第二节 滚动轴承代号
一、代号的三个部分名称及包含的内容
国家标准GB/T 272—2017《滚动轴承 代号方法》规定了滚动轴承代号的编制方法。其中规定,滚动轴承代号由前置代号、基本代号和后置代号共3个部分组成,其排列见表1-6。由于第1部分(前置代号)对于识别整套轴承意义不大,所以下面仅介绍第2和第3部分所包含的内容。
表1-6 滚动轴承代号的构成
二、基本代号和所包含的内容
(一)结构类型代号
基本代号中的结构类型代号用数字或字母符号表示,各自所代表的内容见表1-7,对应示例见图1-6。
表1-7 滚动轴承基本代号中轴承类型所用符号
注:表中代号后或前加字母或数字,表示该类轴承中的不同结构。
(二)尺寸系列代号
基本代号中的尺寸系列代号用两位数字表示,前一位是轴承的宽度(对向心轴承)或高度(对推力轴承)系列代号,后一位是轴承的直径(外径)系列代号,例如“58”表示该轴承的宽度系列为5、直径系列为8的向心轴承,详见表1-8。
图1-6 常用和特殊用途滚动轴承外形和局部剖面图
在和结构类型代号合写成组合代号(轴承系列代号)时,前一位是0的,可省略(另有其他可省略的情况,详见表1-10)。
宽度、高度、直径(外径)的实际尺寸数值,将根据其代号从相关表中查得。
(三)内径系列代号
基本代号中的内径系列代号用数字表示,根据尺寸大小的不同,表示方法也有所不同,详见表1-9,其中d为轴承内径,单位为mm。
表1-8 滚动轴承尺寸系列代号
表1-9 滚动轴承内径系列代号
注:为了明确,表中轴承内径系列代号的数字加了下划线(例如),实际使用时不带此下划线。
(四)常用的轴承组合代号
轴承的结构类型代号和尺寸系列代号合在一起组成轴承的组合代号。常用的轴承组合代号见表1-10,表中用括号“( )”括起来的数字表示在组合代号中可以省略。
表1-10 常用的轴承组合代号
(续)
(五)向心滚动轴承常用尺寸系列
向心滚动轴承常用尺寸系列如图1-7所示。
图1-7 向心滚动轴承常用尺寸系列示意图(圆锥滚子轴承除外)
三、轴承后置代号及其含义
滚动轴承后置代号用于表示轴承的内部结构、密封防尘与外部形状变化,以及保持架结构、材料改变、轴承零部件材料改变、公差等级、游隙等方面的内容,用字母或数字加字母符号表示。现将与常用轴承有关的密封防尘与外部形状变化和保持架结构、材料改变等方面的内容介绍如下。
(一)密封防尘与外部形状变化代号
密封防尘与外部形状变化代号用字母或数字加字母表示,见表1-11。
表1-11 密封防尘与外部形状变化代号及所包含的内容
(二)保持架材料代号
保持架材料代号见表1-5。但当轴承的保持架采用表1-12所列的结构和材料时,不编制保持架材料改变的后置代号。
表1-12 不编制保持架材料改变后置代号的轴承保持架结构和材料
(续)
(三)公差等级代号
公差等级代号用字母或数字加字母表示,见表1-13。较常用的为0级(普通级)、6级、6X级、5级、4级和2级。其中0级尺寸公差范围最大,称为普通级,用于普通用途的机械(例如一般用途的电动机);之后按这一前后顺序,尺寸公差范围依次减小,或者说精度等级依次提高。公差范围的具体数值见附录K、附录L以及相关表册。
表1-13 公差等级代号
(四)游隙代号
游隙代号用字母加数字表示(0组只用数字“0”表示),如不加说明,是指轴承的径向游隙(详见第2章),见表1-14。常用深沟球轴承和圆柱滚子轴承的径向具体数值分别见附录A和附录B。
表1-14 游隙代号
(续)
注:公差等级代号与游隙代号同时表示时,可进行简化,取公差等级代号加上游隙组号(0组不表示)的组合。例如:某轴承的公差等级为P6组、径向游隙为C3组,可简化为“/P63”;某轴承的公差等级为P5组、径向游隙为C2组,可简化为“/P52”。
四、常用轴承代号速记图和口诀
说明:为了便于记忆,将上述第二节所介绍的轴承代号内容中,与常用轴承有关的内容绘制和编制成“关系图”与口诀,其中有些不十分全面或表述不十分清晰的,请以前面所讲述的内容为准。
(一)常用轴承代号速记图
常用轴承代号中类型和尺寸系列内容速记“关系图”如图1-8所示。
(二)常用轴承代号内容速记口诀
1.结构
轴承代号有规定,三个部分来组成。
前置、基本和后置,各自内容都不同。
前置表示分部件,一般代号不使用;
基本代号为主体,通常只用此部分;
后置代号为辅助,表示内容七八种。
2.基本代号
(1)系列代号
基本代号要记清,一般包含三个内容。
结构类型第一个,比较常用有七种。
圆锥滚子代号3;5为推力球轴承;
深沟向心球为6;7为角接球轴承;
推力圆柱代号8;N为向心柱轴承;
NU单列短圆柱,内圈无挡较常用。
(2)尺寸代号
尺寸系列在正中,表明宽高和外径。
图1-8 常用轴承代号中类型和尺寸系列内容速记“关系图”
出现数字为两位,前为宽高后直径。
若出数字为一位,外径代号应是零[1]。
(3)内径尺寸代号
内径代号在最后,相对复杂要分清。
20以下最难记,10至17分四等:
03、02和01,还有一个是00,
17、15、12、10,依次排列相对应;
20以上到500,内径除以5来标明,
所除得商一位数,前面加上一个0;
500以上用实数,前加斜杠(/)来分清;
23、28和32,标写规定与上同。
3.后置代号
后置代号有时有,有无都要搞清楚。
内部结构保持架,密封、游隙和精度。
(1)密封装置代号
防尘密封符号Z;RZ骨架非接触;
骨架接触RS。双边有2单边无[2]。
(2)游隙代号
游隙使用符号C,后跟数字表级数,
从0到5共六种,0级符号不标出;
其他C1到C5,前加斜杠(/)来分出。
(3)精度等级代号
精度等级符号P,常跟数字0至6,
标出规定同游隙,若是0级不标出[3]。
(4)保持架材料代号
材料代号保持架,一到两个英字母,
黄铜M酚醛T;钢铁冶金为F;
标N表示是塑料,字母V表示无[4]。
五、几种电机常用滚动轴承介绍
(一)深沟球轴承(DGBB)
从结构上可以看出,深沟球轴承(Deep Groove Ball Bearing,DGBB)其滚动体是球形的,在滚道内进行轴向旋转(见图1-9)。深沟球轴承滚道的曲率半径和球的半径不同。通常把滚道轴向弧长大于1/3滚球圆周长的径向滚动轴承叫作深沟球轴承。由于其具有足够的“深”度,因此深沟球轴承除了具有径向负荷承载能力之外,还具有一定的双向轴向负荷承载能力。
同时,球轴承滚动体和滚道之间的接触是点接触[5]。因此,球轴承的承载能力相较于线接触(同点接触的注)的滚子轴承而言偏弱;另外,球轴承与线接触的滚子轴承相比,球轴承滚动体和滚道接触面积较小、发热小、散热相对容易,相对于同直径的滚子而言,质量较小,滚球旋转离心力小,因此球轴承相较于同内径尺寸的滚子轴承而言,其转速能力更强。
图1-9 深沟球轴承外形和局部剖面图
深沟球轴承具有很小的承受偏心的能力,最大值不应该超过10′。通常不建议利用这个轴承偏心能力。
(二)圆柱滚子轴承(CRB)
圆柱滚子轴承(Cylindrical Roller Bearing,CRB)在电机中常用的是N系列和NU系列,如图1-10所示。从结构中可以看出,这两类轴承在内圈或者外圈具有双侧挡边,但是在相应的另一边没有挡边。因此,这两类圆柱滚子轴承不具备轴向承载能力。
图1-10 NU系列和N系列圆柱滚子轴承外形和结构图
由于圆柱滚子轴承滚动体和滚道之间的接触是线接触,因此具有承载能力大的特点(径向)。但相较于深沟球轴承,其转速能力相对较弱。
同时,由于圆柱滚子轴承承载时的接触线是沿轴向的,因此其对负载的偏心十分敏感。所以,电机的对中不好(即转轴与轴承室的同轴度较差),或者由于机座加工引起的轴承负荷不对中,会对圆柱滚子轴承带来较大的影响。
由于圆柱滚子轴承是柱状滚动体,滚动体与辊道之间属于线接触,因此圆柱滚子轴承具有十分小的偏心承载能力,通常小于2′~4′。进行电机结构设计时,应严格控制圆柱滚子轴承承载的偏心,避免造成轴承的提早失效。
在常用的圆柱滚子轴承中,经常有电机设计人员询问N系列和NU系列在使用方面的利弊。从两种轴承的结构上就可以看出,NU系列圆柱滚子轴承(见图1-10a)滚动体保持架和外圈是一个组件整体,而N系列圆柱滚子轴承(见图1-10b)则相反。当对电机进行组装的时候,两者的区别就会显现出来。通常,圆柱滚子轴承的安装都是分开内外圈安装的,即将外圈装入轴承室,再将内圈装在轴上。对于NU系列的轴承,内圈加热仅仅是加热一个铁环;对于N系列的圆柱滚子轴承,需要加热一整个内圈和滚动体组件,并且加热之后,操作者需要拿起整个热的(100℃左右)组件进行安装,安装过程中极易污染滚动体组件,并且一旦污染,还很难擦拭,这个问题在NU系列的圆柱滚子轴承里就不会存在。因此在安装使用环节上,NU系列更加方便。
另一个方面,即对于使用滚柱轴承的立式电机,当轴承旋转时,N系列却比NU系列具有更好的油脂保持能力,更有利于润滑。
因此具体到轴承的选择,需要电机设计人员根据实际工况酌情进行处理。
(三)角接触球轴承(ACBB)
角接触球轴承(Angular Contact Ball Bearing,ACBB)是另一类电机中常用的轴承。如图1-11所示,从其结构可以看出,由于接触角的存在,这种轴承可以承受比较大的轴向负荷(相对于深沟球轴承而言)以及相应的径向负荷。
角接触球轴承的内部滚动接触和深沟球轴承类似,因此具有较强的转速性能。又由于角接触球轴承运行时所有滚动体都承受负荷,所以系统刚性更好。角接触球轴承的转速性能甚至可以优于深沟球轴承。因此,有些高转速场合,有时会使用施加过预紧的角接触球轴承来替代深沟球轴承,以获得更强的转速性能。
图1-11 角接触轴承外形和局部剖面图
(四)调心滚子轴承(SRB)
调心滚子轴承(Spherical Roller Bearing,SRB)内部是一列或两列可以调心的滚子运行在球面滚道之上(见图1-12)。调心滚子轴承具较大径向负荷承载能力,同时具备双向的轴向负荷承载能力。
图1-12 调心滚子轴承外形和结构图
对于具有两列滚子的调心滚子轴承,由于是两列滚子承载,所以相较于单列的圆柱滚子轴承而言,其径向负荷承载能力更大。相应的,其滚动体滚动发热更多、散热不利、内部润滑更困难、高速下滚子离心力更大,因此其转速能力相对圆柱滚子轴承更低。
由于调心滚子轴承其内部的滚动体和滚道的形状,导致其具有良好的调心性能,可以适应一定程度的负载不对中(负载设备的转轴与电机转轴同轴度较差)。
(五)其他类型轴承
电机中还有可能使用一些其他类型的轴承,如圆锥滚子轴承、四点接触球轴承、调心滚子推力轴承等。
圆锥滚子轴承(见图1-13a)使用相对复杂,尤其其预负荷调整,对一般的电机厂而言,是需要比较多的知识和经验累积。但是对于某些大轴向负荷而言,不得不使用此类轴承。
四点接触球轴承(见图1-13b)是两柱一球结构中可能会使用的轴承,此类轴承不能承受径向负荷,仅仅能承受轴向负荷。通常电机厂会用相应尺寸的深沟球轴承进行替代。
绝缘轴承在一些对轴电流较大的电机中会有应用,包括仅对外圈进行绝缘处理或内外圈均进行绝缘处理的电绝缘轴承(见图1-13c)及陶瓷轴承和滚珠(见图1-13d)等。陶瓷轴承还具有转速及承载能力高、耐极低温度和可免润滑剂的独特性能。
外圈带轴向止动沟槽的轴承(见图1-13e)通过施加橡胶止动环与轴承室相配合,用于对轴承外圈在轴向移动量方面有要求的场合,同时也具有一定的控制轴承外圈在轴承室中沿圆周方向滑动的作用。
图1-13 特殊用途滚动轴承
[1] 对于尺寸系列中的宽度(高度)和外径代号,若外径代号为0,则可将其简化,即不出现该部分,因此尺寸系列的代号部分将只有一位代表高度或宽度的数字,例如6312(第一位“6”表示深沟向心球轴承,后两位“12”表示轴承内径为(12×5)mm=60mm,则表示尺寸系列的代号只有一位数字“3”,实际上应为“30”,即宽度代号为“3”,外径代号为“0”,此处将外径代号为“0”省略了)。
[2] “双边有2”是指两面都具有防尘密封装置的,其字母代号前加一个数字“2”,例如6210-2Z;“单边无”则是说只有一面有防尘密封装置的,其字母代号前不加数字,例如6210-Z。
[3] 见表1-14注。
[4] “字母V表示无”是说该轴承无保持架,即滚道中满装滚动体。
[5] 考虑材料弹性,微观上是面接触。——作者注