對于需要在-150至+350℃極寬工作溫度范圍下運行、或需要承受極大溫差的軸承,例如在烘爐、熔爐或涂漆機等的相關運輸設備中的應用,一般的滾動軸承并不適用。因此SKF開發了一些應用在高溫條件下的軸承和軸承單元:
·深溝球軸承(→圖1)
·Y-軸承(→圖2)
·帶軸承座的Y-軸承單元(→圖3)
·帶法蘭型軸承座的Y-軸承單元
這些用于高溫的軸承和軸承座可以滿足廣泛應用的需求,包括:
·降低設備的運行成本
·延長工作壽命而且無需經常維護
·提高設備運行的可靠性
這些應用在高溫條件下的軸承和軸承單元,可以在極寬的工作溫度范圍和惡劣的環境下運行。在產品表中列出了SKF標準供應范圍內的產品。在特殊的要求下,SKF還可以提供用于極高或極低工作溫度的其它軸承。有關這些產品的更詳細信息,請向SKF查詢。
用于高溫和低溫的SKF深溝球軸承,在設計上與標準的單列深溝球軸承基本一致。這些軸承沒有提供帶裝球缺口的設計,可以承受中等的徑向負荷和兩個方向的軸向負荷。這些軸承的主要特點為:有較大的內部游隙和裝有特殊的保持架。高溫深溝球軸承的游隙范圍是C5游隙的四倍,能防止軸承在迅速冷卻下被卡住。軸承和防塵蓋的表面都經過錳磷化處理,可以防止腐蝕和提高運行的性能。
所有SKF高溫深溝球軸承都是帶圓柱孔的,有以下五種不同設計。
VA201-最常用的高溫軸承
VA201軸承(→圖4a)裝有沖壓鋼保持架,不帶任何密封件。采用聚二醇與石墨的混合物作為潤滑劑,工作溫度在-40至+250℃之間。但在+200℃以上使用時,較宜選用一些固體潤滑劑。
2ZA/A201-帶防塵蓋的設計
2Z/VA201軸承(→4圖b)與VA201軸承基本相同,但軸承兩側帶防塵蓋,以防止一些固體污染物的進入。此外,這種設計的軸承預裝有VA201軸承兩倍的潤滑劑量。
2ZA/A208-適用在更高溫度的軸承
這種設計的軸承(→圖4c)使用分段的石墨塊作為保持架,工作溫度在-150至+350℃之間。這些分段的石墨塊將滾球分開,作用如一般的保持架,并同時作為潤滑劑。軸承兩側的防塵蓋,可以軸向引導軸承內的石墨塊,并可以防止固體污染物的進入。軸承在轉動時,石墨塊中微量的石墨粉脫落,以潤滑軸承的滾道和滾球。
這種設計的另一個好處是不會對環境造成負面影響。因為其在極高的溫度下,也不會散發出有害的氣體或蒸氣。
2ZA/A228-適用于高溫和更高轉速的軸承
2Z/VA228軸承(→圖4d)是SKF高溫軸承系列中最“尖端”的產品,這種軸承裝有一個獨特設計的純石墨冠狀保持架,解決了很多在高溫下應用的限制。純石墨冠狀保持架由SKF獨家開發的技術,能允許在高達100r/min的轉速下運行。
其它如技術規格和技術參數等與VA208的設計相同。
2ZA/A216-適用于嚴重污染環境下的軸承
對于需要在嚴重污染環境下運行的軸承,建議使用2Z/VA216軸承。這種軸承采用一種奶白色的多用途潤滑脂,是由氟化聚醚油和聚四氟乙烯(PTFE)混合而成,工作溫度在-40至+230℃之間。其它方面與2Z/VA201軸承相同。
在一般情況下,潤滑劑的填充量應為軸承自由空間的25至35%。不同的填充量可根據要求提供。
高溫Y-軸承
SKF高溫Y-軸承的設計是基于YAR2-2FW系列的Y-軸承,這種設計的軸承是以沉頭螺釘將其內圈固定在軸上。這些用于高溫的軸承,其主要特點為:有較大的內部游隙、裝有特殊的保持架和帶防塵蓋。與高溫深溝球軸承相同,高溫Y-軸承的表面都經過錳磷化處理,可以防止腐蝕和提高運行的性能。
SKF高溫Y-軸承有兩種以下不同的設計。
VA201和VA228Y-軸承
VA201(→圖5a)和VA228(→圖5b)Y-軸承與深溝球軸承有著相同的特點和代號。但兩者的游隙范圍不同,Y-軸承的游隙范圍僅為C5游隙的兩倍。此外,Y-軸承的兩側都帶一個沖壓鋼的防塵蓋和一個甩塵蓋(甩塵蓋的作用有如縫隙式密封),可以防止固體污染物的進入。
高溫Y-軸承單元
高溫Y-軸承單元實際上是一個高溫Y-軸承配一個灰口鑄鐵的軸承座,并有以下三種不同的設計:
·立式軸承座(→圖6)
·方形法蘭型軸承座,帶四個聯接螺栓孔(→圖7)
·菱形法蘭型軸承座,帶兩個聯接螺栓孔(→圖8)
Y-軸承單元內的高溫軸承已于前文介紹。高溫Y-軸承單元的軸承座與標準Y-軸承單元的軸承座在尺寸上基本上是一致的,除了部分型號的某些尺寸有少許差別外,大部分都可以互相替換。這種軸承單元用的軸承座在表面上鍍有一層鋅和一層黃鉻,可以有更好的防腐蝕效果。
由于高溫軸承都是永久潤滑的,因此軸承座上并沒有油嘴。軸承座孔涂有潤滑劑,配以適當的公差配合,以滿足不同工作條件下的軸承對中。
一般資料和數據
尺寸
各種高溫軸承的外形尺寸符合以下相應的標準:
·深溝球軸承符合ISO 15:1998標準
·Y-軸承符合ISO 9628:1992標準
·Y-軸承單元符合ISO 3228:1993標準
公差
深溝球軸承和Y-軸承根據普通級公差制造,符合以下的標準:
·深溝球軸承符合ISO 492:2002標準(→125頁的表3)
·Y-軸承符合ISO 9628:1992標準(→表1)
由于高溫軸承的表面全都經過特殊的處理,以防止腐蝕和提高運行的性能。實際尺寸可能會稍微偏離標準公差的范圍,但這不會影響到軸承的安裝和運行。
用于英制軸的Y-軸承,其公差范圍與用于公制軸的相同。
對于軸承座,軸線到支承面的高度H1,公差范圍為0/0,25mm。
SKF高溫深溝球軸承的游隙為C5游隙的四倍。Y-軸承的游隙是根據ISO 5753:1991標準C5游隙的兩倍。
高溫深溝球軸承和高溫Y-軸承的游隙范圍參見表2,僅適用于未安裝和無測量負荷的軸承。
由于高溫軸承的內部游隙較大,因此可以允許較大的角度誤差。高溫深溝球軸承可以允許內外圈之間有約20至30弧分的角度誤差,但僅適用于低轉速的情況下,因為對中誤差對軸承的滾動會有不良的影響。
在安裝Y-軸承單元時,可以允許軸與軸承座之間有約5°的初始誤差。
表1 | |||||
Y-軸承的公差帶 | |||||
公稱內徑 | 內徑 | 外徑 | |||
大于 | 至 | 上偏差 | 下偏差 | 上偏差 | 下偏差 |
mm | μm | μm | |||
18 | 30 | +18 | 0 | - | - |
30 | 50 | +21 | 0 | 0 | -10 |
50 | 80 | +24 | 0 | 0 | -10 |
80 | 120 | +28 | 0 | 0 | -15 |
表2 | |||||
徑向游隙 | |||||
內徑 | 徑向游隙 | ||||
d | 深溝球軸承 | Y-軸承 Y-軸承單元 |
|||
大于 | 至 | 最小 | 最大 | 最小 | 最大 |
mm | μm | μm | |||
10 | 80 | 148 | - | - | |
10 | 18 | 100 | 180 | - | - |
18 | 24 | 112 | 192 | 56 | 96 |
24 | 30 | 120 | 212 | 60 | 106 |
30 | 40 | 160 | 256 | 80 | 128 |
40 | 50 | 180 | 292 | 90 | 146 |
50 | 65 | 220 | 360 | 110 | 180 |
65 | 80 | 260 | 420 | - | - |
80 | 100 | 300 | 480 | - | - |
100 | 120 | 360 | 560 | - | - |
轉速
VA201、VA208和VA228的SKF高溫深溝球軸承和Y-軸承,是為低轉速的工況而開發的,例如每分鐘幾轉。但實際應用的經驗證明,這些軸承可以在高達100r/min的轉速下仍然可以在無需維護的情況下長時間運行。如果需要應用在更高的轉速,請向SKF查詢。
相關零部件的設計
對于2Z/VA228和2Z/VA208深溝球軸承,由于防塵蓋需要在軸向引導軸承內的石墨保持架,因此應利用一些相關部件來支承防塵蓋(→圖9)。例如,把軸承座的凸肩或隔套的直徑設計成小于產品表中外圈肩部的直徑D2,另一個方法是在凸肩或隔套與軸承之間加上一個帶合適尺寸的墊圈。
軸承尺寸的選擇
高溫軸承一般是用在低轉速的工作條件之下,因此選擇軸承的尺寸時,應根據軸承的基本額定靜負荷C0。
軸承處于高溫時,其承載能力會降低。利用溫度系數fT,可以調整在不同溫度下的基本額定靜負荷C0。
在工作溫度下的所需基本額定靜負荷可以利用以下公式估算:
C0 req=2P0/fT
式中
C0 req=所需基本額定靜負荷,kN
P0=當量靜負荷,kN
fT=溫度系數(→表3)
當量靜負荷P0的計算公式為:
P0=0,6Fr+0,5Fa
式中
Fr=實際徑向負荷,kN
Fa=實際軸向負荷,kN
在計算當量靜負荷P0時,應考慮可能產生的最大負荷以及徑向負荷和軸向負荷的分量。如果Pa<Fr,則應使用P0=Fr。
在不同負荷和工作溫度下的所需基本額定靜負荷C0 req可見于表4,根據上式計算出的基本額定靜負荷或表4中給出的值,可從產品表中選出適用的高溫球軸承或Y-軸承單元。
所選的軸承或Y-軸承單元,其基本額定靜負荷C0應大于或等于求出的所需值。
表3 | |
溫度系數 fT | |
運行溫度 | 系數 fT |
℃ | - |
150 | 1 |
200 | 0,95 |
250 | 0,9 |
300 | 0,8 |
350 | 0,64 |
表4 | |||||
在不同負荷和工作溫度下的所需基本額定靜負荷 | |||||
當量 | 在以下工作溫度的 | ||||
靜負荷 | 所需基本額定靜負荷C0 | ||||
150℃ | 200℃ | 250℃ | 300℃ | 350℃ | |
kN | kN | ||||
0,5 | 1 | 1,05 | 1,11 | 1,2 | 1,56 |
1 | 2 | 2,1 | 2,22 | 2,5 | 3,12 |
2 | 4 | 4,2 | 4,44 | 5 | 6,25 |
3 | 6 | 6,3 | 6,67 | 7,5 | 9,4 |
4 | 8 | 8,4 | 8,9 | 10 | 12,5 |
5 | 10 | 10,5 | 11,1 | 12,5 | 15,6 |
6 | 12 | 12,6 | 13,3 | 15 | 18,8 |
7 | 14 | 14,7 | 15,5 | 17,5 | 21,9 |
8 | 16 | 16,8 | 17,8 | 20 | 25 |
9 | 18 | 18,9 | 19,9 | 22,5 | 28,1 |
10 | 20 | 21 | 22,2 | 25 | 31,3 |
11 | 22 | 23,1 | 24,5 | 27,5 | 34,4 |
12 | 24 | 25,2 | 26,7 | 30 | 37,5 |
13 | 26 | 27,3 | 29 | 32,5 | 40,5 |
14 | 28 | 29,4 | 31,1 | 35 | 44 |
15 | 30 | 31,5 | 33,3 | 37,5 | 47 |
16 | 32 | 33,6 | 35 | 40 | 50 |
17 | 34 | 35,7 | 37,8 | 42,5 | 53 |
18 | 36 | 37,8 | 40 | 45 | 56 |
19 | 38 | 40 | 42 | 47,5 | 60 |
20 | 40 | 42 | 44,5 | 50 | 62,5 |
22 | 44 | 46 | 49 | 55 | 69 |
24 | 48 | 50,5 | 53 | 60 | 75 |
26 | 52 | 54,5 | 58 | 65 | 81 |
28 | 56 | 59 | 62 | 70 | 87,5 |
30 | 60 | 63 | 66,5 | 75 | 94 |
32 | 64 | 67 | 71 | 80 | - |
34 | 68 | 71,5 | 75,5 | 85 | - |
36 | 72 | 75,5 | 80 | 90 | - |
38 | 76 | 80 | 84,5 | 85 | - |
40 | 80 | 84 | 89 | - | - |
42 | 84 | 88,5 | 9,5 | - | - |
44 | 88 | 92,5 | - | - | - |
高溫軸承的維護
SKF高溫球軸承和Y-軸承單元都已填充有潤滑劑,可以終生潤滑,因此沒有提供任何補充潤滑的裝置,如油嘴。但在使用VA201的開式深溝球軸承的情況下,應在運行后約六個月進行檢查。檢查時僅需打開軸承座,例如烘爐用的運輸車,可以將輪子連軸承從軸頸卸下,然后用風箱吹走軸承內的污染物。
如果在軸承的滾道上看到一些光亮痕跡,表示軸承內已沒有足夠的潤滑劑。這時候應補充原來的使用的潤滑劑。適用的潤滑劑是聚二醇與石墨的混合物,是一種黑色的膏狀物質。