在使用混合陶瓷轴承过程中有哪些优点

一、角接触球轴承的分类

1、单列角接触球轴承

（1）单列角接触球轴承主要包含718、719、70、72、73等系列，相同内径不同系列的轴承外径及厚度依据上述顺序依次加大。例71900与71800的内径相同，但外径及厚度都比后者大。

（2）角接触球轴承可同时承受（单向）轴向和径向力。接触角般有15°（后缀C）、25°（后缀AC）、30°（后缀A）和40°（后缀B），角度越小，轴向载荷越小，速度越快，反之角度越大，轴向载荷越大，转速越慢。

2、成对双联角接触球轴承

将两套向心轴承组合成对的轴承称为成对双联轴承。通常成对双联轴承由同样的角接触球轴承组合而成。而成对双联角接触球轴承又可分为背对背配置、面对面配置、串联配置等三类：

（1）背对背配置（代号DB）：可以承受径向载荷及二个方向的轴向载荷。作用点距离大，所以适用于矩载荷大的用途。

（2）面对面配置（代号DF）：可以承受径向载荷及二个方向的轴向载荷。与背对背成双联相比，作用点距离小，所以力矩载荷能力差。

（3）串联配置（代号DT）：可以承受径向载荷和一个方向的轴向载荷。以二个轴承承受轴向载荷，所以用于一个方向载荷大的场合。‍

3、双列角接触球轴承

双列角接触球轴承是双排球的角接触球轴承，但占用更小的轴向空间（厚度比两个单列角接触球轴承稍窄），可以限制轴或外壳双向轴向位移，接触角为30°。可提供刚性较高的轴承配置，并能承受倾覆力矩。广泛应用于小汽车的前轮轮毂中。

4、四点角接触球轴承

四点接触球轴承是一种内、外圈分离型单列角接触球轴承，内圈分成二个，以一个轴承可以承受二个方向的轴向载荷。

接触角为35°轴向载荷能力大，适用于承受纯轴向载荷，或轴向载荷大的合成载荷。可以与面对面或背对背的角接触球轴承互换。

5、推力角接触球轴承

双向推力角接触球轴承与双列圆柱滚子轴承配套使用可以承受双向轴向载荷。分为2344和2347两个系列，2344系列用于与双列圆柱滚子轴承锥孔小配合，而2347与大配合。

6、滚珠丝杠支承轴承

滚珠丝杠支承轴承是种接触角为60°的单向推力角接触球轴承，别适用于高速精密数控机床的支承。常见的有7602（标准公制）、7603（标准公制）、BS（非标公制）和BSS（非标英制）系列。

二、角接触球轴承的特点

1、结构简单

角接触球轴承的结构组成比较简单，具体表现在一下几个方面：首先是形状方面，角接触球轴承的形状类似于深沟球轴承，一个套圈只有一个挡边，另外一边是斜坡；另外就是轴承的保持架，角接触球轴承的保持架为实体形或冲压形，不需要铆钉；从这两个方面也可以看出角接触球轴承的结构虽然简单，但强度却没有因此而减少。

2、极限转速高

角接触球轴承的极限转速是比较高的，在同等的工作强度下，角接触球轴承的极限转速可以高于同尺寸的其他类型的轴承。这也是它在很多领域都拥有着广泛用途的主要原因之一。

3、摩擦力矩比较小

轴承的摩擦力矩通常受到轴承热位移的影响，一般是轴承热位移增加，轴承的摩擦力矩也会随之而增加，表现形式是随着径向热位移的增加比随轴向位移的增加稍微快一些，但总体是增加的，而角接触球轴承的因为设计的原因，收到轴承热位移的变化收到限制，所以，它的摩擦力矩是比较小一些的。

4、可同时承受径向和轴向载荷

轴向指的是沿轴的轴线方向，径向与之垂直是沿轴的半径方向。所以轴承的轴向载荷是指在轴承的轴线方向上产生的载荷。通俗的讲就是会将轴承内圈推出外圈的力。径向载荷是指作用方向垂直于轴承轴心线的载荷。但是有些轴承只能承受一个方向的载荷，这样工作压力就会比较大一点。而角接触球轴承可以承受两个方向的力这样就会有所缓和。

5、动、静载荷容量大

角接触球轴承的特点通常是与深沟球轴承想比较而言的，相比之下，在同一尺寸上面，角接触球轴承的动，静载荷容量会更大一点。

6、旋转精度高、噪音小

角接触球轴承的旋转精度比较高，运转起到噪音也会比较小，这是使用轴承的人们比较喜欢和欣赏的地方，而这样的好处也使得角接触轴承在食品机械，机床主轴等方面的广泛用途。

三 、角接触球轴承选型

1、根据工况选择

角接触球轴承的选型要考虑使用工况及限定空间。工况主要包括使用环境、精度、转速、受力方向及大小等。高速、小载荷的般采用非金属保持架；低速、重载采用金属保持架；高温环境采用金属保持架；中温环境般采用工程塑料保持架，一般尼龙保持架使用温度不能超过120度；对于超高速、耐磨、低温升、长寿命及高可用环境下可以使用混合陶瓷球轴承，滚珠采用氮化硅陶瓷。

2、根据精度要求

若对轴的精度要求高，比如机床主轴般选用P4或P2的轴承 ；中等精度的一般选择P5或P4别；般精度可选择更经济的P0或P6别。

3、根据转速匹配

若要求高转速，先要选择接触角为15°限转速比较高的轻系列轴承；若要求承受轴向大的载荷可选用接触角为40°的2系列或3系列角接触球轴承；若需要同时考虑转速和轴向载荷可选择接触角为25°的角接触球轴承。

四、角接触球轴承预紧与组配

角接触球轴承预紧可以确定轴承的轴向和径向的位置，同时抑制轴的跳动，提高轴承的刚性，防止轴向振动及由于振动造成的异响或噪音。预紧分为定位预紧和定压预紧两种方式：

1、定位预紧。定位预紧是沿着施力方向加上预紧力，让间隙为0。

2、定压预紧。定压预紧是借助弹簧始终给轴承施加个恒定的预紧力。定位预紧适用于提高轴承刚度，而定压预紧适用于高速旋转或需要防止轴系发生轴向振动的情况下。

3、预紧后缀。A为轻预紧；B为中预紧；C为重预紧，单列角接触球轴承在既承受径向力和双向轴向力的情况下不能单使用，经常将两个或两个以上的单列角接触球轴承进行定的组合使用。

(1)、高速轴承：

陶瓷轴承具有耐寒性、受力弹性小、抗压力大、导热性能差、自重轻、摩擦系数小等优点，可应用在12000转/分-75000转/分的高速主轴及其它高精度设备中；

（2）、耐高温轴承：材料本身具有耐高温度1200℃，且自润滑好，使用温度在100℃-800℃间不产生因温差造成的膨胀。可应用在炉窑，制塑、制钢等高温设备中；

（3）、耐腐蚀轴承：材料本身具有耐腐蚀的特性，可应用在强酸、强碱、无机、有机盐、海水等领域，如：电镀设备，电子设备，化工机械、船舶制造、医疗器械等。

（4）、防磁轴承：因无磁不吸粉尘，可减少轴承提前剥落、噪声大等。可用在退磁设备。精密仪器等领域。

（5）、电绝缘轴承：因电阻力高，可免电弧损伤轴承，可用在各种要求绝缘的电力设备中。

（6）、真空轴承：因陶瓷材料独具的无油自润滑特性，在超高真空环境中，可克服普通轴承无法实现润滑之难题。 注：以上五种类别轴承，同一套轴承可应用到高温、高速、酸碱、磁场、非绝缘中，但因材料性能有所不同（请参阅稀土陶瓷材料性能表）故请客户选择产品时，根据自己所应用的场合，来挑选材料最适合的陶瓷轴承。

2、按材料分：氧化锆全陶瓷轴承

全陶瓷轴承具抗磁电绝缘、耐磨耐腐蚀、无油自润滑、耐高温耐高寒等特点， 可用于极度恶劣环境及特殊工况。套圈及滚动体采用氧化锆（ZrO2）陶瓷材料，保持器使用聚四氟乙烯（PTFE）作为标准配置，一般也可使用玻璃纤维增强的尼龙66（RPA66-25），特种工程塑料（PEEK，PI），不锈钢（AISISUS316），黄铜（Cu）等。

氮化硅全陶瓷轴承

氮化硅全陶瓷轴承套圈及滚动体采用氮化硅（Si3N4）陶瓷材料，保持器使用聚四氟乙烯（PTFE）作为标准配置，一般也可使用RPA66-25，PEEK，PI，以及酚醛夹布胶木管等。SiN4制全陶瓷轴承相比较ZrO2材料可适用于更高转速及负荷能力，以及适用于更高的环境温度。同时可提供用于高速高精度高刚性主轴的精密陶瓷轴承，最高制造精度达P4至UP级。

满装球全陶瓷轴承

满装球型全陶瓷轴承一面带添球缺口，因采用无保持架结构设计，可以比标准结构的轴承装入多的陶瓷球，从而提高其负荷能力，另外还可避免因保持架材料的限制，可达到陶瓷保持架型全陶瓷轴承耐腐蚀及耐温效果。该系列轴承不适宜较高转速，安装时应注意将缺口面装于不承受轴向负荷的一端。

陶瓷保持架全陶瓷轴承

陶瓷制保持架具有耐磨损,高强度,耐腐蚀及自润滑的优点,采用陶瓷保持架制造的全陶瓷轴承可使用于极强腐蚀,超高低温及高真空等苛刻环境.常用陶瓷材料为ZrO2,Si3N4或SiC。

混合陶瓷球轴承

陶瓷球特别是氮化硅球具有低密度、高硬度、低摩擦系数，耐磨、自润滑及刚性好等特点，特别适合做高速、高精度及长寿命混合陶瓷球轴承的滚动体（内外圈为金属）。一般内外圈采用轴承钢（GCr15）或不锈钢（AISI440C），陶瓷球可选用ZrO2，Si3N4，或SiC材料。

3、按技术等级分：

（1）、深沟球轴 陶瓷轴承

陶瓷轴承图册

承（技术等级为：P4、P5、P6、P0） 深沟球轴承，最具代表性的滚动轴承，用途广泛，可承受径向负荷与双向轴向负荷。适用于高速旋转及要求低噪声、低振动的场合或钢质轴承所不能应用的高温、高寒、腐蚀、磁场、非绝缘等领域。

（2）、调心球轴承 调心球轴承的外圈滚道呈球面，自动调心，可补充不同心度和轴挠度造成的误差。用于产生轴与外壳的不同心或轴挠曲部位及高温、低寒、腐蚀、磁场非绝缘等要求的调心部位。注：倾斜度不能超过3度。

（3）、单列角接触球轴承（技术等级为：P4、P5、P6、P0） 角接触轴承适用于高速及高精度旋转，在高温、磁场、水中等不影响其精度，并可承受合成负荷。标准的接触角为15°、30°和40°，接触角越大轴向负荷能力越大，接触角越小轴承可承受径向负荷与单向轴向负荷。一般采取成对安装。请在选购时加以注意。

（4）、单向推力球轴承 单向推力球轴承，是由带有球滚动滚道的垫圈形套圈和组装着球的保持架组成。可以承受轴向负荷，但不能承受径向负荷。

(1)高速角接触球轴承:

单列、双列圆柱滚子轴承在高速性能方面均劣于角接触球轴承。角接触轴承是具有接触角的轴承,可以看出圆锥滚子轴承。接触角越大轴向刚度越好,但因为球与滚道之间的陀螺滑动和自旋滑动也大,因此发热也会增加。为了提高速度性能,方法是减小球的大小(或质量)改变沟道的曲率系数,以减小球的离心力,降低高速运转时产生的内部载荷,同时增加球的数量以提高刚性。

(2)陶瓷球角接触球轴承:

推出了仅滚动体系用氮化硅(Si3N4)陶瓷的混合型陶瓷球轴承,为了减少球质量以提高速度。其性能比较

作为高速主轴轴承材料,陶瓷(Si3N4)有以下优点:高速旋转时滚动体产生的离心力小,重量轻。由于密度比轴承钢小。旋转力矩可以减小,因此可以降低温升,提高寿命。良好的导热性使陶瓷材料的滚动体在高速运转时不易与金属产生粘着。润滑条件较好的情况下耐烧伤,出现烧伤。热膨胀小,滚动体与内圈接触时不易发生预紧力增加而导致游隙减小。轴承的变形小,由于硬度高、刚性好。主轴的刚性也得到提高。综上所述,因此,采用陶瓷资料(Si3N4)作为滚动体,与轴承钢滚动体相比速度可提高约25%35%寿命可提高约3倍。

(3)新型混合角接触球轴承:

内圈由于离心力而产生膨胀,高速旋转时。与滚动体接触应力变大,使内部预载荷增加、游隙变小、发热增加。针对此问题,最近开发出内圈为不锈钢的新型混合陶瓷球轴承。由于不锈钢的线膨胀系数比轴承钢小20%因而能进一步控制轴承在高速旋转时因内圈膨胀而造成的预载荷增加。润滑条件充沛,固定预载荷下dmN值可提高1.2倍。

(4)内圈为陶瓷的混合角接触球轴承:

定位预载紧的情况下,近来有资料介绍。内圈也使用陶瓷材料的混合型角接触球轴承。因为内圈也使用陶瓷材料,轴承内径或滚道离心膨胀小,预紧的增加也较小,加之刚性好,球和滚道的接触面积小,所以发热和膨胀也较小,可以比仅球为陶瓷的轴承达到更高转速。但是正是由于高速旋转时离心和膨胀小,与金属制主轴之间的配合应力如果过大就可能产生破坏甚至碎裂。

就角接触球轴承的接触角而言，目前比较流行的15和25度的接触角；通常15度的接触角具有比较高的转速性能，而25度的接触角具有较高的轴向承载能力。由于预载的选择对于精密角接触球轴承应用的影响非常大，如在高承载、高刚性的场合，一般会选用中型或重型的轴承预载；而针对一些高转速、高精度的应用场合，在进口轴承的早期选型中，需要注意选择合适的预载。预载一般分成轻型、中型、重型三种，一般轻预载比较常见。为了方便客户的使用，一般会有万能配对精密角接触球轴承形式。该类进口轴承免去了客户的预载调节，从而节省了安装时间。

伴随着数控机床主轴向高速化发展，陶瓷材料（主要指si3n4工程陶瓷）因具有密度小、弹性模量高、热膨胀系数小、耐磨、耐高温、耐腐蚀等优良性能，从而成为制造高速精密轴承的理想材料。陶瓷轴承得到越来越广泛的应用，鉴于陶瓷材料的难加工性，精密陶瓷轴承多为滚动体是陶瓷、内外套圈仍由铬钢制造的混合陶瓷球轴承。

滚珠丝杠副作为精密、高效、灵敏的传动元件，除了应采用高精度的丝杠、螺母和滚珠外，还应注意选用轴向刚度高、摩擦力矩小、运转精度高的轴承。滚珠丝杠支承过去常用双向推力角接触球轴承、圆锥滚子轴承、滚针和推力滚子组合轴承、深沟球轴承和推力球轴承等。滚珠丝杠支承采用最多的是60°接触角的单列推力角接触球轴承，而且，精度等级也是以p4及其以上级为主。

机床用装于一般传动轴上的滚动轴承，其要求和选用与普通机械传动轴承相同，只需满足强度和寿命要求，转速不超过所规定的轴承极限转速即可。

在通常情况下，我们所提到的机床轴承是指机床主轴轴承以及滚珠丝杠轴承，精密机床轴承则是指精度为p5及其p5以上级的主轴轴承和丝杠轴承。

若是综合使用环境来说，陶瓷轴承有以下几点明显优势：

1、全陶瓷轴承的疲劳寿命可比全钢轴承长10到50倍，混合陶瓷轴承，寿命会比全钢轴承的寿命高3到5倍左右。使用寿命上，陶瓷轴承远远高于金属轴承。

2、陶瓷轴承的摩擦系数低，所以油润滑的陶瓷轴承，在润滑油变稀或缺少的情况下，其润滑能力仍不低于钢轴承常用的传统润滑剂。

3、陶瓷轴承钢性比金属轴承大，陶瓷材料的弹性模量高，其刚性比普通钢轴承大15-20％。

4、相比金属轴承，陶瓷轴承更加耐腐磨。因为自身本身材料的不一样，所以直接导致陶瓷轴承的耐腐蚀和耐磨性比金属轴承更加优异。

5、全陶瓷轴承拥有高精密的公差、设计独特的内部几何结构、高品质的轴承专用材料。RANUR系列陶瓷轴承具有：耐高温、耐寒、耐磨、耐腐蚀、抗磁电绝缘、无油自润滑、高转速等特性。可用于极度恶劣的环境及特殊工况。

陶瓷轴承的轮组分两种：

1.纯陶瓷轴承，其内部是不添加润滑油脂的，有的纯陶瓷轴承没有密封圈，有的带有密封圈。即使有点灰尘进入，也不影响其润滑性能。

2.混合陶瓷轴承，其内部一般添加不同性能润滑脂(根据客户需要)。骑行一定的里程或时间后，是需要保养一下的，把轴承的密封圈移除，使用相关的清洗产品把其内部脏油脂清除，再重新注入润滑脂即可。