轴承与导轨的分类及装配技巧

轴承和导轨都属于导向定位部件，是保持机电设备各运动部件相互间运动关系和相对位置的重要保证。其自身精度和装配精度直接影响了机电设备的传动精度和使用性能。

1.滑动轴承的装配

轴承是用来支撑轴和轴上旋转件的重要部件。它的种类很多，根据轴承与轴工作表面间摩擦性质的不同，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承两类。滑动轴承是指在工作时轴承和轴颈的支撑面间形成直接或间接活动摩擦的轴承，而滚动轴承的内、外圈间存在滚动体，形成的是滚动摩擦。由于不同轴承的结构和特点不同，其装配方法也不同。

1）滑动轴承的分类

①根据所承受载荷的方向不同，滑动轴承可分为径向轴承、推力轴承两类。

②根据轴系和拆装的需要，滑动轴承可分为整体式和剖分式两类。整体式轴承采用整体式轴瓦（又称轴套），分为光滑轴套和带纵向油槽轴套2种，如图2-20所示。剖分式轴承采用剖分式轴瓦。为了使轴承与轴瓦结合牢固，可在轴瓦基体内壁制出沟槽，使其与合金轴承衬结合更牢靠。剖分式轴瓦分为剖分式薄壁轧制轴瓦和剖分式厚壁轴瓦2种。为了使润滑油能均匀流到整个工作表面上，轴瓦上要开出油沟，油沟和油孔应开在非承载区，以保证承载区油膜的连续性。

图2-20　整体式径向滑动轴承

（a）爆炸图　（b）轴套

③根据颈和轴瓦间的摩擦状态不同，滑动轴承可分为液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承两类。根据工作时相对运动表面间油膜形成原理的不同，液体摩擦滑动轴承又分为液体动压润滑轴承（简称动压轴承）和液体静压润滑轴承（简称静压轴承）。

2）滑动轴承的特点

滑动轴承具有结构简单、制造方便、径向尺寸小、润滑油膜的吸振能力强等优点，能承受较大的冲击载荷，因而工作平稳且无噪声，在保证液体摩擦的情况下，轴可长期高速运转，适合于精密、高速及重载的转动场合。由于轴颈与轴承之间应获得所需的间隙才能正常工作，因而影响了回转精度的提高；即使在液体润滑状态，润滑油的滑动阻力摩擦因数一般仍在0.08～0.12之间，故其温升较高，润滑及维护较困难。

整体式和剖分式径向滑动轴承一般应用在低速、轻载或间歇性工作的设备中。整体式径向滑动轴承结构简单，成本低廉，其缺点是因磨损而造成的间隙无法调整，并且只能沿轴向装入或拆出。剖分式径向滑动轴承结构相对复杂，可以调整因磨损而产生的间隙，安装方便。

3）滑动轴承的装配

滑动轴承装配的主要技术要求是在轴颈与轴承之间获得合理的间隙，保证轴颈与轴承的良好接触和充分的润滑，使轴颈在轴承中的旋转平稳可靠。轴瓦的合金层与瓦壳的结合应牢固紧密，不得有分层现象；合金层表面和半轴瓦的中分面应光滑平整，无气孔、夹渣等缺陷。

（1）整体式滑动轴承的装配如下：

①装配前，将轴套和轴承座孔去毛刺，清理干净后在轴承座孔内均匀涂上润滑油。

②根据轴套尺寸和配合时过盈量的大小，采取击装法或压装法将轴套装入轴承座孔内，并进行固定。

③轴套装入轴承座孔后，易发生尺寸和形状变化，可采用铰削或刮削的方法对内孔进行修整并检验，以保证轴颈与轴套之间有良好的间隙配合。

④圆锥轴承应用着色法检查其内孔与轴颈的接触长度，其接触长度应大于70％，并应靠近大端。

⑤轴套装配后，紧定螺钉或定位销应埋入轴承端面内。

⑥装配含油轴承轴套时，轴套端部应均匀受力，并且不得直接敲击轴套；轴套与轴颈间隙宜为轴颈直径的2％。；含油轴承装入轴承座内时，其清洗油宜与轴套内润滑油相同，不得使用能溶解轴套内润滑油的任何物质。

（2）剖分式滑动轴承的装配如下：

①剖分式滑动轴承的装配次序：先将下轴瓦装入轴承座内，再依次装垫片和上轴瓦，最后装轴承盖并用螺母固定。

②轴承单侧间隙应为顶间隙的1/2～2/3。

③轴瓦的台肩应紧靠轴承座两端面。

④为提高配合精度，厚壁轴瓦孔应与轴进行研点配刮。

上、下瓦内孔与轴颈应良好接触，其接触点数应符合设计要求。如无规定时，按表2-3执行。

表2-3　上、下瓦内孔与轴颈的接触点数

为实现紧密配合，保证有合适的过盈量，薄壁轴瓦的剖分面应比轴承座的剖分面高一些。薄壁轴瓦的顶间隙应符合表2-4的规定。

表2-4　薄壁轴瓦的顶间隙

（3）静压轴承的装配如下：

空气静压轴承在装配前，检查轴承内、外套的配合尺寸和精度，内、外套应有30°的锥度；压入应紧密无泄漏；轴承外圆与轴承座孔的配合间隙宜为0.003～0.005mm。

液体静压轴承在装配前，其油孔、油腔应完好，油路畅通；节油器及轴承间隙不应堵塞；轴承两端的油封槽不应与其他部位相通，并应保持与主轴颈的配合间隙。

（4）动压轴承的装配如下：

动压轴承的顶间隙，宜按表2-5执行，此表适用于最大圆周速度小于10m/s的场合，如活塞式发动机轴承、油膜轴承等。

表2-5　动压轴承的顶间隙　单位：mm

续表　单位：mm

4）滑动轴承的修理

滑动轴承的损坏形式有工作表面的磨损、烧熔、剥落和裂纹等。造成这些缺陷的主要原因是油膜因某种原因被破坏，从而导致轴颈与轴承表面产生直接摩擦。对于不同形式轴承的损坏，采取的修理方法也不同。

①整体式滑动轴承的修理，一般采用更换轴套的方法。

②剖分式滑动轴承轻微磨损，可通过调整垫片、重新修刮的方法处理。

③内柱外锥式滑动轴承，当工作表面没有严重擦伤，仅作精度修整时，可以通过螺母来调整间隙；当工作表面有严重擦伤时，应将主轴拆卸，重新刮研轴承，恢复其配合精度；当没有调整余量时，可采用喷涂法等加大轴承外锥圆直径，或车去轴承小端部分圆锥面，加长螺纹长度以增加调整范围等方法；当轴承变形、磨损严重时，则必须更换。

④对于多瓦式滑动轴承，当工作表面出现轻微擦伤时，可通过研磨的方法对轴承的内表面进行研抛修理。当工作表面因抱轴烧伤或磨损较严重时，可采用刮研的方法对轴承的内表面进行修理。

2.滚动轴承的装配

滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架4个部分组成。滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。受纯径向载荷或受径向载荷和较小的轴向载荷联合作用的轴，一般采用深沟球轴承。受径向、轴向载荷联合作用的轴，多采用角接触球轴承和圆锥滚子轴承，且成对使用。

1）滚动轴承的分类及特点

①滚动轴承按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同可分为向心轴承和推力轴承。向心轴承分为径向接触轴承和向心角接触轴承。径向接触轴承主要承受径向载荷，可承受较小的轴向载荷；向心角接触轴承可同时承受径向载荷和轴向载荷。推力轴承分为推力角接触轴承和轴向接触轴承。推力角接触轴承主要承受轴向载荷，可承受较小的径向载荷；轴向接触轴承只能承受轴向载荷。

②滚动轴承按滚动体的种类可分为球轴承、滚子轴承等。在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承的承载能力和耐冲击能力都好。球轴承摩擦小，并适用于较高转速。

③滚动轴承按工作时能否调心可分为调心轴承和非调心轴承。

④滚动轴承按安装轴承时其内、外圈可否分别安装，分为可分离轴承和不可分离轴承。

⑤滚动轴承按公差等级可分为0、6、5、4、2级，其中2级精度最高，0级为普通级。另外，有用于圆锥滚子轴承的6×公差等级。

2）滚动轴承的固定和调整方法

①滚动轴承的轴向固定。滚动轴承轴向固定的作用是保证轴上零件在受到轴向力时，轴和轴承不产生轴向相对位移。轴承外圈在座孔中的轴向位置通常采用座孔挡肩、轴承盖和弹性挡圈等固定。座孔挡肩和轴承盖用于承受较大的轴向载荷，弹性挡圈用于轴向载荷较小情况下。轴承内圈多采用轴肩和挡圈固定。(www.xing528.com)

②滚动轴承支承的调整。轴承在装配时一定要留有适当的间隙，以利于轴承的正常运转。常用的间隙调整方法有：垫片调整、螺钉调整及调整环调整。增减轴承端盖与机座结合面之间的垫片厚度进行调整；用螺钉调节压盖的轴向位置；为增减轴承端面与压盖间的调整环厚度进行调整。

③轴系位置的调整。在某些设备中，轴上零件需要准确的轴向位置，这可以通过调整移动轴承的轴向位置来达到。一圆锥齿轮、轴、轴承的组合，利用调整垫片来补偿圆锥齿轮传动的锥顶点的不重合误差。为了保证调整到理想的啮合传动位置，此结构将轴承装在套筒中，用改变垫片1厚度的方法调整该套筒的位置，以调整锥齿轮的轴向位置。端盖和套杯间的另一组垫片2则用来调整轴承的游隙。

④轴承的预紧。轴承预紧是在安装时使轴承受到一定的轴向力，以消除轴承内部游隙，并使滚动体和内、外圈之间产生一定的预变形。其目的是为了增加轴承的刚性，使轴运转时径向和轴向跳动量减小，提高轴承的旋转精度，减少振动和噪音。

预紧力要适当，过小达不到预紧目的，过大会影响轴承寿命。预紧的方法有加金属垫片、磨窄套圈和分别安装厚度不同的套筒等。

3）滚动轴承的润滑与密封

①滚动轴承的润滑。滚动轴承润滑的目的是为了减少摩擦和磨损，同时也有冷却、吸震、防锈和减小噪声的作用。当轴颈圆周速度u＜4～5m/s时，可采用润滑脂润滑，其优点为：润滑脂不易流失，便于密封和维护，一次填充可运转较长时间。装填润滑脂时一般不超过轴承空隙的1/3～1/2，以免因润滑脂过多而引起轴承发热，影响轴承正常工作。当轴颈速度过高时，应采用润滑油润滑，这不仅使摩擦阻力减小，而且可起到散热、冷却作用。润滑方式常用油浴或飞溅润滑。油浴润滑时油面不应高于最下方滚动体中心，以免因搅油而使能量损失较大，使轴承过热。高速轴承可采用喷油或油雾润滑。

②滚动轴承的密封。轴承的密封是为了阻止灰尘、水分等杂物进入轴承，同时也为了防止润滑剂的流失。密封方法的选择与润滑剂种类、工作环境、温度、密封处的圆周速度等有关。密封方法分接触式和非接触式两类。

接触式密封　接触式密封常用的有毛毡圈密封和密封圈密封。毛毡圈密封，在轴承端盖上的梯形断面槽内装入毛毡圈，使其与轴在接触处径向压紧达到密封，密封处轴颈的速度ν≤4～5m/s；密封圈（油封）密封，密封圈由耐油橡胶或皮革制成，安装时密封唇应朝向密封的部位，即朝向压力高的一侧，否则很容易造成润滑油的泄漏。密封圈密封效果比毛毡圈好，密封处轴颈的速度ν≤7m/s。接触式密封要求轴颈接触部分表面光滑，无飞边毛刺，粗糙度值一般取Ra＜l.6～0.8pm，否则易刮伤密封圈。当采用“O”型密封圈密封时，静密封的预压量为20％～25％，动密封的预压量为10％～15％。

4）滚动轴承的检验

机电设备安装前应对轴承进行检验，而在中修或大修时除检验外，还应将轴承彻底清洗干净。检验的内容主要有以下3个方面。

①外观检视。检视内外圈滚道、滚动体有无金属剥落及黑斑点，有无凹痕，保持架有无裂纹，磨损是否严重，铆钉是否有松动现象等。

②空转检验。手拿内圈旋转外圈，检查轴承是否转动灵活，有无噪声、阻滞等现象。

③游隙检验。测量轴承的径向游隙方法，将轴承放在平台上，使百分表的测头抵住外圈，一手压住轴承内圈，另一手往复推动外圈，则百分表指针指示的最大与最小数值之差，即为轴承的径向游隙。所测径向游隙值一般不应超过0.1～0.15mm。

5）滚动轴承的防尘密封性能选用

轴承为了使其内部能长期储存润滑脂或防止外界污染物进入，在外露场合下需选用带有防尘、密封性能的轴承，即轴承的两端面部分嵌入有防尘盖（钢板）或密封盖。接触式橡胶密封圈具有更好的防尘效果，但其产生摩擦较大，高速转动时容易产生大量的热量，因此有最高转速的限制。而钢板防尘效果虽不如橡胶密封圈，但适用于高速转动。轴承防尘形式的标注，是在轴承型号后加密封方式后缀，如轴承6004-2RS的后缀，2RS表示深沟球承带有两侧接触式橡胶密封圈。常用轴承密封形式的符号表示如下：

①TT　两侧带挡圈接触式特富龙密封圈。此类密封圈主要用于微型轴承，把加入玻璃纤维的特富龙密封圈用弹簧紧圈固定在轴承外圈上。

②ZZ　两侧钢板防尘盖。挡圈式钢板轴承防尘盖仅微型轴承用，冲压加工的金属钢板用弹簧紧圈固定在外圈上，防尘盖可减少油脂渗出。

③2RS　两侧接触式橡胶密封圈，可有效防止外部异物的侵入。橡胶密封圈嵌入轴承外圈，密封圈与内圈轻微接触。

另外，轴承的后缀标注T、Z、RS表示一侧密封，RZ与RS同样表示采用橡胶密封圈，区别在于RZ表示非接触式橡胶密封圈。

6）滚动轴承的装配

（1）应通过研究装配图来考虑轴承装配和拆卸的工艺性。轴承的安装和拆卸方法应根据轴承的装配结构、尺寸及配合性质来确定。装配与拆卸轴承的作用力应直接加在紧配合的轴承内圈或外圈端面上。不允许通过滚动体传递装拆的压力或冲击力，以免在轴承滚动体或内、外圈沟槽表面出现压痕，影响轴承的正常工作。轴承内圈通常与轴颈配合较紧，对于小型轴承一般可用压装法，直接将轴承的内圈压入轴颈，也可使用手锤进行安装。

对于尺寸较大的轴承，且过盈量又较大时，宜采用温差法进行装配。轴承的温差法装配可采用以下几种形式：

①油浴加热法　可先将轴承放在80～100℃的热油中预热，然后进行安装。采用温差法进行装配时，应均匀改变轴承温度，轴承自身温度不应高于120℃，最低温度不应低于-80℃。此方法不适合对内部充满润滑油脂的带防尘盖轴承或带密封圈轴承加热。

②工频涡流加热法　将轴承套在工频加热器的衔铁上，然后接通加热器的工频交流电源。轴承会因电磁感应而在内、外圈中产生涡流（电流），从而产生热量使其膨胀。

③电磁炉加热法　将轴承放在电磁炉上加热，比较适用于尺寸较小的轴承。且所用电磁炉为专业厂家生产的产品，在条件不具备且安装精度较低时可使用家用的普通电磁炉。应将轴承放在一块铁板上加热，如果将轴承直接放在电磁炉上可能不会加热，电磁炉屏幕显示E1表示无加热元器件。在操作中应注意控制温度，如选择最低温度一档C1，加热到一定时间后，应尽快将轴承套在轴上的预定位置。操作时应戴手套，避免烫伤。

（2）轴承外圈与轴承座或箱体孔的配合应符合设计要求。剖分式轴承座或箱体的接合面应无间隙；轴承外圈与轴承座孔在对称于中心线120°范围内，与轴承盖孔在对称于中心线的90°范围内应均匀接触，用0.03mm的塞尺检查时，不得塞入轴承外圈宽度的1/3；轴承外圈与轴承座孔等不得有卡阻现象。

（3）轴承与轴肩或轴承座挡肩应靠紧，圆锥滚子轴承或向心推力球轴承与轴肩的间隙不应大于0.05mm，其他轴承与轴肩的间隙不应大于0.10mm。轴承盖和垫圈必须平整，并应均匀紧贴在轴承外圈上（当有特定要求时，按规定留间隙）。

（4）装配在轴两端的径向间隙不可调，且轴的轴向位移是以两端端盖限制的向心轴承在装配时，其一端轴承外圈应紧靠端盖，另一端轴承外圈与端盖之间的间隙应符合相应规定。

（5）装配两端可调头的轴承时，应将有编号的一端朝外；装配可拆卸的轴承时，必须按内外圈和对应标记安装，不得装反或与其他轴承内外圈混装；有方向性要求的轴承应按装配图进行装配。

（6）角接触轴承、单列圆锥滚子轴承、双向推力球轴承的轴向游隙应按表2-6进行调整；双列和四列圆锥滚子轴承在装配时，应分别符合表2-7和表2-8的规定。

表2-6　角接触轴承、单列圆锥滚子轴承、双向推力球轴承的轴向游隙　单位：mm

表2-7　双列圆锥滚子轴承的轴向游隙　单位：mm

表2-8　四列圆锥滚子轴承的轴向游隙　单位：mm

续表　单位：mm

（7）滚动轴承在装配后应转动灵活。当轴承采用润滑脂润滑时，应在轴承约1/2空腔内加注符合规定规格的润滑脂；采用稀油润滑的轴承，不应加注润滑脂。

（8）装在轴上和轴承孔内的轴承，其轴向预过盈量，应符合轴承标准或相关规定。

3.导轨的装配

导轨作为导向的重要结构，其作用是保证相应的机械部件沿着规定的直线或曲线进行移动，并应保证其运动精度要求。导轨按导轨组件的工作表面间摩擦性质的不同，分为滑动导轨和滚动导轨2种，其中滚动导轨如图2-21所示，其滚动体多采用球形滚珠。由于滚动导轨与滚动轴承具有很多相似性，所以已标准化并且可以成套订购的直线运动滚动导轨也被称为直线轴承或直线导轨。滑动导轨和滚动导轨的结构和使用场合不同，其装配方法也不相同。

图2-21　直线滚动导轨

（a）直线导轨外形　（b）直线导轨的内部结构

（1）滑动导轨的装配

由于滑动导轨在设备运行时直接或间接参与摩擦，所以要求其工作表面具有较高的耐磨性和较高的硬度。一般导轨多采用铸铁和淬火钢，铸铁具有很好的储油性，在导轨摩擦时能很好地润滑工作表面，并且其尺寸稳定性和抗振性也较好，所以应用较为广泛。

滑动导轨的装配要求如下：

①应保证导轨工作平面的平面度或直线度，粗糙度一般要求在Ra=1.6～0.4um之间。

②导轨的结合面需要润滑，所以应具有润滑结构，并保证油路通畅。

③导轨工作面间应保证一定的间隙，且间隙不能过大或过小，以免影响运动的精度和灵活性，避免出现卡阻现象，装配后应对间隙量进行测量。

（2）直线滚动导轨的装配

早期的机电设备多采用滚动轴承或直接采用相应的滚动体作为滚动介质，实现导轨的灵活运动，其成本相对较低。但由于运动精度不高，并且装配工艺性差，装配精度很难保证等原因，再加上直线滚动导轨的标准化实施，其使用已受到限制。取而代之的是直线滚动导轨。

①直线滚动导轨的安装精度比滑动导轨低，这是由于其精密传动部件已实现标准化，并可直接购买。对于直线滚动导轨的安装表面和定位表面应有平面度或直线度要求，表面粗糙度值一般在Ra=12.5～6.3pm之间即能满足装配要求。

②直线滚动导轨有较高间隙要求时，需在订货时提出。成对安装的精度要求较高的直线滚动导轨则需成对订货，以保证安装高度及承载力的一致性。

③直线滚动导轨的安装方法较多，装配时应保证多根导轨间的平行度要求。

④直线滚动导轨采用润滑脂进行润滑时，需定期对导轨工作表面磨损情况和润滑情况进行检查，通过直线滚动导轨的滑块注油口注入规定的润滑脂。