机床维修中轴承的安装与润滑

■瓦房店轴承集团有限责任公司 （辽宁 116300）

李财林 于晓岩 纪恩杰 赵淑明

1. 滚动轴承装配公差与配合的选择

根据滚动轴承装配公差与配合总体原则，轴承内径与轴的配合采用基孔制，轴承外径与外套的配合采用基轴制，也就是说始终把轴承作为基准。轴承与轴的配合、轴承与外套的配合与一般机械加工业中所采用的公差与配合制不同，轴承的内径公差多为负公差，在采用相同配合的条件下轴承内径与轴的配合比其他装配通常配合较为紧密。轴承的外径虽为负公差，但其公差值与一般公差制也不相同。

应该正确选择轴承与轴、轴承与外套的配合，为防止轴承与配合件的滑动，适当采取比一般装配关系较紧些是必要的，但是又不能太紧，太紧会使内圈弹性膨胀和外圈的收缩而使轴承径向游隙被挤压而减小，甚至于完全消失，有可能卡住。

轴与向心轴承和推力轴承配合的公差带选择，外壳与向心轴承和推力轴承配合的公差带选择均可参考化学工业出版社2004年出版的《机械设计手册》。

通过查《机械设计手册》可以看出，同样一种轴承装配公差与配合的选择应随负荷条件变化、规格不同而有所区别，当然轴承类型的变化公差与配合种类的选择更是应做出与之相应的调整。

在设计与制造过程中是可以按《机械设计手册》的规范来执行，但实际维修中由于专业性的差距，可能偏离要求，做好了也很难。经实践探索总结，可以依据《机械设计手册》采取排除法的方式利用几种常用的公差种类便于对于公差与配合基础掌握不太全面的维修人员使用。

对于一般机械而言，大部分的轴承与轴的配合，轴的公差选择k6；轴承与孔的配合，孔的公差选择H7。

建议轴承与轴的配合，轴的公差选择k6，较松一级的配合可以采用js6，较紧密一级的配合可以采用m6；轴承与孔的配合，孔的公差选择K7，较松一级的配合可以采用Js7，较紧密一级的配合可以采用M7；特别要提醒的是在选择轴承内外径松紧程度时，应让外径比内径的配合松一个等级。

通过质化与量化分析评定装配紧密程度可做以参考，装配力度为手锤打入状态时，过盈概率达到41.7%～45%左右，用于受不大的冲击载荷处，同心度较的好常拆卸部位。配合方式基孔H7/k6（轴承内径与轴的配合），基轴K7/h6（轴承外径与孔的配合），为广泛采用的一种过渡配合。

装配力度为铜锤打入。过盈概率达到50%～62.1%左右，用于配合紧密不经常拆卸的地方。配合方式基孔H7/m6（轴承内径与轴的配合），基轴M7/h6（轴承外径与孔的配合）。

考量与选择轴承内外径配合的种类，很大程度还得具体情况具体分析，不能完全把框框束缚在不同的环境下、使用于不同机床的不同部位，用不同的轴承都应区别对待，灵活掌握。如果总是选择偏紧的装配配合关系，那么与轴承装配相关的孔或轴可持续使用的寿命会大大缩短，这些都应是充分考虑的因素。

2. 滚动轴承装配表面粗糙度的选择

滚动轴承的公差等级一般分G、E、D、C和B五个级别，G为普通级，从E级开始分别为高级、精密级、超精密级和最精密级，这些等级的划分一般是指产品在设计和制造时所规定的尺寸与形位公差等相关标准。

使用精密级轴承时，只有在与轴承装配相关轴或者外壳配合表面的尺寸与形位公差、表面粗糙度同轴承精密等级匹配的条件下，才能发挥出精密级轴承的精密作用，也就是说如果选择使用精密轴承，没有相应精度的轴或者外壳，轴承装上去精度照样低。

一般地，G级轴承相配合的相关件最低表面粗糙度值也应选择Ra=3.2µm，其他等级的轴承依次调整一个级别。同一轴承的装配相关件外壳可比轴调低一个等级。

3. 滚动轴承的装配操作方法

轴承的正确装配、拆卸操作方法是轴承及其相关轴或者外壳寿命得以延长的重要前提之一。

正规轴承装配过程，可以使用压力机特别是液力压力机等具有专业能力的设施装配，而在实际维修中是做不到的。

正确的装配方法建议按如下方式操作：

（1）同一轴承的内外套圈配合等级外套圈较内套圈相比大多情况下应松一级。

（2）轴承的装配、拆卸不能通过轴承滚动体传递压力，压力应直接加在轴承内外套圈端面上。这是由于轴承的保持架、密封圈及防尘盖等零件很容易变形，这样会在轴承工作表面造成压痕，影响轴承正常工作，甚至会使挖掘机轴承损坏。

（3）内套圈与轴配合、外套圈与外壳配合要单独施力，不能加载一个套圈传递给另一套圈同时装配。要先装紧配合的套圈，再装松配合的套圈。

（4）应自制装配套管装配轴承，内径、外径各制一套。内套圈装配套管的内径应比轴颈直径略大，外径应小于轴承内圈的挡边直径，以免压在保持架上；同理外套圈装配套管的外径应略小于轴承装配外壳尺寸，内径应大于挡边内径。套管深度应视轴伸长度而定。套管可加上一个手柄，受锤击的端面应制成球形，这样锤击力能均匀地传到轴承套圈端面的整个圆周上。利用套管装配应先装轴承内圈或者外圈紧配合的一个，而后再连同配件一起与松的一个配合套圈装配。

采取手锤和冲子不对称敲击轴承外套圈端面，可能导致装配受力状态歪斜，外壳孔被单向冲击后严重变形，外壳尺寸不断扩大直至松动不能使用；或者轴承内套圈与轴装配可能出现轴径缩小甚至断裂。轴承装配相关零件尺寸超差的补救措施及方法有：①补焊法。这是一种维修中最常用的与轴承装配零件失效的补救方法，通过对已扩张的外壳孔径或已缩小的轴径进行补焊，重新加工至所需的尺寸再装配轴承，获取使用效果的目的。缺点是对于外壳薄、轴径细的零件变形大，尤其大件和造价高制作困难的应慎重采用，在冬季气温低特别是外壳为铸件的地方更易开裂。②镀层法。对于实际尺寸与设计尺寸变化不大，但轴承装配后还松动的零件可以采取镀层法解决，通常用镀硬铬增加镀层。这种方法优点是对原件的形体破坏性小，但大件的镀层操作上存在困难，精度要求高的装配需镀后磨削的零件镀层易起皮。③加套法。对于与轴承装配的外壳和轴在使用强度、结构尺寸允许的条件下，采取镶装套的办法解决零件失效的问题，但前提是镶装的套皮不能太薄，太薄的套不易加工，装配变形较难控制，建议一般中小尺寸的零件加套厚度不小于4～5mm。加套法最大优点是零件的可持续使用效果佳，多次更换套不影响装配质量。外壳扩孔加套由于尺寸偏大，轴承旋转转矩大，外套易转动，可用骑缝螺钉固定。这一方法值得使用和推广。

4. 滚动轴承用润滑油的选择

滚动轴承用润滑油通常包含两个层面，即稀油润滑和干油润滑。稀油的性能及使用方法维修者了解和掌握相对全面，而干油即润滑脂由于种类繁多，加之在滚动轴承和滑动及铰接部位中较多的使用了润滑脂润滑，往往在润滑脂的选择上难以把握，这里着重讨论脂润滑。

（1）润滑脂简介。润滑脂是以润滑油为基油，掺入亲油性强的固体稠化剂及为提高某些特殊性能而加入的添加剂混合而成的半固体状润滑剂。

一般来说，润滑脂的机械稳定性、使用温度范围及抗水性等特性由稠化剂决定。添加剂可改善润滑脂的用途。

（2）润滑脂的特点。与润滑油相比，润滑脂具有许多优点，如使用温度范围较广，在高温下润滑脂比润滑油能形成更坚韧的润滑膜，易于保持在滑动面上，不易流失和泄漏；密封结构与润滑回路可以简化，能有效地封住污染物和灰尘，防锈性与热氧化安定性优良；节省能源，如相同尺寸的滚动轴承以同样转速运转时，用润滑脂润滑比采用油浴润滑所消耗的能量要低得多。润滑脂的不足之处是更换脂较为困难，不易清理，散热性差，摩擦力矩较使用润滑油大一些，而且在高速场合应用效果较差。

（3）润滑脂的选择条件。选择不同脂润滑应遵循：①考虑工作状态的原则，其中包括负荷大小、运动条件。②考虑所处环境的原则，其中包括温度、潮湿条件和砂尘等。③考虑摩擦副情况的原则，其中包括表面粗糙度、间隙大小、摩擦副表面垂直或水平位置影响等。

选择润滑脂润滑粘度是一项很重要的因素。一般来说，负荷越大，工作温度越高使用润滑脂的粘度也应越高，而转速越高使用润滑脂的粘度则应越低。

5. 不同润滑脂的区别与使用

前面已对润滑脂选择条件等做了分析，关键应了解不同品牌润滑脂中的稠化剂和添加剂适用的范围，以及通过颜色状态识别不同润滑脂的类型，以便在维修中准确运用，轴承常用的润滑脂有钙基润滑脂、钠基润滑脂、钙钠基润滑脂、锂基润滑脂、铝基润滑脂和二硫化钼润滑脂等。

（1）润滑脂成分分析和外观判别。有关润滑脂的组成、技术指标及理性分析的内容很多，需要探讨的问题也不少，很多维修者可能始终也搞不明白润滑脂的优劣，更不明白什么场合用什么样的润滑脂。经过长期的生产实践总结，觉得如果明白如下两点可能对润滑脂的认识帮助很大。

（2）润滑脂的组成。基础油：一般地，基础油一种是采用矿物基础油，另一种是利用化学方法生产的合成油，这种油较好，但价格贵一些。

稠化剂：它是以锂、钙和钠等金属皂基为主体，但根据用途不同，也使用非金属皂基（硅胶等无机物、化合物以及有机物等）为稠化剂。其中单一皂基脂是指由一种金属皂基加润滑油组成的润滑脂，常见几种及特点如下：①锂基润滑脂。耐水、耐寒、耐高温且化学安定性好。②钙基润滑脂。抗水性好，耐热性差，也是使用较多的一种。③钠基润滑脂。耐热性好，抗水性差，同水能形成乳化液。④铝基润滑脂。抗水性好，能抵抗机械运转中的离心力、耐盐及海水腐蚀。⑤钡基润滑脂。耐水、耐寒和耐高温，对金属表面有很强的保护能力。

混合皂基脂是指由两种金属混合皂基加润滑油组成的润滑脂，如钙—钠基润滑脂：耐高温、又能抗水。

复合皂基脂是指由一种金属皂基加复合剂加润滑油组成的润滑脂，如复合钙基润滑脂、复合铝基润滑脂：都具有最高的耐热性、抗湿性好、有良好的机械安定性和化学稳定性。

添加剂：根据用途不同，润滑脂中还加入各类添加剂。①极压添加剂。轴承承受重负荷或冲击负荷时使用。②抗氧化剂。长时间不补充润滑脂时使用。

其他还有结构稳定剂、防锈剂和防腐剂等。

一般润滑脂中基础油含量约为75%～90%，稠化剂含量约为10%～20%，添加剂及填料的含量在5%以下。

（3）润滑脂的外观判断。为了润滑脂区别使用在不同部位、不同受力条件、不同环境及不同类型的轴承，使其达到预期目标，就需要用更直观的方法判断润滑脂的种类，外观上润滑脂颜色的不同可以粗略地判断出润滑脂的品种。

润滑脂通常也被称为干油或者黄油。称为干油是相对稀油而言不具备流动性的半固体状；而称为黄油通常是指使用干油的颜色，其实这种说法是不准确的，润滑脂的颜色很多，包含黄、褐、黑、绿、棕和白色等多种，只是黄色润滑脂品种较多和使用量较大的原因。影响润滑脂的颜色主要成分是稠化剂和添加剂，像石墨钙基润滑脂呈黑色就是与石墨的颜色相关。

下列列出的多种润滑脂颜色可供实际中维修参考。①1～4号钙基润滑脂：呈淡黄色到褐色。②ZG—2H～ZG—3H合成钙基润滑脂：呈深黄色到暗褐色。③合成复合钙基润滑脂：呈深褐色。④石墨钙基润滑脂：呈黑色。⑤ZN—2～ZN—4钠基润滑脂：呈深黄色到暗褐色。⑥4号高温润滑脂：呈黑绿色。⑦钙钠基润滑脂：呈黄色到深棕色。⑧1～3号通用锂基润滑脂：呈淡黄色到暗褐色。⑨Z L—1H～Z L—4H合成锂基润滑脂，浅褐色到暗褐色。⑩2号航空润滑脂：呈黄色到浅褐色。⑩铝基润滑脂：呈浅黄色到暗褐色。

（4）润滑脂的正确使用。润滑对滚动轴承的疲劳寿命与摩擦、磨损、温度及振动等有重要影响，分析轴承损坏的原因表明，40%左右的轴承损坏都与润滑不良有关。良好的轴承润滑还有散热、防锈、密封及缓和冲击等多种作用，

正确使用润滑脂除了选择品种、粘度外，填充量也是非常重要的一环，那么填充量究竟多少才算合适呢？

多项资料表明，滚动轴承的润滑脂填充量应按下式计算

式中，d为轴承内径（mm）；K为据轴承类型确定，用滚子轴承时K＝350，用球轴承时K＝900。

显然，滚动轴承的润滑脂填充量是可以通过上述公式计算确定。但生产实际中维修者不可能放下操作工具来计算一下，而只能通过感观粗略处理即可。

基本指导意见是轴承中填充润滑脂的数量，以充满轴承内部空间的1/2～1/3为适宜。高速时应减少至1/3，这是由于过多的润滑脂将使温升增高。垂直安装的一对轴承上侧填充量为1/3，下侧填充量为1/2。

更换润滑脂时，不同类型的润滑脂不能混用，新旧润滑脂也不能混用；另外，即使是同类型的润滑脂也不提倡混用，因为旧的润滑脂含有大量的有机酸和杂质，将加速新润滑脂氧化。

6. 结语

只有在轴承装配公差与配合的正确选择、表面粗糙度对应匹配、相应可靠的装配技能保障以及相适应的润滑条件，轴承使用周期会大大延长。当然，随着润滑脂添加剂领域的科技进步，必将能使润滑脂的特性和各项质量指标都有一个很大的改善，即可在零下低温时流动性能非常好、也可在高温时粘度不会降低太多的新产生润滑脂会替代老产品，保证足够的油膜强度的目标很快能实现，轴承的工作状况也会更好。

[1] 成大先. 机械设计手册（第二卷）[M]. 3版. 北京：化学工业出版社，2004.