用途广泛的球面滚子轴承

用途广泛的球面滚子轴承

1919年,SKF推出了一款改变轴承世界的开创性产品,使轴承成功应用于无数行业。在过去100年间,得益于不断突破性能极限的持续创新,球面滚子轴承不断向前发展。在可预见的未来,球面滚子轴承将继续作为一种多功能轴承,在无数工程任务中大显身手。

作者 Elaine McClarence
照片 SKF

球面滚子轴承

球面滚子轴承最早用于重载、中速和存在不对中风险的应用场合,随后其应用领域延伸至风力发电机、船舶推进、糖加工、纸浆和造纸、物料搬运、采矿和工程机械等行业。球面滚子轴承实现了低摩擦旋转,而且可应对角度偏心,这是推动其不断向更多应用领域渗透的一个因素。

球面滚子轴承的发明过程
球面滚子轴承的开发者是SKF工程师Arvid Palmgren。他于1917年加入SKF,在市场传讯部门任职,负责技术信息。他意识到缺乏详细的应用细节来支持轴承技术的开发,于是着手研究轴承理论并进行试验。

SKF密封球面滚子轴承新设计。

SKF密封球面滚子轴承新设计。

1918年,SKF开始开发一种铁路应用中能够承受轮对轴承配置负荷的轴承。Palmgren于是肩负起深入研究滚动轴承的重任。SKF创始人Sven Wingquist迫切希望尽快找到解决方案,将公司全部资源投入这项任务。Wingquist希望在几周之内完成这项工作,但当时轴承开发所涉及的计算尚无理论基础,于是Palmgren尝试采用不同的轴承部件组合进行试验。他花了近6个月时间,完成了一种新型轴承设计。Palmgren坚信,SKF应研发一款不仅能够解决应用需求,还能为客户创造经济价值的产品,这就是其开发工作的核心理念。1919年6月,Palmgren设计出双列自调心滚子轴承,这款产品最终在技术和商业上大获成功。他本人亦因此成为了工程领域的重要人物,潜心开展与轴承承载能力和使用寿命相关的轴承属性的研究。

针对风力发电机应用场合经过优化的球面滚子轴承。

针对风力发电机应用场合经过优化的球面滚子轴承。

1924年,他与同事Gustaf Lundberg合作发表了世界上首个滚动轴承寿命理论。这一理论后来成为了整个轴承行业的标准,并用作轴承设计的指南。1930年,Palmgren因其研究工作荣膺瑞典皇家工程科学院颁发的金奖。

球面滚子轴承的基本设计
球面滚子轴承有两列对称滚子,外圈有一个共用的球面滚道,内圈有两个滚道,与轴承轴线成某一角度。 外圈球面滚道的球心位于轴线上。

其它产品开发成果的出现和材料质量的提升推动了球面滚子轴承的演进,包括采用更高等级的钢,以及引入密封轴承解决方案和改善润滑。目前,标准球面滚子轴承有多种尺寸可供选择,内径从20毫米到1,800毫米不等。

球面滚子轴承适用于哪些场合?

里程碑
1951年,SKF推出了带一个导向环和冲压钢保持架的C型球面滚子轴承。之前小尺寸轴承设计采用了一个带中央法兰引导的内圈,以引导滚子。事实证明,在存在联合载荷的应用场合,法兰会引起问题,导致高摩擦和可靠性不足。浮动导环能在不产生额外的内力和摩擦情况下,帮助滚子轴向定位。

1979年,SKF推出了带自导引滚子设计的CC型轴承。SKF首次借助计算机辅助分析优化滚子和滚道之间的相互作用。因此滚子拥有了更大的自由度,能够在滚道之间找到其平衡位置。这种新设计降低了轴承摩擦,尤其是在应对联合载荷时。

1989年,SKF推出了E型轴承,以满足行业对于提高设备承载能力的要求。这涉及到对CC型轴承进行彻底的重新设计,采用高度精确的高科技轻型冲压钢保持架。这些保持架为更大、更多的滚子提供了空间,同时还具备自调心功能从而实现低摩擦。

1995年,SKF推出标准密封球面滚子轴承系列。

拉斯维加斯High Roller

拉斯维加斯High Roller。组装轴承装置。安装驱紧圈,以进行最终的轴承调节(轴承已安装在内部的轴上,参见“大有可为”)。

颠覆性的SKF Explorer轴承
1999年推出的SKF Explorer创造了新的球面滚子轴承性能等级,使功率密度得以显著提高,其性能无法用标准轴承寿命计算工具来预测。SKF Explorer的推出离不开多项研发成果,包括能够优化每个轴承单元的日益精确的计算机程序,改进的制造工艺,以及更好的轴承钢和热处理工艺。在轴承使用过程中,客户可获益于其更高的承载能力、更长的使用寿命、更高的可靠性,以及可提高轴速度、降低功耗,提高运行精确度、降低噪音和振动水平、延长润滑剂寿命的能力。

除了轴承设计本身,SKF还强调了在严苛环境中采用合适的密封件的重要性。SKF因而推出了密封球面滚子轴承,在出厂前采用特制润滑脂润滑。接触密封件可减少或消除补充润滑的需要,并降低维护成本。采用密封解决方案,安装和装配更为简便。在一些应用场合,采用密封设计可以将轴承寿命延长四倍。

大有可为

2015年建成的拉斯维加斯High Roller是全球大型观景轮之一。High Roller高168米,有28个座舱,每个座舱可容纳40人,依靠两个定制的球面滚子轴承旋转,轴承内径为1,600毫米,外径为2,300毫米,每个轴承重达8.8吨。每个球面滚子轴承每列有30个滚动体。

在另一个截然不同的应用场合,球面滚子轴承亦大显身手。2017年,SKF在哥德堡制造了一个用于采矿业的大型球面滚子轴承。该轴承重达7.8吨(每个滚动体重42千克),内径为1,250毫米。该轴承配备SKF SensorMount,这一独特的系统可测量轴承与轴的实际安装配合,有助于避免安装不当,从而消除大型轴承可能遇到的一大问题。

2017年,SKF制造了一个用于采矿业的大型球面滚子轴承,它重达7.8吨,内径为1,250毫米,配备了SKF SensorMount。

2017年,SKF制造了一个用于采矿业的大型球面滚子轴承,它重达7.8吨,内径为1,250毫米,配备了SKF SensorMount。

SKF稳步推进开发工作,使得球面滚子轴承能够应对日益严苛的工况,如污染程度加重或润滑不良。2011年,一种获专利的新型轴承钢热处理方法促成了SKF Explorer轴承的升级,使其适用于更为苛刻的应用场合。在污染或润滑不良的工况下,轴承使用寿命最多可延长两倍。2015年,得益于密封技术的发展,密封件在运转中的摩擦进一步降低,密封球面滚子轴承的参考转速提升至原来的两倍。

销售联系方式

evolution@skf.com

新型设计

与SKF的所有产品一样,球面滚子轴承经历了持续的发展,最近一次是在2018年,针对工业齿轮箱行业推出了用于高速应用场合的新型SKF Explorer球面滚子轴承。未来,球面滚子轴承将不断突破性能极限。

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