適用于徑向空間非常小的應用,其中軸和殼體上的滾道設計為滾動軸承滾道
可以支撐高徑向負載
允許高速
將滿裝滾針軸承的承載能力優勢與帶保持架軸承的速度優勢相結合
具有較高的運行精度
剛性軸承布置
易于安裝
允許技術上簡單、經濟且具有成本效益的設計
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徑向滾針和保持架組件 開式沖壓外圈滾針軸承與機加工滾針軸承徑向設計空間比較 ①徑向滾針和保持架組件 ②開式沖壓外圈滾針軸承 ③機加工滾針軸承 | ![]() |
滾針和保持架組件是徑向滾針軸承組的一部分。軸承元件包括滾針保持架,該滾針保持架裝配有滾針,是徑向截面高度非常小的滾動軸承。根據位置,滾動元件在滾針和保持架組件中的保持架凹穴中引導,凹穴通過桿件彼此隔開,并均勻分布在保持架的圓周上,從而保持滾動元件相對于彼此的間距,保持架和滾動元件因此形成了一個完整的單元。
此外,桿防止相鄰滾動元件之間的滑動摩擦,并在無載荷區域中平行于軸承軸線引導滾動元件。平行于軸線的導向可防止滾針在無負載區域內偏斜。與滿裝滾針軸承相比,滾針和保持架組件適用于更高的速度。因此,保持架補償了滿裝滾針軸承轉速的缺點。
由于沒有內圈和外圈,軸承的徑向截面高度僅等于滾針的直徑。因此,滾針和保持架組件特別適合需要非常小的徑向設計空間的應用。大多數軸承采用單列設計,前綴是K。
滾針和保持架組件只有在安裝在殼體和軸之間后才能正常工作。在這種情況下,滾道必須設計為滾動軸承滾道
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單列滾針和保持架組件 Fr=徑向載荷 | ![]() |
雙列滾針和保持架組件比單列設計具有更高的承載能力,但相應地更寬,軸承的前綴為K,后綴為ZW
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雙列滾針及保持架組件 Fr=徑向載荷 | ![]() |
滾針和保持架組件根據表提供G2級標準滾針,在所有情況下,在任何一個滾針和保持架組件中只使用一種滾針。分類印在包裝上并用顏色編碼標識,種類由上下偏差(單位為μm)指定,直徑公差最大為2μm。兩個相鄰的滾針排序被稱為排序對。
| 等級 | 直徑Dw的偏差和公差 | |||||||||
| 偏差 | 滾針直徑的變化 | 排序對顏色代碼 | 分類 | 圓度 | 粗糙度 | 長度公差 | ||||
| μm | VDwL μm max. | μm | tDw μm max. | Ra μm max. | ||||||
| G2 | 0 – 7 | 2 | 紅色 | 0 | -2 | -1 | -3 | 1 | 0,1 | h13 |
| G2 | 0 – 7 | 2 | 藍色 | -2 | -4 | -3 | -5 | 1 | 0,1 | h13 |
| G2 | 0 – 7 | 2 | 白色(灰色) | -4 | -6 | -5 | -7 | 1 | 0,1 | h13 |
連桿裝置滾針和保持架組件用于2沖程和4沖程內燃機的曲柄銷以及壓縮機,用于支撐曲柄銷和活塞銷。這些保持架支持高離心力和加速力,適用于高速。
對于活塞銷軸承裝置,只能使用名稱為KZK和KBK的滾針和保持架組件TPI 94。由于K型目錄滾針和保持架組件的設計不能承受離心力和高加速力產生的載荷,因此不符合要求,可能會導致故障。
用于活塞銷和曲柄銷的滾針和保持架組件在技術產品信息TPI 94中有詳細描述。
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曲柄銷和活塞銷軸承布置 ①曲柄銷滾針和保持架組件,外部導向 ②活塞銷滾針和保持架組件,內部導向 | ![]() |
曲柄銷的滾針和保持架組件(KZK系列)是外部導向的,連桿孔徑向引導保持架,間隙很小,保持架相對于連桿孔和滾動元件的徑向移動盡可能小。保持架由調質鋼制成,具有良好的耐磨性、高強度和大的導向表面,設計用于最佳潤滑。
用于活塞銷(KBK系列)的滾針和保持架組件是內部導向的,間隙很小,由于徑向內部間隙較小,連桿的傾斜減小到最小。軸承支持高頻振蕩負載,并可用于大多數活塞銷直徑。低磨損鋼保持架經過表面硬化或調質處理,具有高強度。
滾針和保持架組件也用于行星齒輪裝置的應用,如自動變速箱,由于行星齒輪軸承布置中可能會出現非常高的速度以及離心力和加速度,因此保持架的要求很高。
| 行星齒輪軸承布置 | ![]() |
這些徑向滾針和保持架組件通過彎曲扁平保持架BF保持,并在成型后與滾針配合。因此,可以實現無間隙軸承布置的簡單設計,具有高的運行精度、承載能力和速度適應性,并結合非常小的徑向和軸向截面高度。由于其高徑向跳動精度,軸承也適用于精密應用。由于滾針和保持架組件不限于限定的尺寸系列,而是可以根據具體應用精確地生產出大范圍的直徑值(軸直徑為105mm至1000mm)。
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徑向滾針和保持架組件由扁平保持架BF彎曲而成 ①開放式接頭 | ![]() |
由于滾針的線接觸,滾針和保持架組件適用于支撐高徑向載荷。與滾珠相比,滾針在垂直于其軸線的方向上具有更大的接觸面積。因此,可以傳遞更高的力,具有更大的剛度,并且可以用更小的滾動元件來支撐相同的載荷。雙列軸承具有特別高的徑向承載能力,當單列軸承的承載能力不再足夠時,使用它們。
滾針和保持架組件無法支撐軸向力,對于軸向載荷,它們可以與能夠支撐軸向載荷的軸承組合,例如深溝球軸承或具有軸向載荷承載能力的圓柱滾子軸承。在這種情況下,軸向軸承布置在滾針和保持架組件附近
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客車變速箱: 主軸軸承布置(A-E) ①作為導向軸承的圓柱滾子軸承和保持架組件(非定位軸承) ②深溝球軸承(定位軸承,能承受軸向載荷) ③滾針和保持架組件(非定位軸承,僅能支撐徑向載荷) | ![]() |
滾針和保持架組件不適用于補償角度錯位。軸相對于殼體孔的錯位程度取決于軸承布置的設計、軸承的尺寸、操作間隙和負載等因素。因此,對于可能的錯位,這里不能指定任何指導值。
在任何情況下,錯位都會導致運行噪音增加,使保持架承受更大的壓力,并對軸承的使用壽命產生有害影響。
滾針和保持架組件未潤滑。為了防止滾動元件、滾道和保持架之間的金屬直接接觸,必須對它們進行潤滑。油或油脂潤滑是合適的。潤滑劑減少了磨損,還保護表面免受腐蝕。潤滑劑的選擇主要取決于操作溫度和速度,但也受到其他因素的影響。
對于涉及滾針和保持架組件的大多數應用,應優先使用機油作為潤滑劑。
當使用帶有塑料保持架的軸承時,如果使用合成油、以合成油為基礎的潤滑脂或含有高比例EP添加劑的潤滑劑,則必須確保潤滑劑與保持架材料之間的兼容性。
老化的機油和機油中的添加劑會影響塑料在高溫下的使用壽命。因此,必須嚴格遵守規定的換油周期。
提供的滾針和保持架組件不帶密封。因此,軸承位置的密封必須在相鄰結構中進行。必須可靠地防止濕氣和污染物進入軸承以及潤滑劑從軸承位置流出
極限速度nG是軸承的運動容許速度。即使在有利的安裝和操作條件下,未經事先與喬峰協商,也不得超過該值,產品表中的值對機油潤滑有效。
對于油脂潤滑,在每種情況下都允許產品表中規定值的60%。
熱速度額定值n?r不是面向應用的速度限制,而是用于確定熱安全運行速度n?的計算輔助值
噪聲指數(SGI)尚不適用于這種類型的軸承
軸承的工作溫度受到以下限制,包括軸承套圈和滾動元件的尺寸穩定性、保持架、潤滑劑、密封件等。
標準保持架由鋼板制成,內徑Fw≥195 mm時,由銅鋅合金制成。帶塑料保持架的軸承只有特定尺寸,其他保持架可咨詢客服,對于這種保持架,高速和高溫的適用性以及基本額定載荷可能與具有標準保持架的軸承不同。
對于連續高溫和操作條件困難的應用,應使用帶鋼板保持架的軸承。如果保持架的適用性存在任何不確定性,請咨詢喬峰。
徑向內部間隙可能受到滾針類型以及軸和殼體公差的影響。當使用標準滾針軸承時,如果遵守軸和外殼公差,則可獲得C2至CN的徑向內部間隙(滾針軸承和圓柱滾子軸承的徑向內部隙符合DIN 620-4)。如果實際尺寸具有正公差,則可以實現0的徑向內部間隙。
內包絡圓和外包絡圓直徑Ew和Fw不能在未安裝的情況下測量。因此,根據DIN 620-1/ISO 1132-2中所示的方法,使用塞規和定位環檢查軸承的功能。為了進行檢查,將滾針和保持架組件放置在一個定位套圈中,該定位套圈對應于滾針和保持器組件的特定標稱尺寸Ew。如果與標稱尺寸Fw相對應的塞規能夠插入和旋轉而不會卡住,則可以確保滾針和保持架組件的功能。
單列滾針和保持架組件的主要尺寸符合DIN 5405-1:2016和ISO 3030:2011標準。
滾針符合DIN 5402-3:2012和ISO 3096:1996。滾針和保持架組件中所有滾針的直徑都在2μm的公差范圍內
所有滾針和保持架組件的保持架寬度Bc的偏差如下:Bc–0,2/–0,8
在動態載荷下確定軸承尺寸時使用的基本額定壽命方程L=(Cr/P)P假設載荷大小和方向不變。在徑向軸承中,這是一個純徑向載荷Fr。如果滿足此條件,軸承載荷Fr將用于P(P=Fr)的額定壽命方程中。
滾針和保持架組件只能支撐徑向負載。
| P | N | 當量動負荷 |
| Fr | N | 徑向載荷 |
用于承受靜載荷的滾針和保持架組件
| P0 | N | 等效靜載荷 |
| F0r | N | 存在最大徑向載荷(最大載荷) |
除了基本額定壽命L(L10h)外,還必須檢查靜載荷安全系數S0
| S0 | - | 靜載荷安全系數 |
| C0 | N | 基本額定靜載荷 |
| P0 | N | 當量靜負荷 |
為了在接觸之間不發生滑動,滾針和保持架組件必須持續承受足夠高的載荷。根據經驗,為此需要P>C0r/100量級的最小徑向載荷。然而,在大多數情況下,由于支撐部件的重量和外力,徑向載荷高于所需的最小載荷。
軸和殼體的設計以及軸承位置的橫向限制(軸向位置)對于滾針和保持架組件的正確功能至關重要
如果滾針和保持架組件直接在軸上或殼體孔中運行(所謂的直接軸承布置),則軸上和殼體中滾動元件的滾道必須制成滾動軸承滾道(硬化和研磨)。滾道的表面硬度必須為670HV至840HV,硬化深度CHD或SHD必須足夠大。表中的值指的是常見的應用程序示例。如果軸不能作為滾道生產,滾針和保持架組件可以與相應的軸承套圈組合使用。但是,軸承的截面高度將增加套圈的厚度。
| 軸徑 | 孔徑公差 | 軸公差 | 滾道設計推薦平均粗糙度值 | 圓度公差 | 平行度公差 | |||
| 公稱尺寸 mm | 操作間隙 | Ramax (Rzmax) | ||||||
| over | incl. | small | normal | large | μm | max. | max. | |
| ? | 80 | G6 | j5 | h5 | g6 | 0,2(1) | IT3 | IT3 |
| ? | 80 | H6 | h5 | g5 | f6 | 0,2(1) | IT3 | IT3 |
| 80 | 120 | G6 | h5 | g5 | f6 | 0,3(1,6) | IT3 | IT3 |
| 120 | - | G6 | h5 | g5 | f6 | 0,4(2,5) | IT3 | IT3 |
| 120 | - | H6 | - | f5 | e6 | 0,4(2,5) | IT3 | IT3 |
滾道寬度必須至少等于標稱寬度Bc(Bc以(-)公差生產);保持架軸向運行表面之間的間距必須足夠大。為了避免滾針和保持架組件(H12符合ISO 286-2)卡住,運行表面的間距尺寸為Bc H12?。滾針和保持架組件的橫向運行表面必須設計為精密機械加工(建議使用Ramax 2)且耐磨,應避免運行表面出現中斷。
對于Bc=10 mm的設計包絡,適應使用標稱寬度Bc=10 mm的滾針和保持架組件,最大保持架寬度為9.8(0/–0.6)mm。
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滾針和保持架組件的滾道寬度和軸向運行表面 Bc H12=標稱寬度 Bc–0,2/–0,8=保持架寬度 Ramax=運行表面的最大粗糙度 ①通過軸肩、軸向墊圈和卡環進行定位 ②軸向墊圈 ③卡環 | ![]() |
滾針和保持架組件必須軸向引導和定位。可通過軸或外殼提供導向。卡環或適當設計的相鄰結構適用于此目的。如果通過卡環或擋圈進行定位,則必須在卡環前面布置一個墊圈,環和墊圈之間的重疊必須足夠大。
| 通過外殼部件進行軸向定位(外殼上的橫向導向) | ![]() |
符合ISO 683-17標準的穿透硬化鋼(例如100Cr6)適合作為直接軸承布置中滾動軸承滾道的材料。這些鋼也可以進行表面硬化。
表面硬化鋼必須符合DIN EN ISO 683-17(例如17MnCr5、18CrNiMo7-6)或EN 10084(例如16MnCr5)。
對于火焰和感應淬火,應使用符合DIN EN ISO 683-17(例如C56E2、43CrMo4)或DIN 17212(例如Cf53)的鋼。
如果滾道滿足滾動軸承材料的要求,但滾道硬度小于670 HV,則軸承布置上的載荷不能高達軸承的全承載能力。為了確定軸承裝置的動態和靜態承載能力,軸承的基本動態額定載荷C必須乘以折減系數fH(動態硬度系數),基本靜態額定載荷C0r乘以折減因子fH0(靜態硬度系數)
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滾道/滾動元件硬度降低時的動態硬度系數 fH=動態硬度系數 HV,HRC=表面硬度 | ![]() |
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滾道/滾動元件硬度降低時的靜態硬度系數 fH=靜態硬度系數 HV,HRC=表面硬度 | ![]() |
以下公式給出了用于確定最小硬度深度的近似值,存在的載荷的參考值是根據變形能量假設(DEH)的等效應力,作為滾動元件直徑Dw和載荷大小的函數。
| CHD | mm | 穿透硬化深度 |
| Dw | mm | 滾動元件直徑 |
局部硬度必須始終高于局部必需硬度,該硬度可以根據等效應力計算。
在確定必要的硬化深度時,必須考慮載荷和接觸幾何形狀。
| SHD | mm | 表面硬化深度 |
| Dw | mm | 滾動元件直徑 |
| Rp0,2 | N/mm2 | 基材屈服點 |
如果兩個滾針和保持架組件緊鄰布置,則必須確保軸承的負載均勻。在這種情況下,這些滾針和保持架組件中使用的滾針必須屬于同一直徑類別(公差類別)。安裝在軸承中的滾針的尺寸必須在特定的軸承包裝上標明。
滾針和保持架組件要么滑動到軸上,然后插入到殼體中,要么安裝在殼體中,然后插入軸。安裝是在沒有負載的情況下進行的,因此安裝非常簡單。