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設計

基本設計

    單列圓柱滾子軸承(→圖1)中的滾子，是由在內圈或外圈上的擋邊所引導。擋邊結合滾子的特殊設計和表面處理，能產生更良好的潤滑效果和減少摩擦，因而降低軸承的運行溫度。
    其中一個帶擋邊的套圈是和滾子與保持架組件連在一起，并可與另一個套圈分離。因此便于安裝和拆卸。尤其對于某些負荷條件之下，內外圈都需要過盈配合的情況。
    SKF單列圓柱滾子軸承可以承受重徑向負荷用于高轉速。各種不同設計的軸承，主要的區別在于擋邊的布置。以下是最常用的設計(→圖2)，列在由516頁開始的產品表。

NU型
     NU型軸承在外圈的兩側帶擋邊，內圈無擋邊(a)。可允許軸相對于軸承座之間在兩個方向產生軸向位移。

N型
     N型軸承在內圈的兩側帶擋邊，外圈無擋邊(b)。可允許軸相對于軸承座之間在兩個方向產生軸向位移。

NJ型
     NJ型軸承在外圈的兩側帶擋邊，內圈一側帶擋邊(c)。因此可以在一個方向作軸向定位。

NUP型
     NUP型軸承在外圈的兩側帶擋邊，內圈一側帶擋邊和一個可分離的擋圈(d)。可以用作固定端軸承，在兩個方向作軸向定位。

角圈
     角圈的代號為HJ，其主要的作用在于對NU和NJ型的圓柱滾子軸承(→圖2e和f)提供軸向定位。由于NUP型軸承的內圈較短，加上擋圈并不是固定的。而NU或NJ型軸承可以利用整個內圈的寬度，與軸有更緊密的配合。因此與角圈配合可以取代NUP型軸承并承受更大的負荷。而且一般來說，角圈更便于安裝和拆卸。
     SKF角圈由炭鉻鋼制成，經過硬化和磨削加工。最大的允許端面跳動轉符合徑向軸承的普通級公差(→表3,125頁)。可提供的HJ角圈，其代號和尺寸，參見相關軸承的產品表。

NU+HJ
     NU型軸承與HJ角圈(e)配合使用，可以在一個方向作軸向定位。

NJ+HJ
     NJ型軸承與HJ角圈(f)配合使用，可以在兩個方向作軸向定位。

特殊設計
     SKF可以提供一系列不帶內圈的NU型圓柱滾子軸承(→圖3)，前綴為RNU。和不帶外圈的N型軸承(→圖4)，前綴為RNU。這些軸承可應用于在軸上和軸承座內有經過硬化和磨削加工的滾道，作為解決方案(→“在軸上和軸承座內的滾道加工要求”，198頁)。例如，由于RNU軸承沒有內圈，軸的直徑可以加工得更大，提高整個配置的剛性。此外，通過加寬軸上的滾道，軸相對于軸承座的軸向位移也可以有更大的空間。
    SKF還有提供基于標準軸承，但帶特殊設計擋邊的單列圓柱滾子軸承(→圖5)以及非標準尺寸的特制軸承。有關以上軸承的詳細信息，請參見“SKF互動工程型錄”光盤或www.skf.com網站。

　　　　

圓錐孔軸承
    SKF單列圓柱滾子軸承一般帶圓柱孔。但部分尺寸有提供錐度為1:12的圓錐孔軸承(→圖6)，后綴為K。圓錐孔軸承的徑向內部游隙比相應的圓柱孔軸承略大。在訂購前，請向SKF查詢有否提供。

帶止動槽軸承
    部分單列圓柱滾子軸承有提供外圈帶止動槽的設計(→圖B)，后綴為N。由于可以利用止動環將軸承在軸承座中作軸向定位，因此可以簡化軸承配置的設計并節省空間。在訂購前，請向SKF查詢有否提供。
    止動槽和與相關的尺寸符合ISO464:1995標準，此標準內還規定了相應止動環的尺寸。

帶定位槽的軸承
    在某些應用中，軸承必需能簡單地安裝和拆卸，因此外圈與軸承座孔應為間隙配合。為防止外圈在軸承座中轉動，部分單列圓柱滾子軸承的外圈帶定位槽(→圖8)：
    ·一個定位槽，后綴N1
    ·兩個定位槽，互成180°，后綴N2
    在訂購前，請向SKF查詢有否提供。
    定位槽的尺寸符合DIN 5412-1:2000標準。
　　　　

 

SKF探索者軸承
    高性能的SKF探索者圓柱滾子軸承在產品表中標有“*”號。SKF探索者軸承源用早前標準軸承的型號，如NU 216E CP。但每個軸承及其包裝上都標有“EXPLORER”(探索者)。 

一般資料和數據

尺寸
    SKF單列圓柱滾子軸承的外形尺寸符合ISO 15:1998標準。HJ角圈的尺寸符合ISO 246:1995標準。

公差
    SKF單列圓柱滾子軸承的尺寸精度根據普通級公差標準制造，旋轉精度根據P6級公差。
    公差范圍符合ISO 492:2002標準，參見125和126頁的表3和4。

徑向游隙
    SKF標準的單列圓柱滾子軸承為普通組徑向游隙，大部分型號能提供較大的C3組游隙。許多型號還可提供更小的C2組游隙或更大的C4組游隙。此外，某些軸承還可提供較窄或偏移的游隙范圍。這些特殊游隙可以是標準游隙組別內較窄的范圍或者是跨越兩個組別的范圍。
    非標準的游隙可根據要求提供。
    圓柱孔軸承的徑向游隙范圍可參見表1。游隙范圍符合ISO 5753:1991標準，僅適用于未安裝和無測量負荷的軸承。
    所有帶標準游隙組和縮窄游隙范圍的SKF單列圓柱滾子軸承，其分離組件都是可互換的。

軸向游隙
    可在兩個方向作軸向定位的NUP型圓柱滾子軸承，其軸向游隙根據表2。NJ型軸承配合HJ角圈的軸向游隙參見表3。
    表2和表3所列的軸向游隙范圍僅供參考。因為在測量軸向游隙時，滾子可能會傾側，造成軸向游隙的增加。舉例如下，增加的范圍可能會達到：
    ·2、3和4系列軸承，相當于軸承的徑向游隙
    ·22和23系列軸承，相當于軸承徑向游隙的三分之二

對中誤差
    單列圓柱滾子軸承允許內圈與外圈之間的角度誤差僅有幾弧分：
    ·10、12、2、3和4系列軸承，4弧分
    ·20、22和23系列軸承，3弧分
    以上的參考值僅適用于浮動端軸承，并且軸和軸承座之間的角度誤差保持不變。在某些情況下，也許可以承受更大的角度誤差，但是也可能會縮短軸承的工作壽命。有關這些工況，請向SKF查詢。
    當軸承用作固定端軸承時，以上的參考值必須減少，因為作用在擋邊的負荷不能平均分布，會增加磨損甚至可能造成擋邊斷裂。
   以上對中誤差的參考值并不適用于NUP型和配合HJ角圈的NJ型軸承。

											表1
圓柱孔圓柱滾子軸承的徑向游隙
內徑d		徑向游隙  C2		普通組		C3		C4		C5
大于	至	最小	最大	最小	最大	最小	最大	最小	最大	最小	最大
mm		μm
-	24	0	25	20	45	35	60	50	75	65	90
24	30	0	25	20	45	35	60	50	75	70	95
30	40	5	30	25	50	45	70	60	85	80	105
40	50	5	35	30	60	50	80	70	100	95	125
50	65	10	40	40	70	60	90	80	110	110	140
65	80	10	45	40	75	65	100	90	125	130	165
80	100	15	50	50	85	75	110	105	140	155	190
100	120	15	55	50	90	85	125	125	165	180	220
120	140	15	60	60	105	100	145	145	190	200	245
140	160	20	70	70	120	115	165	165	215	225	275
160	180	25	75	75	125	120	170	170	220	250	300
180	200	35	90	90	145	140	195	195	250	275	330
200	225	45	105	105	165	160	220	220	280	305	365
225	250	45	110	110	175	170	235	235	300	330	395
250	280	55	125	125	195	190	260	260	330	370	440
280	315	55	130	130	205	200	275	275	350	410	485
315	355	65	145	145	225	225	305	305	385	455	535
355	400	100	190	190	280	280	370	370	460	510	600
400	450	110	210	210	310	310	410	410	510	565	665
450	500	110	220	220	330	330	440	440	550	625	735
500	560	120	240	240	360	360	480	480	600	690	810
560	630	140	260	260	380	380	500	500	620	780	900
630	710	145	285	285	425	425	565	565	705	865	1005
710	800	150	310	310	470	470	630	630	790	975	1135
800	900	180	350	350	520	520	690	690	860	1095	1265
徑向游隙的定義參見137頁

 

									表2
NUP圓柱滾子軸承的軸向游隙
軸承		所屬系列軸承的軸向游隙
		NUP2		NUP3		NUP22		NUP23
內徑	尺寸	最小	最大	最小	最大	最小	最大	最小	最大
mm	-	μm
15	02	-	-	-	-	-	-	-	-
17	03	37	140	37	140	37	140	47	155
20	04	37	140	37	140	47	155	47	155
25	05	37	140	47	155	47	155	47	155
30	06	37	140	47	155	47	155	47	155
35	07	47	155	47	155	47	155	62	180
40	08	47	155	47	155	47	155	62	180
45	09	47	155	47	155	47	155	62	180
50	10	47	155	47	155	47	155	62	180
55	11	47	155	62	180	47	155	62	180
60	12	47	155	62	180	62	180	87	230
65	13	47	155	62	180	62	180	87	230
70	14	47	155	62	180	62	180	87	230
75	15	47	155	62	180	62	180	87	230
80	16	47	155	62	180	62	180	87	230
85	17	62	180	62	180	62	180	87	230
90	18	62	180	62	180	62	180	87	230
95	19	62	180	62	180	62	180	87	230
100	20	62	180	87	230	87	230	120	315
105	21	62	180	-	-	-	-	-	-
110	22	62	180	87	230	87	230	120	315
120	24	62	180	87	230	87	230	120	315
130	26	62	180	87	230	87	230	120	315
140	28	62	180	87	230	87	230	120	315
150	30	62	180	-	-	87	230	120	315
160	32	87	230	-	-	-	-	-	-
170	34	87	230	-	-	-	-	-	-
180	36	87	230	-	-	-	-	-	-
190	38	87	230	-	-	-	-	-	-
200	40	87	230	-	-	-	-	-	-
220	44	95	230	-	-	-	-	-	-
240	48	95	250	-	-	-	-	-	-
260	52	95	250	-	-	-	-	-	-

 

											表3
NJ+HJ圓柱滾子軸承的軸向游隙
軸承		所屬系列軸承的軸向游隙
		NJ2+HJ2		NJ3+HJ3		NJ4+HJ4		NJ22+HJ22		NJ23+HJ23
內徑	尺寸	最小	最大	最小	最大	最小最大		最小最大		最小	最大
mm	-	μm
15	02	42	165	42	165	-	-	-	-	-	-
17	03	42	165	42	165	-	-	42	165	52	183
20	04	42	165	42	165	-	-	52	185	52	183
25	05	42	165	52	185	-	-	52	185	52	183
30	06	42	165	52	185	60	200	52	185	52	183
35	07	52	185	52	185	60	200	52	185	72	215
40	08	52	185	52	185	60	200	52	185	72	215
45	09	52	185	52	185	60	200	52	185	72	215
50	10	52	185	52	185	80	235	52	185	72	215
55	11	52	185	72	215	80	235	52	185	72	215
60	12	52	185	72	215	80	235	72	215	102	275
65	13	52	185	72	215	80	235	72	215	102	275
70	14	52	185	72	215	80	235	72	215	102	275
75	15	52	185	72	215	80	235	72	215	102	275
80	16	52	185	72	215	80	235	72	215	102	275
85	17	72	215	72	215	110	290	72	215	102	275
90	18	72	215	72	215	110	290	72	215	102	275
95	19	72	215	72	215	110	290	72	215	102	275
100	20	72	215	102	275	110	290	102	275	140	375
105	21	72	215	102	275	110	290	102	275	140	375
110	22	72	215	102	275	110	290	102	275	140	375
120	24	72	215	102	275	110	310	102	275	140	375
130	26	72	215	102	275	110	310	102	275	140	375
140	28	72	215	102	275	140	385	102	275	140	375
150	30	72	215	102	275	140	385	102	275	140	375
160	32	102	275	102	275	-	-	140	375	140	375
170	34	102	275	-	-	-	-	140	375	-	-
180	36	102	275	-	-	-	-	140	375	-	-
190	38	102	275	-	-	-	-	-	-	-	-
200	40	102	275	-	-	-	-	-	-	-	-
220	44	110	290	-	-	-	-	-	-	-	-
240	48	110	310	-	-	-	-	-	-	-	-
260	52	110	310	-	-	-	-	-	-	-	-
280	56	110	310	-	-	-	-	-	-	-	-

由于這些軸承在內圈和外圈上都有兩個擋邊，軸向游隙也相對較小，軸承中可能會產生軸向應力。如有疑問，請向SKF查詢。

軸向位移
    內圈或外圈無擋邊的NU型和N型圓柱滾子軸承，以及內圈有一個擋邊的NJ型軸承，可以允許因熱膨脹造成軸與軸承座之間有一定的軸向位移(→圖9)。由于軸向位移是在軸承內發生，而不是產生在內圈與軸或外圈與軸承座之間。因此當軸承在轉動時，摩擦并無增加。內外圈處于正常位置時，其之間允許的軸向位移量s，參見產品表。

工作溫度對軸承材料的影響
    SKF圓柱滾子軸承都經過特殊熱處理。裝有鋼或黃銅保持架的軸承，可以在高達+150℃的溫度下運行。

保持架
    根據不同的尺寸和設計，SKF單列圓柱滾子軸承使用以下其中一種保持架作為標準，參見→圖10。SKF標準供應范圍的軸承，部分尺寸有多達四種不同的保持架以供選擇(→產品表)。
    用于單列圓柱滾子軸承的保持架，包括：
    ·注塑玻璃纖維增強尼龍6,6保持架，滾子引導，后綴P(a)
    ·無硬化的沖壓鋼保持架，滾子引導，后綴J(b)
    ·一體式窗式機削黃銅保持架，內圈或外圈引導，后綴ML和MP(c)
    ·組合式機削黃銅保持架，滾子引導，后綴M；或外圈引導，后綴MA，或內圈引導，后綴MB(d)

 注：
    裝有尼龍保持架的單列圓柱滾子軸承可以在+120℃下持續運行。保持架的特性不受用于一般滾動軸承的潤滑劑的影響，但某些合成油或以合成油為基油的潤滑脂和含有大量EP添加劑的潤滑劑在高溫應用時除外。
    在持續高溫或惡劣條件下的工況，建議使用裝有沖壓鋼保持架或機削黃銅保持架的軸承。對于應用在以氨或氟利昂的代用品作為冷凍劑的設備，在70℃以下的工作溫度，可以使用帶尼龍保持架的軸承。在更高的工作溫度下，則應使用帶機削黃銅或機削鋼保持架。
    有關保持架的抗溫能力和應用工況等詳細信息，參見從140頁開始的“保持架材料”一節。

額定轉速
    在114頁“極限轉速”一節中有提及過，極限轉速是根據一定的準則來確定的，包括保持架形狀的穩定性和強度。產品表中所列的極限轉速，其值僅適用于帶標準保持架的軸承。帶其它保持架軸承的極限轉速，可以用表4給出的換算系數來估算。

最小負荷
    為使軸承獲得良好運行，單列圓柱滾子軸承像所有的球軸承和滾子軸承一樣，必須承受一定的最小負荷，允其是在髙速或高加速度，又或在負荷方向快速改變下工作。在這些工況下，滾子和保持架的慣性力以及潤滑劑內的摩擦將對軸承的滾動產生不良影響，在滾子和滾道之間可能會產生對軸承具損害性的滑動運動。
    單列圓柱滾子軸承所需的最小負荷可用以下公式估算：

式中

F_rm=最小徑向負荷，kN

k_r=最小負荷系數

(→產品表)

n=轉速，r/min

n_r=參考轉速(→產品表)，r/min

d_m=軸承平均直徑

=0,5(d+D),mm

在低溫狀態下起動或潤滑劑粘度很高的情況下，可能需要更大的最小負荷。軸承支撐的重量，加上外力，通常己超過所需的最小負荷。若尚未能達到最小負荷，該軸承必須施以額外的徑向負荷。

 

			表4
極限轉速換算系數
軸承使用的 標準保持架	其它保持架 P,J,M,MR	MA,MB	ML,MP
P,J,M,MR	1	1,3	1,5
MA,MB	0,75	1	1,2
ML,MP	0,65	0,85	1

軸向動負荷承載能力
    內外圈帶擋邊的軸承，除了能承受徑向負荷之外，還可承受一定的軸向負荷。其軸向負荷承載能力主要取決于滾子端面與擋邊的接觸面能承受多大的負荷。其它對軸向負載能力有較大影響的因素，包括潤滑條件、工作溫度和軸承散熱的情況。
    根據以下假設的條件，可以計算足夠精確的允許軸向負荷

式中

F_ap=最大允許軸向負荷，kN

C₀=基本額定靜負荷，kN

F_r=實際徑向軸承負荷，kN

n=轉速，r/min

d=軸承內徑，mm

D=軸承外徑，mm

k₁=系數

　油潤滑時為1,5

　脂潤滑時為1,0

k₂=系數

　油潤滑時為0,15

　脂潤滑時為0,1

以上公式是基于一般的軸承工作條件：

·軸承工作溫度與環境溫度相差60℃

·軸承熱損失為0,5mW/mm²℃；根據軸承外圈的表面面積(πDB)；

·粘度比k=2

在脂潤滑的情況下，計算時應使用潤滑脂基油的粘度。如果小于2，會因摩擦的增加而造成更多磨損。這些影響在低轉速下會減少，例如使用含抗磨(AW)和極壓(EP)添加劑的潤滑油。

當軸承是以脂潤滑，以及軸向負荷長時間的作用下，應使用在該工作溫度下有較好淅油特性的潤滑脂(>3%根據DIN 51 817)。并建議更頻繁的進行補充潤滑。

使用以上熱平衡公式計算的允許軸向負荷F_ap，僅適用于在軸向負荷是固定且持續作用，以及滾子端面與擋邊的接觸面有足夠潤滑的條件下。對于短時間作用的軸向負荷，可將該值乘以2；如果承受的是軸向沖擊負荷，則可將該值乘以3，但必須在擋邊的承受能力之內。

為防擋邊斷裂，作用在軸承上的固定軸向負荷F_a，絕不可大于以下數值：

·2系列軸承，不可大于0,0045 D^1,5

·其它系列軸承，不可大于0,0023 D^1,7

對于短時間或偶爾作用的軸向負荷，Fa絕不可大于以下數值：

·2系列軸承，不可大于0,0013 D^1,5

·其它系列軸承，不可大于0,007 D^1,7

式中

F_a=固定或偶爾作用的軸向負荷，kN

D=軸承外徑，mm

當單列圓柱滾子軸承承受很大的軸向負荷時，要使擋邊承受均勻的負荷且達到一定的旋轉精度，擋肩的尺寸和軸向跳動必須能滿足一定的要求。有關軸向跳動，可參見194頁的“軸承配合面和擋肩的加工精度”一節。對于軸肩或孔肩的直徑，在內圈無擋邊的一側，SKF建議的高度為擋邊高度的一半(→圖11)。在內圈帶擋邊的一側，可以使用下公式來計算軸肩的直徑：

d_as=0,5(d₁+F)

式中

_das=軸肩直徑，mm

d₁=內圈擋邊直徑，mm

F=內圈滾道直徑，mm

當內圈與外圈之間的角度誤差超過1弧分時，在擋邊上承受負荷的情況會有很大的改變。以上參考值內的安全系數可能不適用。碰到這種情況時，請向SKF査詢。

當量動負荷

對于承受動負荷的圓柱滾子軸承，當用作浮動端軸承時

P=F_r

如果軸承的內外圈都帶擋邊，并用作一個方向或兩個方向的軸向定位，可使用下公式

P=F_r   當F_a/F_r≤e

P=0,92F_r+YF_a  當F_a/F_r>e式中

e=極限值

　=10、2、3和4系列軸承為0,2

　=其它系列軸承為0,3

Y=軸向負荷系數

　=10、2、3和4系列軸承為0,6

　=其它系列軸承為0,4

由于承受軸向負荷的圓柱滾子軸承，必須要同時承受徑向負荷才可達到理想的運行效果，但軸向負荷與徑向負荷的比F_a/F_r不可大于0,5。

當量靜負荷

對于承受靜負荷的圓拄滾子軸承

P₀=F_r

補充代號

用于SKF單列圓柱滾子軸承的后綴的含義如下：

CN　    普通組徑向游隙；通常僅用于與以下字母組合來表示較窄或偏移的游隙范圍

　         H　縮窄的游隙范圍，相當于原來游隙范圍的上半部分

　         L縮窄的游隙范圍，相當于原來游隙范圍的下半部分

　         R縮窄的游隙范圍，符合在ISO 5753:1981中“配對套圈”的標準。

　         以上字母同時適用于與以下的游隙組別組合成對應的意義：C2、C3和C4

C2　     徑向游隙小于普通組

C3　     徑向游隙大于普通組

C4　     徑向游隙大于C3

C5　     徑向游隙大于C4

EC　     優化的內部設計，裝有更多和/或更大的滾子，經改良的滾子端面與擋邊的接觸

HA3      表面硬化的內圈

HB1      貝氏體硬化的內圈和外圈

HN1      表面經過特殊熱處理的內圈和外圈

J　        沖壓鋼保持架，滾子引導，不經過硬化

K　        圓錐孔，錐度1:12

M　       組合式機削黃銅保持架，滾子引導

MA　     組合式機削黃銅保持架，外圈引導

MB　     組合式機削黃銅保持架，內圈引導

ML　     窗式黃銅保持架，一體式，車削加工成形，內圈或外圈引導

MP　     窗式黃銅保持架，一體式，開口經銑工、鉸工或鉆工成形，內圈或外圈引導

MR　     窗口式黃銅保持架，一體式，車削加工成形，滾子引導

N　        外圈帶止動槽

NR　      外圈帶止動槽和止動環

N1　      外圈帶一個定位槽

N2　　   外圈帶兩個互成180°定位槽

P　 　　注塑玻璃纖維增強尼龍6,6保持架，滾子引導

PH　　  注塑聚醚醚酮(PEEK)保持架，滾子引導

PHA　　注塑聚醚醚酮(PEEK)保持架，外圈引導

S1　　   特殊熱處理，軸承套圈在+200℃以下保持尺寸穩定

S2  　　 特殊熱處理，軸承套圈在+250℃以下保持尺寸穩定

VA301　鐵路牽引電機用軸承

VA305　VA301+經過特殊的檢驗程序

VA3091  VA301+VL0241

VA350　鐵路軸箱用軸承

VA820　鐵路軸箱用軸承，符合EN 12080:1998類別1標準

VC025　滾道經過特殊處理，有較高的抗磨損能力，用于極度污染的環境

VL0241  外圈外表面帶氧化鋁涂層，絕緣能力高達1000VDC

VL2071  內圈外表面帶氧化鋁涂層，絕緣能力高達1000VDC

VQ015   內圈帶凸弧形滾道，能允許較大的對中誤差