1、 转盘轴承综合知识介绍一. 概述转盘轴承（也叫回转支承）是一种能够同时承受较大的轴向载荷、径向载荷和倾覆力矩等综合载荷的特殊结构的大型轴承，它集支承、旋转、传动、固定和密封、防腐等多种功能于一体，是一种高技术含量、高附加值的产品，广泛应用于起重机械、工程机械、运输机械、矿山冶金机械、医疗器械以及舰船、雷达、风力发电机等设备。目前能够生产转盘轴承的厂家很多，国外公司主要有：德国的罗特艾德（ROTHEERDE）公司和FAG公司、法国的劳力氏（ROLLIX）公司、英国的泰珀雷克斯（TAPEREX）公司、瑞典的SKF公司等。我国是从二十世纪六十年代开始生产并应用转盘轴承的。国内能够生产转盘轴承的厂家主
2、要有：洛阳LYC轴承有限公司、瓦房店轴承集团公司、徐州罗特艾德回转支承有限公司、马鞍山方圆回转支承公司等。转盘轴承与普通轴承一样，都有套圈和滚动体，但与普通轴承相比，又有很大的差别。转盘轴承的尺寸一般都很大，其直径通常在0.410米，有的竟达40米。一般情况下，转盘轴承均在低速、重载条件下工作。转盘轴承均自身带有安装孔、润滑油孔和密封装置，具有结构紧凑、引导旋转方便、安装简便和维护容易等特点。本专题主要针对转盘轴承的主要结构型式、代号方法、技术要求、设计及加工、测量技术等方面作简单介绍。二转盘轴承的结构型式 转盘轴承的结构型式很多，其中主要有：四点接触球转盘轴承（见图1）、双排异径球转盘轴承（
3、见图2）、交叉圆柱滚子转盘轴承（见图3）、交叉圆锥滚子转盘轴承（见图4）、三排圆柱滚子组合转盘轴承（见图5）。也可以按其是否带齿及轮齿的分布部位分为：无齿式、外齿式和内齿式。图1 四点接触球转盘轴承1图2 双排异径球转盘轴承图3 交叉圆柱滚子转盘轴承图4 交叉圆锥滚子转盘轴承图5 三排圆柱滚子组合转盘轴承2转盘轴承根据不同的结构特点可分别满足各种不同负荷条件下工作主机的需求。其中，四点接触球转盘轴承具有较高的动负荷能力，交叉圆柱滚子转盘轴承具有较高的静负荷能力，交叉圆锥滚子转盘轴承其预过盈能使轴承具有较大的支撑刚性和较高的回转精度，三排圆柱滚子组合转盘轴承由于把承载能力的提高引向轴承的高度方向
4、，各种载荷又分别由不同滚道和滚子组承受，所以在同等受力条件下，其轴承的直径可大大缩小，因而具有使主机更为紧凑的特点，是一种高承载能力的转盘轴承。三转盘轴承的代号方法 3.1 代号的构成转盘轴承的代号由基本代号和后置代号组成。具体示例为：01 1 . 40 . 1120 . 03 K1 /P6 G1齿轮淬火公差等级为6级某些结构改变套圈材料为42CrMo，调质处理滚道中心圆直径为1120滚动体（钢球）直径为40外齿较小模数四点接触球转盘轴承3.2 基本代号构成基本代号分为三部分，前部为结构型式和传动型式代号，中部为滚动体直径（数值可近似表示，对两排滚动体以上的轴承为最大滚动体直径），后部为滚动体
5、中心圆直径（数值也可近似表示）。前部、中部和后部之间用“.”隔开。3.2.1 结构型式代号结构型式代号按表1的规定。表1 结构型式代号结构型式代号 结构型式类型四点接触球轴承01021113双排异径球轴承交叉圆柱滚子轴承三排圆柱滚子组合轴承3.2.2 传动型式代号3传动型式代号按表2的规定。表2 传动型式代号传动型式代号 传动型式01234无齿式渐开线圆柱齿轮外齿小模数渐开线圆柱齿轮外齿大模数渐开线圆柱齿轮内齿小模数渐开线圆柱齿轮内齿大模数3.3 后置代号3.3.1 后置代号是在轴承的材料及热处理方式、公差等级、尺寸、密封、技术要求等有改变时，在基本代号后添加的补充代号。当改变项目多时，按表3
6、所列从左到右的顺序排列。表3 后置代号排列顺序1 2 3 4轴承材料 密封、套圈变型、技术要求等 公差等级 齿轮参数变动或需表面淬火3.3.2 改变内容为材料及热处理方式时，其代号按表4的规定，并用“.”和基本代号隔开。其中T代表材料需要调质处理，Z代表材料进行正火处理。表4 材料及热处理方法代号代号 03 04 11 12 13材料 42CrMoT 42CrMoZ 50MnT 50MnZ 其它材料3.3.3 改变内容为密封、套圈变型或技术要求等时，其代号用“K和数字”表示，如“K1”，“K2”等，与材料代号空半个汉字距。3.3.4 改变内容为公差等级时，则在其代号后用“/”与前面代号分开，公
7、差等级为0级时，可不标注。公差等级分为0、6、5三级，精度从前到后依次升高。3.3.5 改变内容为齿轮参数变动或需要表面淬火时，其代号用“G和数字”表示，如“G1”，“G2”等，与公差等级代号空半个汉字距。该代号表示方法是最新JB/ T10471滚动轴承 转盘轴承标准中规定的，与国外一些公司的代号方法较为接近。国内转盘轴承生产厂家的编号方法不尽相同，洛阳轴承集团公司除了采用JB/T10471的编号方法之外，还有另外一套编号方法。该代号沿用了滚动轴承老代号的编号方法，如：D1797/872G2表示外齿式交叉圆柱滚子转盘轴承，其中“D”表4示精度等级为D级，“1”表示带外齿，“79”表示类型，“7
8、”表示直径系列，“872”表示轴承的内径，“G2”表示套圈材料为50Mn。主要结构类型的编号见表5：表5 LYC结构型式代号结构类型 无齿式78000外齿式178000678000179000679000639000内齿式278000778000279000779000739000四点接触球转盘轴承双排异径球转盘轴承交叉圆柱滚子转盘轴承交叉圆锥滚子转盘轴承三排圆柱滚子组合转盘轴承57800079000579000539000瓦房店轴承集团公司和徐州罗特艾德回转支承有限公司的编号方法基本一致，主要结构类型的编号见表6：表6 ZWZ结构型式代号结构类型 无齿式HSB外齿式HSW内齿式HSN四点接触
9、球转盘轴承交叉圆柱滚子转盘轴承三排圆柱滚子组合转盘轴承HJB HJW HJNHYB HYW HYN稍为不同的是：瓦轴的结构型式代号后直接加滚动体所在中心圆直径，而徐州回转支承是结构类型代号滚动体直径滚动体所在中心圆直径。四转盘轴承的主要技术要求 4.1 转盘轴承的外形尺寸及公差JB/T10471-2004滚动轴承 转盘轴承标准中比较详细地给出了一些转盘轴承的外形尺寸及公差，当然也可以根据用户的实际要求来确定。4.2 转盘轴承的旋转精度应符合JB/T 10471的规定。4.3 轴承的游隙应符合JB/T 10471的规定。4.4 轴承的表面粗糙度应符合JB/T 10471的规定。4.5 转盘轴承的
10、材料选择及热处理要求4.5.1 转盘轴承的套圈材料一般选用符合GB/T 699-1999规定的50Mn钢或符合GB/ T30771999规定的42CrMo钢。也可以选用具有同等性能的其他材料制造，如：45号钢、5CrMnMo钢、42SiMn钢、45Mn钢等。锻件要求正火或调质处理，正火状态的套圈硬度要求为187241HB。调质状态的套圈硬度要求为229269HB。5套圈滚道需表面淬火，硬度要求为5562HRC，其有效硬化层深度DS值应符合表5的规定。对于无堵塞孔的套圈，其淬火软带宽度在Dw25mm时应不大于2Dw值，在Dw25mm时应不大于50mm，并作明显永久性的“ S ”标记；对于有堵塞孔
11、的套圈，其淬火软带应位于塞子孔位置。对于双半套圈的软带，除应加上“ S ”标记外，还应在配钻孔和装配时，使双半套圈软带相间180或放于一处。表7 套圈滚道有效硬层深度DS值 单位为毫米超过 到 超过 到 超过 到 超过 到DW 30 30 40 40 50 50 DS 3.0 3.5 4.0 5.0注：DS值为硬度达到HRC48以上的表层深度。4.5.2 滚动体采用钢GCr15或钢GCr15SiMn制造，材料应符合GB/T182542000的规定。其中钢球应符合GB/T3082002的规定，圆柱滚子应符合GB/T46612002的规定。热处理质量应符合JB/T1255的规定。4.5.3 密封圈
12、一般采用耐油的丁腈橡胶制造，材料应符合HG/T28111996的规定，也有采用毛毡密封圈或氟橡胶密封圈。4.5.4 保持架根据轴承的结构类型可选择不同的结构和材料，一般采用聚酰胺制造，材料应符合HG/T23491992的规定，也有采用黄铜、钢或铸铝制造的。4.6 齿轮要求4.6.1 齿轮为渐开线圆柱齿轮，径向变位系数x为+0.5，对滚动体中心圆直径DWP为250450mm的四点接触球轴承，齿轮径向变位系数为0。4.6.2 齿轮的模数应符合GB/T 13571987渐开线圆柱齿轮 模数的规定。4.6.3 齿轮的精度一般采用GB/T10095.12001渐开线圆柱齿轮 精度 第一部分：轮齿同侧齿面
13、偏差的定义和允许值和GB/T10095.22001渐开线圆柱齿轮 精度 第二部分：径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值中的9-9-8GK。4.6.4 根据需要可以进行齿面淬火，具体要求由制造厂和用户协商。4.7 其他技术要求a)轴承零件表面不应有裂纹、锈蚀、毛刺和锐边等。b)轴承零件不允许有白点、夹杂、折叠和缩孔等缺陷。c)轴承应旋转灵活，密封圈不应松动或脱落。d)具有特殊要求的专用轴承，应符合用户与制造厂双方协商规定的补充技术要求。6五转盘轴承的设计 5.1 主参数的选取根据JB/T10471-2004滚动轴承 转盘轴承标准中规定的轴承型号即可清楚地知道转盘轴承的滚动体直径和所在中心圆直径，
14、滚动体的个数Z= Dpw ，其中Kz为系数，满装KzDw滚动体时，Kz1；有保持架时，根据结构类型不同，Kz的取值也不同，Kz的选取可以参见表8。表8 Kz的取值四点接触球转盘轴承1.151.161.33交叉圆柱滚子转盘轴承1.011.11.25三排圆柱滚子组合转盘轴承结构型式高负荷 1.181.251.251.30Kz 一般负荷对于JB/T10471标准中没有规定的非标转盘轴承，可按下列约束条件优化设计（对于高负荷要求的转盘轴承，优化的目标还是额定动、静负荷最大）。对于四点接触球转盘轴承滚动体直径Dw应满足0.375HDw0.45H (其中H为装配高)滚动体所在中心圆直径Dpw=0.5(D+
15、d)对于交叉圆柱滚子转盘轴承滚动体直径Dw应满足0.3HDw0.4H (其中H为装配高)滚动体所在中心圆直径Dpw=0.5(D+d)对于双排异径球转盘轴承，其滚动体公称直径上排/下排的组合为：25/20，30/25，40/30，50/40，60/50。对于三排圆柱滚子组合转盘轴承，其滚动体公称直径上排/下排/径向的组合为：25/20/16、32/25/20、40/32/25、45/32/25、50/40/25。5.2 各零件结构参数的确定对于四点接触球转盘轴承，外圈滚道曲率半径Re=0.54Dw，内圈滚道曲率半径Ri=0.525Dw。接触角一般选45，也有选60、70的。不带齿的套圈可做成上下
16、两半结构，也可做成整体式带塞子孔的结构。采用两半结构时，止口高度取610（812），止口处壁厚取812。采用整体结构时，可以提高套圈的刚性，减小套圈加工时的变形。钢球和隔离块从塞子孔处装入，柱塞直径：d0=1.25Dw，需用锥销将塞子固定在套圈上，7锥销直径d0= 13 d0，锥度为 1:50。内、外圈挡边直径d2 = Dpw- i ，D2 = Dpw+e。保持架采用隔离块型式，其两端靠近钢球处，制成凹球面，与钢球相适应，隔离块凹球面曲率半径Rc=0.54Dw。见图 6。密封圈结构有多种，其中较为常见的为图 7 所示的结构，可以做成整圈，也可以做成条状首尾对接，嵌入轴承套圈的密封槽内。图 6
17、图 7对于交叉圆柱滚子转盘轴承，与四点接触球转盘轴承类似，可以采用上下两半结构，也可以采用整体式带塞子孔的结构。接触角为45，滚子1:1交叉成90排列，通常为满滚子结构，滚子圆周总间隙规定为：0.25Dw0.55Dw，如不满足可适当调整Dpw值。也有采用隔离块的，结构见图8。图 8对于三排圆柱滚子组合转盘轴承，上下两排滚子分别为主推力和反推力滚子，主推力滚子直径大于或等于反推力滚子直径，中间径向滚子用以承受径向力。上下两排采用扇形分段保持架（见图9），一般采用铸铝ZL102或尼龙材料。径向滚子可以采用满装结构，也可以采用隔离块（见图10），材料为尼龙或黄铜、铸铝等。8图 9 图 10六转盘轴承
18、的校核 6.1 转盘轴承承载曲线的建立转盘轴承承载曲线（即负荷-力矩图）是验证轴承寿命和安全系数的基础。转盘轴承的动载荷和静载荷承载曲线是分别以一条直线来表示的。横坐标表示轴向负荷，纵坐标表示倾覆力矩。具体示例见图11。图 11其中：曲线1是表示转盘轴承采用42CrMo材料制造，许用接触应力为3850MPa时的许用静负荷承载曲线；曲线 2 是表示一组转盘轴承在承受径向负荷不高，回转速度很低，要求工作精度不高的条件下，轴承在全回转时，可靠性为90%，寿命为寿命为30000转所承受的额定动负荷承载曲线；曲线3是表示转盘轴承采用50Mn材料制造，许用接触应力为3400MPa时的许用静负荷承载曲线。9
19、三条虚线分别表示 8.8、10.9、12.9 级螺栓的极限负荷曲线，它是在连接长度为螺栓公称直径的5倍，预应力为螺栓材料屈服极限的70%时确定的。6.2 转盘轴承静载安全系数计算转盘轴承的静载安全系数需要首先计算出转盘轴承的当量静载荷和倾覆力矩（计算方法见表9，其中偏心轴向载荷与中心轴向载荷关系系数Ko的取值见表10），然后在负荷-力矩图上找出相应的负荷点，连接坐标原点与该点并延长至许用静负荷承载曲线1或3上，用交点处的横坐标值除以负荷点的横坐标值（或交点处的纵坐标值除以负荷点的纵坐标值）即为转盘轴承静载安全系数fs。转盘轴承静载安全系数fs必须大于其许用安全系数fs，许用安全系数fs根据主机
20、不同而不同，可参考表11。表 9 转盘轴承当量载荷的计算方法计算方法 按静态工矿选型的当量静载荷的计算按动态工况预测寿命的当量动载荷的计算当 Fr0.8Kc*Fa 时,Fac=0.59Fa+1.18Fr/Ko当 Fr0.8Kc*Fa 时,Fac=Fa+0.66Fr/KoMc=M结构型式四点接触球转盘轴承 Fac=Fa+2.3Fr/Ko=45 Mc=M当 Fr0.1Ko*Fa时, 当 Fr0.1Kc*Fa 时,Fac=Fa双排角接触球转盘轴承 Fac=Fa=90 当 Fr0.1Ko*Fa 时需选用接触 当 Fr0.1Kc*Fa 时需选用接触角90的轴承Mc=M角90的轴承Mc=MFac=Fa+2.3Fr/KoMc=M当 Fr0.67Kc*Fa 时,Fac=0.67Fa+1.5Fr/Kc当 Fr0.67Kc*Fa 时,Fac=Fa+Fr/KcMc=M交叉圆柱滚子转盘轴承=45Fac=FaMc=MFac=Fa三排圆柱滚子组合转盘轴承 Mc=M径向载荷 Fr由承受径向载荷的一列滚子承受10
