TIMKEN双联球轴承安装方式

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TIMKEN双联球轴承安装

 

背对背安装， DB 或（“O”型）（接触角开口相对）
在安装前，两个相邻内圈面之间有间隙。在安装后，两个面夹紧在一起，向每个轴承上提供内部预载荷。这种布置很适合滑轮、槽轮和其他具有倾翻载荷的应用以及轴发生热膨胀的所有浮动端。当用于固定端时，还提供轴向和径向刚度，以及在两个方向上同等的轴向承载能力。 所有双联布置中最常用的是背对背安装。TIMKEN铁姆肯公司的背对背安装副订购代号为DU（例如： 2MM207WI－DU），另外，还可使用端面平齐的两个单列的轴承（例如－SU）（两个轴承）。

 

面对面安装， DF 或（“X”型）（接触角开口相背）
在安装前，两个相邻外圈面之间有间隙。在安装后，两个面夹紧在轴承座挡肩和盖板挡肩之间，向每个轴承上提供内部预载荷。这种布置在两个方向上都有相等的轴向承载能力，并且具有径向和轴向刚度。因为面对面安装的固有弱点是较低的耐弯矩载荷能力以及适应轴热膨胀能力，一般不宜考虑这种安装方法，除非有其它考虑。

TIMKEN铁姆肯公司面对面安装副订购代号为 DU（例如2MM212WI－DE），还可使用端面平齐的两个单列轴承（例如－SU）（两个轴承）。

串列安装， DT
安装前，各轴承的内圈端面与外圈端面不平齐。在安装后，当施加的轴向载荷等于正常预紧力的两倍时，内圈和外圈端面在两边对齐。这种布置只在一个方向具有两倍的轴向载荷承载能力。如果要求进一步提高轴向载荷承载能力，可使用两个以上的轴承串列方式。铁姆肯公司的串列安装副订购代号为DU（2MM205WI－DU），还可使用端面平齐的两个单列轴承（例如－SU）（两个轴承）。

其他安装方式
端面平齐成对轴承（DU）可与单个端面平齐的轴承组合装成“三联”（TU）组件。这些安装方式的单向轴向承载能力高，还具有高的系统刚性，可承载中等反向的轴向载荷。

TIMKEN轴承座设计与密封

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TIMKEN轴承座设计与密封

 

轴承座设计
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。
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，以保证轴承安装后的同轴度。

在很多机床设计中，在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轴承座上，那么螺钉孔和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。

 

轴承座密封
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。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。在端盖的开式唇部附近需要开一个滴油槽或引油槽。

TIMKEN轴承的安装设计

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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轴承，还应考虑以下因素：

  • 支撑轴承的零部件的良好设计和机加工（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）
  • 正确使用轴承上给出的信息
  • 正确的配合
  • 合理的轴承游隙

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。

 

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。
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，确保正确的轴承安装位置和同轴度。为了优化轴承性能，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球轴承发热及散热说明

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TIMKEN球轴承发热及散热说明

 

 

发热
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。

 

 

预载荷和发热
TIMKEN轴承承载时的生热与运转速度和轴承预载荷有关。施加预载荷对于取得轴向和径向最大刚性是必要的。但是，如果速度增大了，TIMKEN轴承预载荷可能需要减小来维持轴承的正常运转温度。
对于高速运转，TIMKEN轴承预载荷应该足够大以保证滚珠的滚动摩擦，但也不能过高而引起过热。如果需要运转速度较低时，轴承预载荷应适当增大以提高轴承的刚性，但前提是轴承运转温度正常。因此，生热和主轴刚性之间的平衡决定了轴承预载荷的大小。预载荷要与工作速度、所需轴承寿命相适应。

对于工作台主轴，运转速度一般较低而载荷较大。主轴需要在承载条件下，径向和轴向取得最大刚性，因此就必须增大轴承预载荷。

 

 

轴承几何形状和发热
应该注意，轴承内部的几何形状对发热有很大的影响。高速设计（例如：铁姆肯公司HX系列）采用“优化的”内部几何形状，从而在承载能力、刚性和发热之间取得平衡。

 

 

散热
当球轴承主轴为油脂润滑时，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轴承座的传导散掉，还可以通过流经轴承的润滑油带走。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，前端或砂轮一侧的轴承被固定，靠近磨削冷却液。传动侧或后端的轴承起轴向保护作用，可以在轴承座内轴向浮动，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铁姆肯公司收购精密运动控制解决方案领先供应商Cone Drive

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TIMKEN铁姆肯公司收购精密运动控制解决方案领先供应商Cone Drive

 

2018 年7月25日，中国上海——全球轴承和机械动力传动产品领导者铁姆肯公司宣布就收购Cone Drive公司与其达成协议。后者是领先的精密传动装置制造商，其产品广泛应用于太阳能、自动化、高空作业平台以及食品饮料加工等多个领域。Cone Drive公司2018年全年销售额预计将超过于1亿美元。

“我们执行的战略是在全球多元化市场实现铁姆肯公司动力传动产品的盈利增长，”铁姆肯公司总裁兼首席执行官Richard G. Kyle表示，“收购Cone Drive公司将强化铁姆肯公司在太阳能等高增长、高潜力的终端市场的竞争力，同时也将促进扩展我们在中国动力传动市场的业务。Cone Drive和我们的业务具有高度的互补性，我们希望通过此次交易在销售和成本方面获得显著的协同效应。”

Cone Drive公司总部位于美国密歇根州特拉弗斯城，在美国和中国设有生产基地。该公司现有员工约500人，服务的客户遍布全球。公司以Cone Drive和H-Fang(华方)品牌向全球市场提供广泛的高度工程化的精密运动控制技术产品，包括大扭矩蜗轮蜗杆齿轮组、谐波解决方案和精密回转传动装置等。

近年来，TIMKEN铁姆肯公司在其核心的轴承产品基础上不断扩充相关的动力传动产品和服务，实现产品组合的多元化。这些相关产品包括齿轮传动装置、链条、皮带、联轴器、自动润滑系统、工业离合器和制动器以及各类相关服务，涉及Timken、Philadelphia Gear、Groeneveld 、Drives和 Lovejoy等著名工业品牌。

TIMKEN润滑油特性

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TIMKEN润滑油特性

 

机床制造商往往偏向于采用脂润滑主轴轴承，而不是采用油循环润滑，这是由于其简单性和应用生热较小。然而，对于高速或重载，循环油由于有很好的散热能力，可能是应用最为广泛的。

 

 

循环油润滑
　　在设计一个循环油润滑系统时，必须考虑很多因素：

  • 润滑油的特性；
  • 润滑油的流速；
  • 润滑油给排系统；
  • 轴承系统的散热速率
    最后一项受到轴承座导热能力和循环润滑油的传热能力等因素影响。

 

润滑油的特性
　　国际标准中，通常采用ISO VG10至ISO VG22范围内的低黏度矿物油润滑轴承。这种选择将最大限度地，尤其在高转速需要尽可能低的黏度时，降低生热。但是，当轴承和齿轮选择同一润滑油时，要以考虑齿轮为主，如果动力传动中包括了齿轮，就要加以注意。添加适当添加剂的高品质矿物油，既可以润滑齿轮，也可以润滑轴承，有相对较小的黏度。

 

 

TIMKEN密封滚珠丝杠支撑轴承基础介绍

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TIMKEN密封滚珠丝杠支撑轴承基础介绍

这些设计可采用法兰连接（MMF）和非法兰连接（MMN）系列，简化了标配和旋转螺母件的安装。法兰连接的类型不需要从外部夹紧外圈，标准类型采用密封式双列组合，但是两种系列均可按双列或四列组件配置订购密封或尘盖。

 

耐磨材料
为了改进机床性能和使用寿命，先进的轴承能够耐碎屑磨损。采用WearEver技术的铁姆肯公司的超精密轴承将特殊高合金钢和陶瓷滚珠结合，为高速应用提供了卓越的性能和切剖质量，改善机器的效率和利用，同时减少了辅助的最后完
工工序和停工时间。
在设计轴承时专门采用这种独特的耐磨钢，目的是经受硬杂质引起的损坏，硬杂质是缩短轴承使用寿命的一个主要原因。研究表明，在有硬杂质的时候，使用这种先进材料的使用寿命是标准轴承的十倍。这种材料在高速机加工生产力和改善产品质量方面，具有明显的先进性。

TIMKEN精密圆锥滚子轴承情况介绍

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TIMKEN精密圆锥滚子轴承情况介绍

 

接触角（K系数）
锥形滚道允许圆锥滚子轴承承受径向载荷和轴向载荷的合成载荷。既然载荷能力与轴承刚度有着本质上的联系，那么圆锥滚子轴承外圈接触角的选择有助于优化既定应用的轴承选型。
在选择圆锥滚子轴承的时候，客户的主要设计目标是优化刚度，这通常取决于主轴的直径。因此，根据既定的尺寸范围，可以缩小圆锥滚子轴承的选择范围。

 

速度
另一个主要因素是对轴承的速度能力的考量。这是一种挑战，因为圆锥滚子轴承的速度受其内部几何尺寸、在运行条件下轴向设置、使用的润滑剂和润滑方式的影响。

 

结构
TIMKEN圆锥滚子轴承设计独特，能同时承受旋转轴上和轴承座内的轴向载荷和径向载荷。外圈的角度越陡，轴承承受轴向载荷的能力越强。为了进一步提高应用的性能，这些轴承采用了工作定制的几何形状和工程表面。
TIMKEN铁姆肯公司已经设计出了一系列圆锥滚子轴承类型，专门满足各种机床要求。这些设计中最适合特殊应用的组合，各类的主要特点如下：

TS 或TSF 轴承

  • 圆锥滚子轴承用得最广泛的类型
  • 最低精密等级 3或C（ISO P5）
  • TSF 有外圈，用于轴向定位
  • 有最多的轴承系列可用
  •  用于轴旋转的应用场合

 

TSMA轴承

  • 有通过挡边的轴向孔油合路
  • 适合用循环油或油雾润滑
  •  离心力布油至关键的挡边／滚子端接触面
  • 有最精密的等级可用
  • 有多数的轴承系列可用
  • 用于轴旋转的应用场合

 

Hydra-Rib 轴承

  • 设计可保持最优化的主轴系统预载荷
  • 浮动的外圈挡边由“压力”系统定位
  • 接触滚子大端的挡边而不是通常的固定内圈挡边
  • 可变的预载荷设置，适合手动、带式或计算机控制
  • 优化的预载荷设置适应广泛速度范围
  • 增强主轴精度
  • 改善静态和动态刚度
  • 运行温度低
  • 重型切割时刀具使用寿命更长

 

Spring-Rib　轴承

  • 设计可保持最优化的主轴系统预载荷
  •  浮动的外圈挡边由“弹簧”系统定位－不需要加压系统
  • 接触滚子大端的挡边而不是通常的固定内圈挡边
  • 增强主轴精度
  • 改善静态和动态刚度得到改善
  • 重型切割时刀具使用寿命更长

 

交叉滚子轴承

  • 设计可倾覆力矩
  • 大接触角几何形状具有较宽的有效宽度
  • 抗倾斜刚度高
  • 可调的优化预载荷设计
  • 设计紧凑，需要的空间小
  • 应用的机加工成本低

 

游隙（预载荷）
在安装期间，圆锥滚子轴承的游隙影响下列项目：

  • 载荷区控制，影响轴承使用寿命
  • 系统刚度，影响挠曲度
  • 轴承座和轴的公差

根据刚度、降低发热量和优化使用寿命的需要来确定游隙/预载荷设置。

 

精密等级
通常来说，特定的应用场合一旦确定了最适合的轴承部件编号，最后的参数是选择精度水平。标准等级的圆锥滚子轴承
的滚道和滚子有冠状或加强型轮廓。TIMKEN铁姆肯公司的精密圆锥滚子轴承是直轮廓，运转精确度和性能满足ABEC5/ISO P5、 ABEC7/ISO P4和 ABEC9/ISO P2的要求。 Precision Plus系列轴承的总径向跳动量不到1微米，超过了ABEC9 / ISO P2的精度水平，甚至可以更好。为了达到必要的精度水平，所选的部件编号需采用建议的装配和/或检验代码（精密等级和性能代码）。

 

 

 

TIMKEN精密圆锥滚动轴承基本介绍

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TIMKEN精密圆锥滚动轴承基本介绍

圆锥滚子轴承的基本设计原理是使之成为机床应用的低速度/高载荷或低速度/高刚度要求的理想解决方案。

 

纯滚动
圆锥滚子轴承的锥形滚道使之承受径向载荷和轴向载荷的合成载荷。与其他滚子轴承类型相比，滚子的纯滚动和滚道的线接触可以减少发热量并改进主轴的刚度和运转精度。纯滚动动作是两种设计特点的结果：滚子的锥度和滚子大端上球形表面与滚道挡边之间的接触。滚子设计延长线是沿着滚子本体延伸，朝向轴承中心线收敛，并且相交于中心线。这样，滚子和滚道之间没有相对滑动。
滚子的圆锥设计不仅保证滚子沿着滚子本体上每一点的表面速度和滚道贴合匹配，而且产生反座力，将滚子的球形大端推向滚道挡边。这种希望的反座力是外滚道和内滚道不同角度的函数，并且防止滚子偏移顶点。不偏移意味着滚子正向对中，因此，延长了轴承的使用寿命，提高了刚度和精确度。
有些应用要求不能被标准圆锥滚动轴承的精密水平满足，TIMKEN精密圆锥滚动轴承能够提升并保持当今机床行业要求的运行精度，满足各种相关专业市场的需求。圆锥滚子轴承精密等级为机床制造商提供了一种经济的设计方案，超过了大部分旋转精度和刚度的应用需要。

 

精度等级
铁姆肯公司的高精密圆锥滚动轴承由能够微调轴承设置角度的准确匹配的零部件组成，轴承设置能够使客户机器生产力达到最大程度。铁姆肯公司采用可变预载荷设计成高速型，目的是为了优化了机加工，并且使 Precision Plus™ 轴承总的径向跳动量小于1微米。
精密圆锥滚子轴承的应用不局限于机床。无论什么地方，只要主轴旋转并且旋转精度对机器的性能很重要，最好选择精密圆锥滚子轴承。其他典型应用包括印刷机、光学打磨机、成型刀具、精密驱动装置、测量仪表和滚珠丝杠驱动应用。
为了更好的服务全球机床市场，铁姆肯公司在全世界拥有制造资源，专门将重点放在优质精密轴承上。由于拥有这些专用资源，在制造过程中保证了轴承精密的质量。为了进一步提高使用可靠性，铁姆肯公司的精密圆锥滚动轴承采用优质合金钢制成。

TIMKEN轴承选型指南

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TIMKEN轴承选型指南

TIMKEN铁姆肯公司提供大范围的滚动轴承类型和尺寸，这样客户无需到处寻找，因为轴承通常是运动组件中最关键的零部件，所以铁姆肯公司的工程师谨慎地保证客户在选择 Timken®轴承时拥有最大的功能价值。在收购 Fafnir®品牌后，铁姆肯公司能够为任何运动控制的应用提供合适的轴承。凭借在轴承行业100多年的经验积累，铁姆肯公司不愧为滚子轴承行业的领导者。

TIMKEN铁姆肯公司在世界范围拥有经验丰富、技术娴熟的受过专业培训的工程师协助客户研发推出新产品。铁姆肯公司的工程师是客户的强大的资源，帮助客户合理选型，满足下述任何需求：

  • 较高的技术要求或较高水平的应用要求
  • 较高的机器复杂性
  •  必须避免在各种运行模式下系统故障的关键应用场合
  • 有潜在的爆炸导致人身伤害风险的场合
  •  由于不合理使用轴承而导致惨重损失或停工的场合

 

因为TIMKEN铁姆肯公司的产品配置很多，能够用于很多场合，所以选型过程的起点宜重点评定两大基本类别：第一是边界（或固定）条件，第二是期望的性能（或希望的结果）。边界条件和期望性能随应用的变化而变化。在最后轴承选型时，需要权衡或折衷，选择规格时，需要合理平衡各种因素。最好的办法是检查对装置起关键作用的因素，并进行优化需要考虑的边界（或固定）条件包括：

  • 外部载荷，包括径向载荷、推力载荷、冲击载荷和合成载荷
  • 加速和减速水平
  • 运行温度范围（包括极端极限和热循环）
  • 其他环境（例如湿度、流体、振动、碎屑和磁场等等）
  • 空间约束

 

需要考虑的期望性能（或要求的结果）包括：

  • 转动精度和重复性（例如加工精度水平）
  • 系统刚度（轴向刚度或径向刚度）
  • 轴承的使用寿命
  • 速度

因为滚子轴承是机器的有机组成部分，观察系统的关键运行参数还有助于找到最可靠的轴承方案。在机器设计时通常考虑的因素还包括优化那些影响应用性能的可控制的变量：

  • 轴承设计
  • 轴承轴和轴承座的布置，轴和轴承座的材料
  •  轴承的安装和搬运要求以及轴和轴承座的准备
  • 有足够的密封性能，防止受到污染
  • 润滑方式（润滑类型和出油系统）
  • 维护保养步骤和周期

 

一旦这些条件和期望已经确定并优先考虑，即可选择满足基本应用要求的合理轴承类型、规格和部件编号。