓柱滾子軸承適用於高精度、高剛性的精密應用。應用於:承受重徑向負荷的場合。大型工具機主軸、重型變速箱、發電機、鐵路軸箱、輸送帶滾輪。適用於主要承受垂直於軸線的巨大力量的設備。
調心滾子軸承 (Spherical Roller Bearing):具有自動調心能力,可補償軸撓曲或安裝不同心造成的角度誤差。有極高的徑向承載能力,且可承受雙向軸向負荷。適用於重載、中高速且存在對中誤差風險的惡劣工況。適用於:軸線長、易彎曲,或安裝難以保證精確對中的大型重型設備。冶金設備 (軋鋼機)、造紙機械、風力發電機、大型泵、重型減速機。
在高速運轉條件下,選擇軸承的關鍵在於最小化摩擦和熱量產生。
優先類型:
1.深溝球軸承 (Deep Groove Ball Bearings)
原因: 滾動體(鋼球)與滾道為點接觸,摩擦扭矩極低,產熱少。
限制: 適用於輕到中等負荷。
典型應用: 各類電機、變速箱、儀器儀表。
2.角接觸球軸承 (Angular Contact Ball Bearings)
原因: 專為承受高速及複合負荷(徑向和軸向)設計。
優勢: 可透過預緊提升剛性和旋轉精度,常見於配對使用。
典型應用: 精密工具機主軸、高速離心機、渦輪機。
3.精密/高速專用軸承,這包括使用陶瓷球(混合陶瓷軸承)的上述兩種軸承。
原因: 陶瓷(氮化矽)密度低、剛性高、熱膨脹小,能將極限轉速大幅提升。
典型應用: 超高速機床主軸、牙鑽(極限轉速可達數十萬轉/分鐘)。
次要考量 (滾子軸承),雖然滾子軸承(如圓柱滾子軸承)具有更高的徑向承載能力,但由於滾動體與滾道為線接觸,摩擦力較大,極限轉速通常低於同尺寸的球軸承。它們通常用於重載下的中高速應用,而非極限高速應用。
軸承的「遊隙」(Internal Clearance),也稱為內部間隙或徑向間隙,是軸承設計中一個極為關鍵的參數。軸承遊隙是指未安裝或未受負荷時,軸承內圈與外圈之間滾動體(滾珠或滾子)的相對最大移動距離。重要概念: 初始遊隙(未安裝)會因干涉配合(壓入軸或殼體)和工作溫差引起的熱膨脹而減小,形成工作遊隙 (Operating Clearance)。設計時必須確保最終的工作遊隙是適當的。
過大:導致振動大、噪音高、負荷不均,使軸承壽命縮短。
過小:導致摩擦高、溫升快,可能造成卡死或燒毀,大幅降低壽命。
正確選擇下,應使軸承在工作狀態下保有適當微小的正遊隙或零遊隙(高精度應用可採預緊)。
1.清潔:徹底清潔軸、座孔及工作環境,防止雜物異物污染。
2.檢查:確認軸與座孔的尺寸、精度和表面無損傷。
3.軸承:保持在原包裝直到安裝前,若有需要則清洗並塗抹潤滑劑。
1.壓入法 (冷裝):適用於小型軸承,利用壓力機或套筒將軸承壓入軸或座孔。
2.熱裝法 (熱裝):適用於大型軸承,將軸承加熱(不超120°C)使其膨脹後,套入軸上。
3.液壓法:利用液壓油泵配合液壓螺母將軸承推入錐形軸頸上,精確控制。
內圈:若內圈旋轉或受重負荷,需選用過盈配合(如 k5/k6/m6),以防相對滑動(蠕變)。
外圈:若外圈旋轉或受重負荷,需選用過盈配合(如 K7)。
靜止圈:若套圈靜止且只受輕負荷,通常採用間隙配合或過渡配合(如 g6/h6/H7),以利於安裝和軸向位移。
安裝內圈:施力點應在內圈,避免力量通過滾動體傳遞至外圈。
安裝外圈:施力點應在外圈,避免力量通過滾動體傳遞至內圈。
同時安裝:使用專用工具,同時施力於內外圈。請務必注意,施力時應避開滾動體。
1.旋轉檢查:用手轉動軸承,確認旋轉平穩、靈活,無卡滯或異常摩擦聲。
2.遊隙檢查:確認工作遊隙是否適當。
3.配合檢查:確認端面、擋肩是否壓緊到位,無間隙。
4.潤滑檢查:確認潤滑劑填注量和種類正確。
1.降低摩擦:形成油膜,減少滾動體與滾道間的直接接觸,減少摩擦力與發熱。
2.減少磨損:防止金屬表面損傷,延長軸承壽命。
3.散熱防鏽:將摩擦熱帶走,並防止水氣與污染物侵蝕。
潤滑脂 (Grease):適用於低速、重負荷、間歇操作、不易補給,或需密封防護的場合。
潤滑油 (Oil):適用於高速、低負荷、高溫散熱需求高,或需要循環過濾的場合。
填充量:一般為軸承空間體積的 1/3 到 1/2。
過多:引起劇烈攪拌、高溫升,並增加能耗。
過少:潤滑不足,導致磨損增加,軸承過熱甚至燒毀,縮短壽命。
若輕微,使用溶劑清洗並輕拭鏽跡;若嚴重則需更換。
預防:
1.密封:防止水氣、潮濕或腐蝕性氣體侵入。
2.潤滑:選用具有防鏽性能的潤滑劑,並定期更換。
3.操作:避免徒手接觸,汗水會導致鏽蝕。
1.清單建立:建立設備清單,確定軸承型號、位置和運轉條件。
2.潤滑計畫:根據製造商建議,制定定期潤滑的種類、用量與間隔。
3.狀態監測:定期執行振動分析和溫度檢查,及時發現潛在問題。
4.維護排程:制定更換週期(基於L10或實際狀態),並記錄維護歷史。
