轴承小知识大智慧——CARB圆环滚子轴承

CARB圆环滚子轴承(图1)是一种带有长而稍具弧面的对称滚子和圆环状滚道轮廓(图2)的单列轴承。CARB圆环滚子轴承是浮动端轴承,只能承受径向载荷。CARB轴承通常用于替换定位端/浮动端轴承配置中的浮动端球面滚子轴承。

• 允许的不对中误差

  与球面滚子轴承或自调心球轴承一样，CARB轴承也具有自调心功能(图3)。

• 允许轴向位移

  与圆柱滚子或滚针轴承一样, CARB轴承也可以补偿轴的热膨胀(图4)。

• 多种尺寸系

  CARB轴承具有与相应球面滚子轴承、自调心球轴承、圆柱滚子轴承和滚针轴承相同的基本尺寸(图5)。

• 使用寿命长

  特殊的滚子轮廓可防止滚子端部产生应力集中(图6)。

• 低摩擦

  自导型滚子可使摩擦和摩擦产生的热量维持在较低水平(图7)。

• 提高了耐磨性

  所有CARB轴承都已升级为SKFExplorer轴承。

• 低噪声

  CARB轴承能降低诸如造纸机和风机等设备的噪音和振动水平。

CARB轴承适用于具有自调心性能的轴承配置(图8)。CARB轴承位于浮动端，内部不会产生轴向力，因此具有以下优势:

• 载荷更小，可延长轴承使用寿命

• 轴承运行温度更低，润滑剂的使用寿命和维护周期更长

• 可降低噪声和振动水平

如需了解SKF自调心轴承配置的更多信息,请访问skf.com/go/17000-10观看相关视频。

SKF标准CARB圆环滚子轴承的供应范围与球面滚子轴承的供应范围相匹配。供应种类还包括具有低横截面高度的轴承，可满足更小径向空间的要求。所有CARB轴承都已升级为SKF Explorer轴承，并且在产品表中以蓝色进行了标注。标准轴承产品的范围包括:

• 带圆柱孔或带圆锥孔的基本设计轴承

  - 锥度: 1:12 (型号后缀为K)

  - 锥度: 1:30 (型号后缀为K30)

• 密封轴承

如需产品表中未列出的尺寸及其变型的轴承，请咨询嘉瑞技术工程师或客服。

根据不同系列和尺寸，以下基本设计的CARB圆环滚子轴承可作为标准系列产品提供(图9) :

• 滚动体引导的带保持架的轴承

• 内圈引导的带保持架的轴承

• 带卡环的满装滚子轴承

满装CARB轴承的承载能力远远高于同尺寸带保持架的CARB轴承。

密封轴承

• 作为标准产品提供，主要为带圆柱孔内圈的中小型满装滚子轴承

• 通常用于低转速和极重载荷的应用

• 适用于内圈或外圈旋转

• 安装在轴承外圈凹槽中的一侧或两侧带双唇结构的接触式密封件，密封件的唇口紧贴在内圈滚道上,起到密封作用

• 提供两种不同的密封材料/设计(图10) :

  - 带钢骨架的HNBR氧化丁腈橡胶(型号后缀为CS5)

  - 带钢骨架且密封性能增强的NBR丁腈橡胶(型号后缀为NS),主要用于往复运动或极低速的应用

轴承两侧密封件内的润滑脂可以在轴承寿命期间内进行润滑，几乎可以实现免维护。它们填充了以下润滑脂中的一种(表1) :

• 带HNBR氧化丁腈橡胶密封件的轴承

  → 标配填充SKF LGHB 2润滑脂

• 带NBR丁腈橡胶密封件的轴承 → 标配填充SKF LGEP 2润滑脂

• 也可按客户需求填充其他的SKF润滑脂

非满装滚子CARB轴承带有以下保持架中的一种:

• 玻璃纤维增强PA46保持架，窗式，滚动体引导(型号 后缀为TN9)

• 冲压钢保持架，窗式，滚动体引导(无型号后缀)

• 机削黄铜保持架,窗式，滚动体引导(型号后缀为M)

• 机削黄铜保持架，内圈引导(型号后缀为MB)

在高温下使用时，一些润滑剂可能会对尼龙保持架产生不利影响。

SKF可为客户专门定制轴承，以满足特殊工况下的应用要求。这些轴承的应用示例有:

• 高精度运行要求的造纸厂或涂胶机

• 极其恶劣的应用工况，例如:连铸机

• 高温应用

如需了解CARB轴承特定应用的更多信息,请咨询嘉瑞技术工程师或客服。

CARB轴承允许的工作温度限制范围取决于:

• 轴承套圈的尺寸热稳定性

• 保持架

• 密封件

• 润滑剂

如果温度超过允许的运行温度范围，请咨询嘉瑞技术工程师或客服。

CARB轴承的轴承套圈经过特殊热处理,轴承套圈的热稳定性温度最高可达200 °C(390 °F )。

钢质或黄铜保持架的工作温度范围与轴承套圈相同。有关聚合物保持架的温度限制范围，请参阅聚合物保持架。

密封件允许的工作温度限制范围取决于密封材料:

• HNBR氧化丁腈橡胶:-40至+150°C(-40°C +300 °F)

• NBR丁腈橡胶: -40至+90°C (-40°C+195°F)

  短时间内可承受高达120°C(250 °F)的温度。

密封件的最高温度值通常出现在密封唇口处。

密封式CARB轴承所用润滑脂的温度限制范围见上文表1 。如需了解其他SKF润滑脂的温度限制范围，请参阅选择合适的SKF润滑脂。

使用非SKF提供的润滑剂时，应根据SKF交通灯概念估算温度限制范围。

额定转速已在产品表中列出:

• 参考转速可以用热参考模式快速评估转速能力

• 极限转速为力学限制，除非更改轴承的设计，否则不应该超过这个速度限制

实际的游隙对可能的轴向位移会产生限制。不对中误差也减少了可能发生的轴向位移。因此，需要验证实际的轴向位移。

1. 确定所需的轴向位移

   - 轴的热膨胀可用以下公式估算:Sreq=aL△T

   - 如果需要考虑其他影响因素，则可能需要进行高级建模计算或测试。

2. 确定最大不对中误差

   - 根据特定公差估算轴承座轴承位的不对中误差角度β。

   - 如果需要考虑其他影响因素，则可能需要进行高级建模计算或测试。

3. 检查允许的轴向位移

   根据所使用的轴承(图11)， 检查两个方向的允许轴向位移:

   - 带保持架的开式轴承

   - 带卡环的满装滚子轴承

   - 密封轴承

   Sreq<S1-βk1B 或 Sreq<S2-βk1B

   如果Sreg的值太大，应考虑偏移安装。

4. 检查游隙

   - 确定由轴向位移造成的游隙减小量。

   - 确定由其他因素导致的游隙减小量并评估剩余游隙(选择初始游隙）。

 符号

• B              轴承宽度[mm]

• Cred          由内外圈之间的相对中心位置发生的轴向位移而导致的径向游隙减小量[mm]

• k1             不对中误差系数

• L              轴承之间的轴的长度[mm]

• S1            偏离卡环时，带保持架的轴承或满装滚子轴承中的轴向位移极限[mm](图11)   

• S2            向密封件或卡环方向偏移时，密封轴承和满装滚子轴承中的轴向位移极限[mm] (图11)

• Sreq           距中心位置的所需的轴向位移[mm]

• α              热膨胀系数[ -1]=12x10-6 (钢)

• β              不对中误差[°]

• △T           温差[°C]

计算示例

应用(图12)

• 轴承C 3040

  - d=200mm

  - D=310mm

  - B=82mm

  - 普通组游隙:最小170 μm

  - S1=15.2mm

  - k1=0.123

  - k2= 0.095

• 轴的长度L= 3000mm

• 轴的工作温度范围: 20至90°C(70至195 °F)

• 最大不对中误差: 0.46°

轴向位移验证:

1.所需的轴向位移

2.最大不对中误差

 提供的已知值: 0.46°

3. 检查允许的轴向位移

4. 检查游隙

轴承发生位移时的最小游隙:

170-7=163μm

确定由其他因素导致的游隙减小量(例如过盈配合、内圈和外圈的温度差)并评估剩余游隙(选择初始游隙）。

要使轴相对于轴承座产生轴向位移,就必须在轴承两侧提供一定的自由空间，如图13所示。该自由空间宽度的实际值可以根据以下条件进行估算:

• Ca值

• 估计的内外圈在运行中相对中心位置的轴向位移

• 由于不对中误差造成的轴向位移

计算轴承两侧所需的自由空间

Careq=Ca+0.5(s+βk1 B)

式中

• B             =轴承宽度[mm]

• Ca           =轴承两侧所需空间的最小宽度[mm]

• Careq        =轴承两侧所需空间的宽度[mm]

• K1           =不对中误差系数

• S            =内外圈之间的相对轴向位移,例如:轴的热膨胀[mm]

• β            =不对中误差[°]

如果轴可能发生较大的热膨胀，可对内外圈采用偏移安装的方法来消除热膨胀带来的影响;最大偏移量为轴向位移的极限值s1或s2 (上文图11)，并与预期的轴向位移(图14) 方向相反。造纸机械中采用自调心轴承配置的烘缸轴承，在安装时就是采取这种，允许轴向位移的偏移安装方法的典型案例。

带圆锥孔的CARB轴承可通过以下方式进行安装:

• 配合紧定套安装在光轴或阶梯轴上(图15) :

  - 紧定套配有锁定装置

  - 使用合适的SKF紧定套组件，防止锁紧装置 与保持架发生相互干涉

• 配合退卸套安装在阶梯轴上(图16)

仔细检查轴向位移，因为可能出现轴向位移值无法完全达到s1值。

SKF标准轴承座适用于C30、C31、C22和C23系列的大部分CARB轴承。

使用标准轴承座时，轴承的两种常见配置:

• 带圆锥孔的CARB轴承，配合紧定套安装在光轴上

• 带圆柱孔的CARB轴承，直接安装在阶梯轴上

SKF轴承座的在线综合分类信息见skf.com/housings。

在搬运CARB圆环滚子轴承的过程中，轴承套圈和滚动体组件可能会偏离正常的轴向位置。将CARB轴承安装到垂直轴或垂直座孔时，偏离尤为明显:

1. 轴承滚动体组件和内圈或外圈将会向下移动,会导致轴承发生一侧没有游隙的情况。

2. 当轴承套圈由于过盈配合而出现膨胀或收缩时， 会导致预紧。

因此，应尽可能地做到:

• 在轴或轴承座处于水平位置时，安装CARB轴承

• 在安装期间旋转内圈或外圈，确保所有滚子处于合适的对中状态

若情况不允许，则应使用轴承操作工具或其他设备让轴承部件都处于对中位置。

通过过盈配合的方式来安装带圆锥孔的轴承，可以使用以下方法中的一种方法:

1. 测量游隙减小量(表5)

2. 测量锁紧螺母的锁紧角度(表5)

3. 测量轴向推进距离(表5)

4. 应用SKF二步液压驱动法

   若轴承d> 100 mm，嘉瑞建议使用SKF二步液压驱动法。这是一种可以实现合适过盈配合的快速、可靠且安全的安装方法。如需了解更多信息，请访问skf.com/drive-up。

5. 测量内圈膨胀量

   如需了解更多信息，请访问：

   skf.com/sensormounto。

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