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轴承的作用是减少物体之间的摩擦,令物体的滚动更加顺畅。古人要搬一块大石头,就在石头下面垫几根圆木条,便能轻易将大石头从这边搬到那边。这几根圆木条,轴承行业里称作 滚动体。 滚动体是构成轴承的第一大元件。
滚动体
除了滚动,滚动体还要发挥承载作用,因此必须用高碳和淬硬的轴承钢来制造,其硬度至少须达到670hv。滚动体分成滚珠滚子两大类。滚珠俗称钢球,用钢球作为滚动体的轴承叫做滚珠轴承,是最早应用也是至今使用量最大的轴承。滚子呈长条形,按其粗细和长短不同,主要再分为两类:圆柱滚子(一般直径大于5mm,长度与直径之比小于3)及滚针(一般直径小于5mm,长度与直径之比大于3)。用圆柱滚子作为滚动体的轴承叫做圆柱滚子轴承,用滚针作为滚动体的轴承就叫做滚针轴承
金诚公司是滚针轴承和圆柱滚子轴承的专业制造商 ─ 需要说明的是:“滚针轴承”四个字在用法上有狭义和广义之分,狭义如上面的定义,广义则包括了圆柱滚子轴承在内。为便于叙述,下文中凡提到“滚针”二字的,除另有说明外,均包含“圆柱滚子”涵义在内,敬请读者特别留意。
保持架
滚动体若不加限制,任其自由滚动,必然会互相碰撞,彼此产生新的摩擦,达不到“减少摩擦,更加顺畅”的轴承目的了。因此,必须有一个 保持架,能够将每个滚动体固定起来,均匀隔开。保持架由金属或塑料做成,金属保持架传统上采用冲窗工艺,目前已越来越多改用焊接工艺了。 保持架是构成轴承的第二大元件 。
滚针保持架组件
1949年德国青年舍弗勒开发的滚针和保持架组件,就是由一组滚针和一个保持架组成。这个产品的径向截面等同于滚针的直径,非常小,而承载能力又相当高,适合应用于安装空间有限、载荷和转速要求较高的产品中,例如汽车发动机的连杆曲轴。这个滚针和保持架组件,至今依然是滚针轴承行业中重要和活跃的一个品类。
在进一步解释各类滚针轴承之前,有必要先弄明白两个经常被提到的关于轴承受力方向的概念:径向轴向
径向与轴向
简单说,径向指沿直径或半径方向形成的“1”字型垂直线,它与横向“一”字型的 互为直角关系。轴向就是与轴一致的方向。承受径向载荷的轴承叫做 径向轴承,例如上述的滚针和保持架组件。承受轴向载荷的轴承叫做 轴向轴承,例如下面要讲的 推力滚针和保持架组件
推力滚针和保持架组件
推力滚针和保持架组件不同于环状的滚针和保持架组件,它是平面的,可以承载很大的单向、轴向载荷以及轴向冲击力,至于径向载荷,则需要由其它轴承来承担。它的轴向截面跟滚针和保持架组件的径向截面一样,只有滚针直径那么小,因此同样可以在安装空间极其有限的地方发挥特殊作用,例如汽车的电子驻车系统。
由滚针和保持架两个零件组成的轴承有个共同特点:它们与轴及外壳(指组装轴承的外部部件,也称作轴承座)直接接触的部位只有滚针。由于滚针是淬硬的滚动体,如果这些外部部件没有同等分量的硬度,很容易就被滚针磨损了。因此,多数轴承设计上会在滚针和轴/外壳之间,另外增加一道同样经过淬硬的滚道圈,这个滚道圈是构成轴承的第三大元件。
实体外圈滚针轴承
内圈
就环状的径向轴承来说,安装在轴承内侧、与轴紧密配合并一起旋转的滚道圈,叫做内圈;安装在轴承外侧、与外壳紧密配合并发挥支承作用的滚道圈,叫做 外圈。内圈和外圈一般由钢管经过淬硬及一系列磨加工而成。由一个滚针和保持架组件与一个外圈(可以同时带内圈也可以不带内圈)组合,就构成 实体外圈滚针轴承。此外,还有一种外圈较厚、里面安装一个滚针和保持架组件或一组滚针的轴承,应用在凸轮传动、床身轨道、输送设备等场所,叫做支撑滚轮轴承
推力滚针轴承
非标准力滚针轴承
就平面的轴向轴承来说,滚道圈通常又称作垫圈垫片。安装在轴一侧并跟随轴一起转动的垫圈,叫做轴圈,安装在外壳一侧但不转动的垫圈,叫做座圈。根据垫圈厚度不同,可分成冲压件和实体件两种。金诚生产的冲压垫圈厚度一般在0.5-1.6mm之间,当中有一系列专为客户开发的带有止转功能的非标垫圈;实体垫圈厚度一般在1.7mm以上,当中也有一系列金诚公司专为客户定制的每5um分成一个档位的分档垫圈。非标垫圈和分档垫圈主要用在汽车空调压缩机上,这是金诚公司一个强项产品。一组垫圈(即轴圈 座圈)加上一个推力滚针和保持架组件,就构成完整的推力滚针轴承(也称作平面滚针轴承)。
冲压外圈滚针离合器
说到轴承的滚道圈,必须特别提到的,是滚针轴承独有的、与其它轴承最大不同的薄壁冲压拉伸外圈(简称冲压外圈)。与实体外圈不同,冲压外圈是通过薄钢片的多次冲压拉伸、逐步形成壁厚大约在1mm左右、壁厚差小于0.01mm(注:这是金诚公司内部控制标准)的环状圆筒。当这个环状圆筒用来制造单向离合器时,更需要在其内壁上加工成一系列的斜坡,以配合尼龙保持架弹簧片的安装。这类冲压外圈系列产品也是金诚公司擅长的项目。
冲压外圈滚针离合器及轴承组件
使用内壁带有一系列斜坡的冲压外圈做出来的轴承,叫做冲压外圈滚针离合器,它的每根滚针都带有独立弹簧片,能传递强大的单向扭矩。当受力方向与锁止方向一致时,立即产生闭锁功能;当受力方向相反时,则发挥超越(即俗称空转)功能。此产品可组装成定位离合器、逆止离合器和超越离合器,应用场合相当广,包括汽车发动机系统、汽车刹车系统、洗衣机离合器、变频空调系统等。
冲压外圈滚针轴承
满针滚针轴承
由一个冲压外圈与一个滚针和保持架组件或者一组滚针进行搭配,就组成典型的冲压外圈滚针轴承。这种轴承不需要轴向定位,这使安装此类轴承的外壳在设计上既简单又经济,因而是应用最多最广的一个滚针轴承品类。这种轴承分成闭口型开口型两种:前者用于封闭轴端以防止润滑泄漏及污物和潮气侵入,例如万向节轴承;后者经常充当主轴承角色,例如汽车动力转向器主轴承。开口型还有一种不使用保持架、只使用特殊润滑脂将滚针满装的轴承,叫做满针滚针轴承。读者运用前面已解释过的原理,相信很快就能作出推断:这种满针轴承的承载力一定比带保持架的轴承来得更高,不过,它的转速肯定不如后者。是的,回答正确!
综上所述,滚针轴承具有非常小的径向截面尺寸(尤其是冲压外圈系列),同时又具有非常高的径向承载能力。当需要承受轴向载荷时,能够与推力滚针轴承进行完美的结合。这种紧凑的轴承设计,特别适合那些安装空间有限、又有很高载荷及转速要求的应用场所。
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