服务案例

在滑动和滚动两大类轴承中，滑动轴承可以容许更大的不对中，如图1，其在轴和轴承内孔之间存在间隙，容纳润滑剂，内孔衬以较轴更软的材料。这个间隙的组成 –骑在润滑油膜之上，以及具有可塑流动和顺从性软材料 – 赋予滑动轴承很好的优势，容许更大的轴角不对中。角不对中将产生一个高压载荷并可能产生摩擦，但是轴承会变形，不会即刻产生灾难性故障，滑动轴承开始运行的过程中会磨合。

图1：滑动轴承：1）衬套，2）油润滑口，3）铸铁枕块，4）剖分轴承便于维修，5）加工的底面

相反，滚动轴承更加坚硬，具有更高的刚度，和较小的运行间隙，它们可以在其安装的内部间隙范围内容许一些不对中，但是滚动轴承的安装必须认真控制其对中和径向跳动。它们不会变形也不接受轴变形，并且也没有磨合行为。它们即刻开始累积疲劳损坏，可能有迅速和灾难性的故障模式。除了润滑不良之外，不对中是轴承早期故障最常见的原因。图2显示了三种轴承不对中类型。

图2(a)：轴承不对中：内圈在轴上翘曲

图2(b)：轴承不对中：外圈在轴承座中翘曲

图2(c)：轴承不对中：两轴承不同心或不平行

图2(a)为轴承在轴上安装翘曲，显示内圈侧面跳动。一个非正方的轴肩可能引起这种故障，但最常见的是轴承压装在有污染颗粒或擦伤的轴上，阻止轴承内圈按直线移动。可以用手转动轴，利用千分表测量内圈侧表面相对于固定在轴承座的装置的变化。

图2(b)为轴承在轴承座内翘曲，显示外环测表面跳动。可以用手转动轴，利用千分表安装在轴上读取外圈表面的数据。

图2(c)表示机器内的两个轴承不对中，这个缺陷是由于壳体上孔的加工未对正所致，在现场更难检测。它导致轴动态变形。随着轴承数量的增加，轴承对正变得更加困难，这也是不推荐在一个轴上设计多于两个轴承的原因。

这些轴承角不对中，如果非常小，可以被轴承安装后的剩余内部间隙所容纳。在安装之前一些内部间隙是必要的，以处理压紧配合和热膨胀。当轴承被压紧到轴的外径，内圈将扩大并适合轴的形状，这将占用轴承的一些内部间隙。轴、滚道、滚动体和轴承座的热膨胀将进一步减小这个间隙。理想情形下，运行的轴承应该具有零剩余内部间隙，可能有些轻微“挤压”，这防止滚动体进入负载区域时打滑，提供最精密的定位和最好的平衡，但它将没有任何余量来容纳不对中。在最精确的机床主轴上使用的最精密的轴承需要最好的安装对中。如果轴承在安装和达到一定温度后，有一些内部间隙余量，那么这个空间可以容纳这些不可避免的小的不对中。只有当不对中很差时，这个内部间隙才被完全消耗，从而发生金属间接触，导致很高的局部应力。滚动轴承可以容许的任何不对中受制于其间隙，仅此而已，我们有一个硬止点。那些设计运行在轻微“挤压”状态的精密轴承无法处理任何不对中而不产生疲劳损坏。考虑到这些因素，轴的尺寸、轴承座尺寸和过盈配合变成了重要的轴承对中因素。

为了防止轴承在轴上“旋转”，习惯上用压配合将内圈锁定在轴上，或者用某个其它装置如自锁螺母或固定螺丝。这些动作都涉及一定大小的力，它将使内环变形。在压配合的情况，轴的圆度不好将通过收缩在其上的轴承内环反映出来。当外环是固定时，它通常是“推入配合”进轴承座，这允许外环在粘性摩擦力作用之下沿圆周缓慢爬行，导致外环沿其外围均匀磨损。在遇到高动态负荷的地方，如冲击或振动，配合应该更紧。因此除了角度，轴承与轴和轴承座之间的配合对其寿命是第一重要的。多大的不对中是可以接受的？

图3是滚动轴承寿命预期与不对中的关系图。它表明，对线接触轴承，只有当轴承不对中小于1um/mm或小于1个毫弧度时，才可能获得100%期望的轴承寿命。对于球轴承，不减小期望的轴承寿命所允许的不对中大约大两倍，或2个毫弧度。作为线接触滚动体轴承的商业容差，机器手册推荐0.4毫弧度的外圈侧表面跳动，如图2(b)所示，0.3毫弧度的内圈侧表面跳动，如图2(a)所示，这些是针对精密机床安装的。对于通常的工厂和公用设施设备，图3是适用的。然而，一旦内部间隙被完全占用，将会遇到硬物理限制，寿命预期就会显著下降。

图3：由于不对中轴承寿命的降低

对于轴和轴承座直径，尺寸容差不是简单而论，考虑的因素是轴承类型（球，圆柱滚子，球面滚子，或圆锥滚子），应用（正常，重载，轻载，或冲击载荷），运行精度要求（诸如精密机床），哪个环旋转，负荷方向（径向，轴向或二者都有），以及温升。对每个应用必须设计和指定尺寸和容差，允许的容差以微米数量级别指定，只能用千分表进行检查。这里强调的是，尺寸对于合适的滚动轴承性能是关键的，不论何时出现轴承寿命问题，轴，轴承座和轴承直径应该被“核验”，这是轴承对中的一部分。

轴承不对中用三种方法诊断：振动，千分表测量，视觉检查轨迹模式。当滚动体由于不对中被压在滚道上，动态力增加，导致振动和噪声。所有滚动轴承产生一些噪声和振动，即使是新的，也比滑动轴承要大得多。当轴承不对中时噪声和振动水平升高，而当润滑不足时、轴承损坏时、轴不对中时、轴弯曲时，或者机器有大的不平衡时，振动和噪声也会升高，所有这些缺陷产生相同的振动频谱型式，仅仅通过振动分析不足以对它们进行区分，而是需要一些额外的信息，诊断过程必须遵循排查的路径。例如，一个插接的风机其叶轮直径装在电机轴上，没有联轴器，只有一个轴，显然必须排除轴与轴不对中的可能，则任何振动谐频征兆一定是由于某个内部的变形。冲击脉冲、轴承故障频率和转速谐频的存在指示可能的轴承不对中。

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