軸承小知識大智慧——CARB圓環滾子軸承

2021-03-01 工業解決方案中心

CARB圓環滾子軸承(圖1)是一種帶有長而稍具弧面的對稱滾子和圓環狀滾道輪廓(圖2)的單列軸承。CARB圓環滾子軸承是浮動端軸承,只能承受徑向載荷。CARB軸承通常用於替換定位端/浮動端軸承配置中的浮動端球面滾子軸承。

低摩擦

自導型滾子可使摩擦和摩擦產生的熱量維持在較低水平(圖7)。

提高了耐磨性

所有CARB軸承都已升級為SKFExplorer軸承。

低噪聲

CARB軸承能降低諸如造紙機和風機等設備的噪音和振動水平。

CARB軸承適用於具有自調心性能的軸承配置(圖8)。CARB軸承位於浮動端,內部不會產生軸向力,因此具有以下優勢:

載荷更小,可延長軸承使用壽命

軸承運行溫度更低,潤滑劑的使用壽命和維護周期更長

可降低噪聲和振動水平

如需了解SKF自調心軸承配置的更多信息,請訪問skf.com/go/17000-10觀看相關視頻。

SKF標準CARB圓環滾子軸承的供應範圍與球面滾子軸承的供應範圍相匹配。供應種類還包括具有低橫截面高度的軸承,可滿足更小徑向空間的要求。所有CARB軸承都已升級為SKF Explorer軸承,並且在產品表中以藍色進行了標註。標準軸承產品的範圍包括:

帶圓柱孔或帶圓錐孔的基本設計軸承

- 錐度: 1:12 (型號後綴為K)

- 錐度: 1:30 (型號後綴為K30)

密封軸承

如需產品表中未列出的尺寸及其變型的軸承,請諮詢嘉瑞技術工程師或客服。

根據不同系列和尺寸,以下基本設計的CARB圓環滾子軸承可作為標準系列產品提供(圖9) :

滾動體引導的帶保持架的軸承

內圈引導的帶保持架的軸承

帶卡環的滿裝滾子軸承

滿裝CARB軸承的承載能力遠遠高於同尺寸帶保持架的CARB軸承。

作為標準產品提供,主要為帶圓柱孔內圈的中小型滿裝滾子軸承

通常用於低轉速和極重載荷的應用

適用於內圈或外圈旋轉

安裝在軸承外圈凹槽中的一側或兩側帶雙唇結構的接觸式密封件,密封件的唇口緊貼在內圈滾道上,起到密封作用

提供兩種不同的密封材料/設計(圖10) :

- 帶鋼骨架的HNBR氧化丁腈橡膠(型號後綴為CS5)

- 帶鋼骨架且密封性能增強的NBR丁腈橡膠(型號後綴為NS),主要用於往復運動或極低速的應用

軸承兩側密封件內的潤滑脂可以在軸承壽命期間內進行潤滑,幾乎可以實現免維護。它們填充了以下潤滑脂中的一種(表1) :

非滿裝滾子CARB軸承帶有以下保持架中的一種:

在高溫下使用時,一些潤滑劑可能會對尼龍保持架產生不利影響。

SKF可為客戶專門定製軸承,以滿足特殊工況下的應用要求。這些軸承的應用示例有:

高精度運行要求的造紙廠或塗膠機

極其惡劣的應用工況,例如:連鑄機

高溫應用

如需了解CARB軸承特定應用的更多信息,請諮詢嘉瑞技術工程師或客服。

CARB軸承允許的工作溫度限制範圍取決於:

如果溫度超過允許的運行溫度範圍,請諮詢嘉瑞技術工程師或客服。

CARB軸承的軸承套圈經過特殊熱處理,軸承套圈的熱穩定性溫度最高可達200 °C(390 °F )。

鋼質或黃銅保持架的工作溫度範圍與軸承套圈相同。有關聚合物保持架的溫度限制範圍,請參閱聚合物保持架。

密封件允許的工作溫度限制範圍取決於密封材料:

HNBR氧化丁腈橡膠:-40至+150°C(-40°C +300 °F)

NBR丁腈橡膠: -40至+90°C (-40°C+195°F)

短時間內可承受高達120°C(250 °F)的溫度。

密封件的最高溫度值通常出現在密封唇口處。

密封式CARB軸承所用潤滑脂的溫度限制範圍見上文表1 。如需了解其他SKF潤滑脂的溫度限制範圍,請參閱選擇合適的SKF潤滑脂。

使用非SKF提供的潤滑劑時,應根據SKF交通燈概念估算溫度限制範圍。

實際的遊隙對可能的軸向位移會產生限制。不對中誤差也減少了可能發生的軸向位移。因此,需要驗證實際的軸向位移。

確定所需的軸向位移

- 軸的熱膨脹可用以下公式估算:Sreq=aL△T

- 如果需要考慮其他影響因素,則可能需要進行高級建模計算或測試。

確定最大不對中誤差

- 根據特定公差估算軸承座軸承位的不對中誤差角度β。

- 如果需要考慮其他影響因素,則可能需要進行高級建模計算或測試。

檢查允許的軸向位移

根據所使用的軸承(圖11), 檢查兩個方向的允許軸向位移:

- 帶保持架的開式軸承

- 帶卡環的滿裝滾子軸承

- 密封軸承

Sreq<S1-βk1BSreq<S2-βk1B

如果Sreg的值太大,應考慮偏移安裝。

檢查遊隙

- 確定由軸向位移造成的遊隙減小量。

- 確定由其他因素導致的遊隙減小量並評估剩餘遊隙(選擇初始遊隙)。

 符號

             軸承寬度[mm]

Cred          由內外圈之間的相對中心位置發生的軸向位移而導致的徑向遊隙減小量[mm]

k1             不對中誤差係數

L              軸承之間的軸的長度[mm]

S1            偏離卡環時,帶保持架的軸承或滿裝滾子軸承中的軸向位移極限[mm](圖11)   

S2            向密封件或卡環方向偏移時,密封軸承和滿裝滾子軸承中的軸向位移極限[mm] (圖11)

Sreq           距中心位置的所需的軸向位移[mm]

α              熱膨脹係數[ -1]=12x10-6 (鋼)

β              不對中誤差[°]

△T           溫差[°C]

計算示例

應用(圖12)

軸向位移驗證:

1.所需的軸向位移

2.最大不對中誤差

 提供的已知值: 0.46°

3. 檢查允許的軸向位移

軸承發生位移時的最小遊隙:

170-7=163μm

確定由其他因素導致的遊隙減小量(例如過盈配合、內圈和外圈的溫度差)並評估剩餘遊隙(選擇初始遊隙)。

要使軸相對於軸承座產生軸向位移,就必須在軸承兩側提供一定的自由空間,如圖13所示。該自由空間寬度的實際值可以根據以下條件進行估算:

Ca值

估計的內外圈在運行中相對中心位置的軸向位移

由於不對中誤差造成的軸向位移

計算軸承兩側所需的自由空間

Careq=Ca+0.5(s+βk1 B)

式中

B             =軸承寬度[mm]

Ca           =軸承兩側所需空間的最小寬度[mm]

Careq        =軸承兩側所需空間的寬度[mm]

K1           =不對中誤差係數

S            =內外圈之間的相對軸向位移,例如:軸的熱膨脹[mm]

β            =不對中誤差[°]

如果軸可能發生較大的熱膨脹,可對內外圈採用偏移安裝的方法來消除熱膨脹帶來的影響;最大偏移量為軸向位移的極限值s1或s2 (上文圖11),並與預期的軸向位移(圖14) 方向相反。造紙機械中採用自調心軸承配置的烘缸軸承,在安裝時就是採取這種,允許軸向位移的偏移安裝方法的典型案例。

仔細檢查軸向位移,因為可能出現軸向位移值無法完全達到s1值。

SKF標準軸承座適用於C30、C31、C22和C23系列的大部分CARB軸承。

使用標準軸承座時,軸承的兩種常見配置:

帶圓錐孔的CARB軸承,配合緊定套安裝在光軸上

帶圓柱孔的CARB軸承,直接安裝在階梯軸上

SKF軸承座的在線綜合分類信息見skf.com/housings。

在搬運CARB圓環滾子軸承的過程中,軸承套圈和滾動體組件可能會偏離正常的軸向位置。將CARB軸承安裝到垂直軸或垂直座孔時,偏離尤為明顯:

軸承滾動體組件和內圈或外圈將會向下移動,會導致軸承發生一側沒有遊隙的情況。

當軸承套圈由於過盈配合而出現膨脹或收縮時, 會導致預緊。

因此,應儘可能地做到:

若情況不允許,則應使用軸承操作工具或其他設備讓軸承部件都處於對中位置。

通過過盈配合的方式來安裝帶圓錐孔的軸承,可以使用以下方法中的一種方法:

測量遊隙減小量(表5)

測量鎖緊螺母的鎖緊角度(表5)

測量軸向推進距離(表5)

應用SKF二步液壓驅動法

若軸承d> 100 mm,嘉瑞建議使用SKF二步液壓驅動法。這是一種可以實現合適過盈配合的快速、可靠且安全的安裝方法。如需了解更多信息,請訪問skf.com/drive-up。

測量內圈膨脹量

如需了解更多信息,請訪問:

skf.com/sensormounto。

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