TIMKEN轴承的系统公差

TIMKEN轴承的系统公差

在确定哪一种TIMKEN公司的超精密球轴承最适合某种应用以前,最重要的是了解TIMKEN轴承特性的相关细节、公差和安装。虽然成本是另一个因素,可是要在超高速和超精的应用上使用了低精密轴承,反而更不经济。

TIMKEN公司严格控制了精密轴承的公差带,以保证产品性能的一致性和互换性。为了充分发挥这种产品的性能,需要与其匹配的零部件(如轴承座、轴、隔垫等等)在生产中,同样采用这种窄公差带。因此,必须特别注意轴和轴承座的安装配合以及TIMKEN轴承座设计的具体细节。

Timken角接触球轴承

TIMKEN球轴承的特点

TIMKEN球轴承的特点

美国环形轴承工程师委员会制定了球轴承的五种公差等级(即ABEC1、ABEC3、ABEC5、ABEC7 和 ABEC9)。数字越大,表示公差的范围越小,轴承越精密。TIMKEN公司的每个球轴承都是严格按照ABEC标准制造的。

通常来说,这些标准与国际标准化组织制定的同类公差等级相当,即ISO P0(ABEC 1),ISO P 5(ABEC 5),ISO P 4(ABEC 7)和ISO P2(ABEC 9)。

对于涉及到高速、有超精和刚度要求的应用,TIMKEN公司按照 ABEC7和ABEC 9/ISO P4 和 ISO P2公差制造了一系列完整的超精密TIMKEN球轴承。这类设备包括高级机床、喷射式发动机、计算机硬件、机器人和太空探测飞行器。机床轴承(基本上采用单列)共分成四大系列,即超轻系列(9300/ISO 19)、特轻系列(9100/ISO 10)、轻系列(200/ISO 02)和中载系列(300/ISO 03)。

TIMKEN轴承的散热方式

TIMKEN轴承的散热方式

当球轴承主轴为油脂润滑时,TIMKEN轴承所产生的热量只能通过周围零件的传导散掉。在喷射或循环油润滑的情形下,所产生的热量既可以通过轴与TIMKEN轴承座的传导散掉,还可以通过流经TIMKEN轴承的润滑油带走。尽管这两个途径都很重要,但总的来说,传导的作用要小一些。

举个例子,一个油雾润滑的磨削主轴,前端或砂轮一侧的TIMKEN轴承被固定,靠近磨削冷却液。传动侧或后端的TIMKEN轴承起轴向保护作用,可以在TIMKEN轴承座内轴向浮动,平衡由于温度变化引起的尺寸变化。在前端TIMKEN轴承位置,热量以较快的速度传导出去,是因为主轴前端的质量、外圈与轴承座挡肩、端盖和TIMKEN轴承座内孔的紧密接触。在这种情况下,又有油雾润滑和磨削冷却液的作用,热量可以有效地被传递走。

后端或浮动端的一对TIMKEN轴承的情形就没有那么好了。通常,轴在滑轮一端的质量不大。滑轮具有一定的热传导的能力,但又会接受皮带摩擦产生的热量。由于没有冷却液和传导面积小,通常这一侧的工作温度会稍高一些。

TIMKEN轴承的发热特点

TIMKEN轴承的发热特点

TIMKEN轴承低运转温度,配合足够的主轴刚性,对精密机床是很重要和理想的。这一点对与高速磨削主轴显得尤其突出,因为TIMKEN轴承的预载荷是施加在TIMKEN轴承上的基本载荷。低运转温度带来的好处有:加工工件更好的尺寸稳定性;对TIMKEN轴承润滑的需求减小;防止主轴轴承座外表面发热,去除温度变化对安装配合以及预载荷的不良影响。

脂润滑的TIMKEN球轴承磨合步骤

脂润滑的TIMKEN球轴承磨合步骤

  1. 按要求为TIMKEN轴承加入适量油脂
  2. 让TIMKEN轴承从一个合理的较低速度开始,一般为最大工作速度的10%
  3. 当TIMKEN轴承工作温度稳定后,以合理较小的递增量增大速度
  4. 如上述持续增加速度。如出现温度快速升高(温度超过70ºC/170ºF),应停止磨合过程。(最高TIMKEN轴承温度不应超过70ºC(170ºF)。否则,会导致TIMKEN轴承预载荷过大,和油脂和TIMKEN轴承的永久性损坏)
  5. 让系统冷却到室温
  6. 在温度到达峰值之前,以前一个速度重起磨合过程
  7. 继续重复以上过程,直到取得TIMKEN轴承最大运转速度时,温度达到 平衡。理想的平衡运转温度为35ºC46ºC95ºF115ºF

采用合成润滑脂的TIMKEN圆锥滚子轴承

采用合成润滑脂的TIMKEN圆锥滚子轴承

磨合期的目的是要将油脂均匀分布于TIMKEN轴承内部,从而避免油脂的搅动效应和TIMKEN轴承温度过高。

在初次油脂分布磨合期内,TIMKEN轴承温度要持续监控,并立即绘成曲线,以便在曲线趋势趋向一个竖直渐近线时及时加以避免。温度探测器尽可能靠近TIMKEN轴承,可以帮助更好地控制初次油脂分布磨合过程。

绘图法的另外一个优点在于帮助确定某一速度下的油脂分布磨合时间。当曲线趋于水平时,表明温度已经稳定。这时就可以进行下一速度的磨合。所示时间可能因主轴的速度和散热能力不同而不同。

根据从样机取得的结果,可以对生产主轴减少油脂分布磨合步骤的次数或时间长度,或既减少次数也减少时间长度。在任何情形下,出于安全原因,温度控制都是要保证的。

当多转速主轴进行油脂分布磨合时,必须降低速度来起动磨合过程。速度可以逐渐增加,直到过量的油脂从TIMKEN轴承内排出。

TIMKEN轴承油雾的特点

TIMKEN轴承油雾的特点

TIMKEN轴承油雾润滑建议用于主轴持续高速运转的应用中。通过这种润滑方式,适当黏度的润滑油被微粒化,与清洁、经过滤、干燥的压缩空气混合,以持续的油流通过TIMKEN轴承。TIMKEN轴承润滑油定量被压入空气中。因此,该系统不仅可以润滑TIMKEN轴承,还会因与空气流混合达到冷却的效果。空气与润滑油持续通过TIMKEN轴承和迷宫式密封,还会防止杂质侵入TIMKEN轴承。

为确保TIMKEN轴承通身润滑并防止可能的滚珠及滚道的损坏,一定要在主轴起动前,先将油雾系统起动并运转几分钟。TIMKEN轴承在起动前通身润滑的重要性必须引起足够的重视,对于那些主轴处于停机状态已有相当长的时间,这显得尤其重要。为避免这些情况,大多数油雾系统都配有联锁装置,使得在润滑系统正常工作和TIMKEN轴承彻底通身润滑之前,主轴不能起动。

TIMKEN轴承的油浴及滴油润滑

TIMKEN轴承的油浴及滴油润滑

TIMKEN轴承的油浴

润滑TIMKEN轴承用的传统油浴系统适用于中低速。静止状态下,油面不能高于最下面的滚珠的中心。当轴旋转时,工作状态的油面会因旋转部件的速度比静止状态时低得多。需要用一个可

视油表或其它方式来实现方便的油面水平监控。

TIMKEN轴承的滴油润滑

当速度高到油浴已经不能满足而且TIMKEN轴承承受中等载荷时,TIMKEN推荐采用过滤式可视加油器来润滑。这样可以确保润滑油持续的供给。供给的油量(滴数/分钟)通过密切观察运转温度来确定。

TIMKEN轴承润滑油

TIMKEN轴承润滑油

尽管TIMKEN轴承已经有很多种油脂可以成功地在dN值达一百万的应用中工作,但通常还会选用油润滑服务于高速、来提供比油脂更好的冷却和散热效果。TIMKEN推荐37ºC/100ºF时黏度为100赛氏黏度单位的高等级主轴油,以滴油润滑、油浴和油雾系统等方式对TIMKEN轴承进行润滑。在重载应用中,一定要保证有相对较大的润滑油量的供给,而且在温度高于正常TIMKEN轴承工作温度的地方,还需要润滑油冷却器。如果TIMKEN轴承速度很高的话,要避免润滑油在一个大油池内的搅动倾向。

美国TIMKEN轴承的润滑脂

美国TIMKEN轴承的润滑脂

在各种不同的主轴应用上使用润滑脂来润滑TIMKEN超精密球轴承,变得越来越常见。原因在于质量更高的润滑脂的出现、设计得以简化、消除“人为因素”,无需频繁地为过多、过少或选用错误的润滑而负责任。在装配时,以适量正确的润滑脂预润滑TIMKEN轴承,不仅省去了填装油脂的步骤,而且在许多情况下都延长了TIMKEN轴承的寿命。

为取得好的润滑效果,润滑TIMKEN球轴承的油脂应该具有优良的机械、化学稳定性和低扭矩特征。有两种不同的油脂,一种偏软,另一种较硬,均表现为适用于机床主轴TIMKEN轴承。“软”油脂对应的NLGI 工作针入系数为2或更小。较硬的油脂对应的NLGI工作针入系数为3或更高,属于凝结型油脂。所有的油脂在TIMKEN轴承内运转一段时间后,在稠度上的变化很小。由于较软的油脂倾向于搅动,就要格外关注每个TIMKEN轴承上的填入量。因为,较硬的油脂属于凝结型油脂,填加的油脂量就不那么要紧了。

对于超精密球轴承在500,000dN 值以下,等同于50毫米内径转速为10,000转/分,低稠度的油脂和凝结型油脂均可选用。

在连续速度超过500,000DN值时,TIMKEN轴承以低稠度油脂润滑,经过足够的磨合,通常会取得较低的运转温度。

然而,必须限制填入每个TIMKEN轴承内的油脂量。在速度较高时,TIMKEN轴承内过量的油脂会因搅动效应导致运转温度的剧烈升高。这种情况,如果不加控制,会导致TIMKEN轴承早期损坏。