保持架(即轴承保持架,又称轴承保持器),指部分地包裹全部或部分滚动体,并随之运动的轴承零件,用以隔离滚动体,通常还引导滚动体并将其保持在轴承内。
滚动轴承在工作时,由于滑动摩擦而造成轴承发热和磨损,特别在高温运转条件下,
离心力的作用加剧了摩擦、磨损与发热,严重时会造成保持架烧伤或断裂,致使轴承不能正常工作。因此,要求保持架的材料除具有一定强度外,还必须导热性好、摩擦因数小、耐磨性好、冲击韧性强、密度较小且线胀系数与滚动体相接近。此外,冲压保持架需经受较复杂的冲压变形,还要求材料具有良好的加工性能。在一些要求极高的保持架上面有的还会渡一层银。
材料
滚动轴承在工作时,特别是载荷复杂且高速旋转时,保持架要承受很大的离心力、冲击和振动,保持架和滚动体之间存在较大的滑动摩擦,并产生大量的热量。力和热共同作用的结果会导致保持架故障,严重时会造成保持架烧伤和断裂。因此,要求保持架材料导热性好、耐磨性好、摩擦系数小,有较小的密度,一定的强度和韧性的配合、较好的弹性和
刚度.与滚动体相近的膨胀系数.以及良好的加工工艺性能。另外,保持架还要受到
化学介质,如润滑剂、润滑剂添加剂、有机
溶剂和冷却剂等的作用。
常用的保持架按材料种类划分主要有金属保持架和非金属保持架。另外还有
复合材料保持架等。特殊用途的轴承保持架还应满足特殊工作条件的要求.如耐高温、耐腐蚀、自润滑(真空中使用)或无磁性等。
钢保持架材料
由于强度高、韧性好、易于加工等特点,钢保持架材料在滚动轴承中被普遍采用。常采用08和10优质碳素钢薄板冷冲压而成。此外,也可以根据需要采用其他机械加工的方法获得。常用的钢保持架材料还有等。
钢保持架一般通过热处理
消除应力、恢复塑性。包括高温回火、再结晶退火等。为了降低钢保持架的摩擦系数,必要时须对保持架成品进行表面处理等。
有色金属保持架材料
与钢不同,有色金属具有其特殊的性质,例如铝合金具有密度小、导热性好、耐蚀性好的特点;
铜合金具有导热性好、摩擦系数小、成形性好、使用温度高等特点;锌铝合金具有成本低、密度小、性能优良等优点。
非金属保持架材料
非金属保持架材料主要有聚合物及其
复合材料,包括
尼龙、
酚醛胶布、聚四乙烯等。聚合物材料具有良好的强度和弹性匹配。良好的滑动性能使聚合物保持架在与被润滑的滚动元件表面产生相对运动时只产生很小的摩擦,这样可以使轴承的发热和磨损降到最低。在润滑剂缺乏的条件下,聚合物保持架仍然有极好的运动特性.可以保证轴承继续运行一段时间而不发生损坏。由于聚合物的密度较低,由其制造的保持架具有较小的
惯性。
保持架除了采用纯材料制造以外,还对聚合物材料进行改性.采用其他材料进行填充或增强使用。
偏移
保持架装入轴承之后.由于兜孔与滚动体之间存在间隙,因而保持架可以沿径向有所偏移,称其为径向偏移量。其偏移量可由下式表示为:
式中,
——保持架径向偏移量;
——保持架宽度;
——兜孔深度。
应保证当保持架达到最大径向偏移量时,保持架不与轴承套圈相接触。
分类
轴承保持架按材质主要分为以下三类:
1、钢质保持架
由于强度高、韧性好、易于加工等特点,钢保持架材料在滚动轴承中被普遍采用,为市面上最常见的保持架,具有以下特点:
(1)保持架类型:冲压和实体两种;
(2)材质:钢板或钢锻件;
(3)优点性能:此种保持架强度高,材质较轻。多用于深沟球轴承、调心滚子轴承和圆锥滚子轴承,一般不受滚动轴承的
矿物油基或含碱油基润滑剂的影响。
(4)使用限制:易受水,水蒸汽的影响而生锈;
(5)工作温度:保持架运行温度可达300°C。
黄铜具有高拉伸强度,不受常用轴承润滑剂的影响,常被用于中小型轴承中,不过由于铜价较高,黄铜保持架的售价也较高,主要特点如下:
(1)保持架类型:冲压和实体两种,冲压仅适合于小型和中型;
(2)材质:黄铜板、黄铜铸件或黄铜锻件 黄铜具有高拉伸强度,机械强度与钢板冲压保持架相当,但密度相对小,极限转速高;价格较高
(3)优点性能:不受润滑剂的影响,包括合成油和脂;
(4)使用限制:黄铜保持架不能用于300°C以上的场合,不适用于氨(例如冷却)中,因为氨会引起黄铜季节性破碎;
(5)工作温度:工作温度低于300°C。
聚酰胺
尼龙材料具有弹性大和重量轻的优势,这种保持架有非常好的滑动和自润滑性能。是目前替代铁保持架的新一代产品,具有以下六方面的特点:
(1)保持架类型:实体保持架(注射成型法);
(2)材质:聚酰胺(尼龙66);
(3)优点性能:聚酰胺尼龙材料弹性大和重量轻的优势,这种保持架有非常好的滑动和自润滑性能。特别适合于有振动冲击
应力或高加减速度或者轴承内外圈出现相互倾斜 的情况;
(4)使用限制:
聚酰胺尼龙保持架可能因特殊润滑而受到影响(润滑剂中腐蚀性添加剂)不能应用于真空中,因为它将因脱水而变脆;
(5)工作温度:工作温度低于120°C
大于40°C,温度过低会使
尼龙失去弹性。
选择
对于工程塑料的保持架,各个厂家的性能略有不同,但大体相似。这种保持架重量轻,适用于高转速的场合。并且这种保持架的失效模式不是突然迸裂,所以比较适合于一些不允许突然停机的场合。但是对于矿山机械,这种保持架由于安全的考虑不适合使用,因为它的损坏不是突然发生的,而是随着温度逐渐升高到一定程度后,完全损坏,这样对于易爆场合会很危险。同时这种保持架有温度限制,一般是:
对于
黄铜保持架,基本没有什么阻碍,但不适于有氨的环境。一般小轴承不使用铜保持架。
对于钢保持架,也没有什么限制,但大轴承不使用钢保持架。