【軸承知識】關(guān)節(jié)軸承

關(guān)節(jié)軸承是一種球面滑動軸承，其滑動接觸表面是一個內(nèi)球面和一個外球面，運動時可以在任意角度旋轉(zhuǎn)擺動，它采用表面磷化、炸口、鑲墊、噴涂等多種特殊工藝處理方法制作而成。關(guān)節(jié)軸承具有載荷能力大，抗沖擊，抗腐蝕、耐磨損、自調(diào)心、潤滑好等特點。

關(guān)節(jié)軸承能承受較大的負(fù)荷。根據(jù)其不同的類型和結(jié)構(gòu)，可以承受徑向負(fù)荷、軸向負(fù)荷或徑向、軸向同時存在的聯(lián)合負(fù)荷。由于在內(nèi)圈的外球面上鑲有復(fù)合材料，故該軸承在工作中可產(chǎn)生自潤滑。

一般用于速度較低的擺動運動，和低速旋轉(zhuǎn)，也可在一定角度范圍內(nèi)作傾斜運動，當(dāng)支承軸與軸殼孔不同心度較大時，仍能正常工作。自潤滑關(guān)節(jié)軸承應(yīng)用于水利、專業(yè)機(jī)械等行業(yè)。

關(guān)節(jié)軸承廣泛應(yīng)用于工程液壓油缸,鍛壓機(jī)床,工程機(jī)械,自動化設(shè)備，汽車減震器，水利機(jī)械等行業(yè)。關(guān)節(jié)軸承是球面滑動軸承，基本型是由具有球形滑動球面接觸表面的內(nèi)、外圈組成。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和類型的不同，可承受徑向載荷、軸向載荷，或者是徑向、軸向同時作用的聯(lián)合載荷。

因為關(guān)節(jié)軸承的球形滑動接觸面積大，傾斜角大，同時還因為大多數(shù)關(guān)節(jié)軸承采取了特殊的工藝處理方法，如表面磷化、鍍鋅、鍍鉻或外滑動面襯里、鑲墊、噴涂等。

因此有較大的載荷能力和抗沖擊能力，并具有抗腐蝕、耐磨損、自調(diào)心、潤滑好或自潤滑無潤滑污物污染的特點，即使安裝錯位也能正常工作。因此，關(guān)節(jié)軸承廣泛用于速度較低的擺動運動、傾斜運動和旋轉(zhuǎn)運動。

關(guān)節(jié)軸承主要是由一個外圈和一個內(nèi)圈組成。外圈的內(nèi)球面和內(nèi)圈的外球面組成滾動摩擦副。

由于關(guān)節(jié)軸承的結(jié)構(gòu)形式和工作機(jī)理與滾動軸承完全不同，因此關(guān)節(jié)軸承有其自身的技術(shù)特性和維護(hù)的要求。

1、工作溫度

關(guān)節(jié)軸承容許的工作溫度主要由軸承滑動面間的配對的材料所決定，特別是自潤滑型關(guān)節(jié)軸承的塑料材料滑動面，在高溫時其承載能力會有下降趨勢。如潤滑型關(guān)節(jié)軸承的滑動面材料配對為鋼/鋼時，其容許的工作溫度取決于潤滑劑的容許工作溫度。但對所有的潤滑型及自潤滑型關(guān)節(jié)軸承來講，均可在-30℃～+80℃溫度范圍內(nèi)使用，并保持正確的承受能力。

2、傾角

關(guān)節(jié)軸承的傾角遠(yuǎn)比一般可調(diào)心的滾動軸承大得多，很適合在同心度要求不高的支承部位使用，關(guān)節(jié)軸承的傾角隨軸承結(jié)構(gòu)大小、類型、密封裝置及支承的形式而不同，一般向心關(guān)節(jié)軸承的傾角范圍是3°～15°，角接觸關(guān)節(jié)軸承的傾角范圍是2°～3°，推力關(guān)節(jié)軸承的傾角范圍是6°～9°。

3、配合

在任何情況下，關(guān)節(jié)軸承所選用的配合均不得使套圈發(fā)生不均勻的變形，其配合性質(zhì)和等級的選擇必須根據(jù)軸承類型、支承形式及載荷大小等工作條件來決定。

4、裝卸

關(guān)節(jié)軸承的裝卸應(yīng)遵循以下原則，即裝配和拆卸所施加的力不能直接通過球形滑動面進(jìn)行傳遞。另外，應(yīng)使用輔助裝卸工具，如套筒、拆卸器等，把外界所施加的裝卸力直接和均勻地施于所配合的套圈上，或用加熱等輔助方法進(jìn)行無載荷的裝卸。

5、安裝

當(dāng)裝配關(guān)節(jié)軸承系列時，有必要特別留意外圈分割面的位置。為避免負(fù)荷直接作用在分割面上，需將分割面維持與符合方向成直角方向。

6、潤滑

當(dāng)施加負(fù)荷及擺動運動所產(chǎn)生的速度都很小時，給油式關(guān)節(jié)軸承可在無潤滑的情況下操作。盡管如此，一般情形下都必須定期補(bǔ)充油脂。在初次安裝運轉(zhuǎn)時，建議潤滑周期需適度縮短。

無給油式關(guān)節(jié)軸承可以再無潤滑的情形下使用。然而，若在操作前加入鋰皂基油脂時，關(guān)節(jié)軸承的使用期限講可更為延長。若在軸承周圍空間注入油脂時，關(guān)節(jié)軸承將更能有效的防護(hù)灰塵及異物的入侵。

1、向心關(guān)節(jié)軸承 

（1）GE…E型：單逢外圈，無潤滑油槽。能承受徑向載荷和任一方向較小的軸向載荷。

（2）GE…ES型：單縫外圈，有潤滑油槽。能承受徑向載荷和任一方向較小的軸向載荷。

（3）GE…ES-2RS型、GEEW…ES-2RS型：單縫外圈，有潤滑油槽，兩面帶密封圈。能承受徑向載荷和任一方向較小的軸向載荷。

（4）GE…ESN型：單縫外圈、GE…XSN型：雙縫外圈（剖分外圈），有潤滑油槽，外圈有止動槽。能承受徑向載荷和任一方向較小的軸向載荷。但軸向載荷由止動環(huán)承受時，其承受軸向載荷的能力降低。

（5）GE…HS型：內(nèi)圈有潤滑油槽，雙半外圈，磨損后游隙可以調(diào)整。能承受徑向載荷和任一方向較小的軸向載荷。

（6）GE…DE1型：內(nèi)圈為淬硬軸承鋼，外圈為軸承鋼。在內(nèi)圈裝配時擠壓成型，有潤滑油槽和油孔。內(nèi)徑小于15mm的軸承，無潤滑油槽和油孔。能承受徑向載荷和任一方向較小的軸向載荷。

（7）GE…DEM1型：內(nèi)圈為淬硬軸承鋼，外圈為軸承鋼。在內(nèi)圈裝配時擠壓成型，軸承裝入軸承座后，在外圈上壓出端溝使軸承軸向固定。能承受徑向載荷和任一方向較小的軸向載荷。

（8）GE…DS型：外圈有裝配槽和潤滑槽。只限于大尺寸的軸承。能承受徑向載荷和任一方向較小的軸向載荷（裝配槽一邊不能承受軸向載荷）。

2、角接觸關(guān)節(jié)軸承

GAC…S型：內(nèi)外圈均為淬硬軸承鋼，外圈有油槽和油孔。能承受徑向載荷和一方向軸向（聯(lián)合）載荷。

3、推力關(guān)節(jié)軸承

GX…S型：軸圈和座圈均為淬硬軸承鋼；座圈有油槽和油孔。能承受一方向的軸向載荷或聯(lián)合載荷（此時其徑向載荷值不得大于軸向載荷值的0.5倍）。

4、桿端關(guān)節(jié)軸承

（1）SI…E型 是GE…E型軸承與桿端的組裝體。桿端帶內(nèi)螺紋，材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼,無潤滑油槽。能承受徑向載荷和任一方向小于或等于0.2倍徑向載荷的軸向載荷。

（2）SA…E型 是GE…E型軸承與桿端的組裝體。桿端帶外螺紋，材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼；無潤滑油槽，能承受徑向載荷和任一方向小于或等于0.2倍徑向載荷的軸向載荷。

（3）SI…ES型 是GE…ES型軸承與桿端的組裝體。桿端帶內(nèi)螺紋，材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼；有潤滑油槽。能承受徑向載荷和任一方向小于或等于0.2倍徑向載荷的軸向載荷。

（4）SA…ES型 是GE…ES型軸承與桿端的組裝體。桿端帶外螺紋，材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼；有潤滑油槽。能承受徑向載荷和任一方向小于或等于0.2倍徑向載荷的軸向載荷。

（5）SIB…S型 桿端帶內(nèi)螺紋，材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼；內(nèi)圈為淬硬軸承鋼；有潤滑油槽。能承受徑向載荷和任一方向小于或等于0.2倍徑向載荷的軸向載荷。

（6）SAB…S型 桿端帶外螺紋，材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼；內(nèi)圈為淬硬軸承鋼；有潤滑油槽。能承受徑向載荷和任一方向小于或等于0.2倍徑向載荷的軸向載荷。

（7）SQ…型 為球頭桿端關(guān)節(jié)軸承，桿端為碳素結(jié)構(gòu)鋼；球頭為滲碳鋼。能承受徑向載荷和任一方向較小的軸向載荷。

5、自潤滑向心關(guān)節(jié)軸承

（1）GE…C型和GE…T型 擠壓外圈，外圈滑動表面為燒結(jié)青銅復(fù)合材料；內(nèi)圈為淬硬軸承鋼，滑動表面鍍硬鉻。只限于小尺寸的軸承。外圈為軸承鋼，滑動表面為一層聚四氟乙烯織物。內(nèi)圈為淬硬軸承鋼，滑動表面鍍硬鉻。能承受方向不變的載荷，在承受徑向載荷的同時，能承受任一方向較小的軸向載荷。

（2）GE…CS-2Z型 外圈為軸承鋼，滑動表面為燒結(jié)青銅復(fù)合材料；內(nèi)圈為淬硬軸承鋼，滑動表面鍍硬鉻；兩面帶防塵蓋。能承受方向不變的載荷，在承受徑向載荷的同時能承受任一方向較小的軸向載荷。

（3）GEEW…T型 外圈為軸承鋼，滑動表面為一層聚四氟乙烯織物；內(nèi)圈為淬硬軸承鋼，滑動表面鍍硬鉻。能承受方向不變的載荷，在承受徑向載荷，同時能承受任一方向較小的軸向載荷。

（4）GE…F型 外圈為淬硬軸承鋼，滑動表面為以聚四氟乙烯為添加劑的玻璃纖維增強(qiáng)塑料，內(nèi)圈為淬硬軸承鋼，滑動表面鍍硬鉻。能承受方向不變的中等徑向載荷。

（5）GE…F2型 外圈為玻璃纖維增強(qiáng)塑料，滑動表面為以聚四氟乙烯為添加劑的玻璃纖維增強(qiáng)塑料；內(nèi)圈為淬硬軸承鋼，滑動表面鍍硬鉻。能承受方向不變的中等徑向載荷。

（6）GE…FSA型 外圈為中碳鋼，滑動表面由以聚四氟乙烯為添加劑的玻璃纖維增強(qiáng)塑料圓片組成，并用固定器固定于外圈上；內(nèi)圈為淬硬軸承鋼。用于大型和特大型軸承。能承受大徑向載荷。

（7）GE…FIH型 外圈為淬硬軸承鋼；內(nèi)圈為中碳鋼，滑動表面由以聚四氟乙烯為添加劑的玻璃纖維增強(qiáng)塑料圓片組成，并用固定器固定于內(nèi)圈上；雙半外圈。用于大型和特大型軸承。能承受大徑向載荷。

6、自潤滑角接觸關(guān)節(jié)軸承

GAC…F型 外圈為淬硬軸承鋼；滑動表面為以聚四氟乙烯為添加劑的玻璃纖維增強(qiáng)塑料；內(nèi)圈為淬硬軸承鋼，滑動表面鍍硬鉻。能承受徑向載荷和一方向的軸向（聯(lián)合）載荷。

7、自潤滑推力關(guān)節(jié)軸承

GX…F型 座圈為淬硬軸承鋼，滑動表面為以聚四氟乙烯為添加劑的玻璃纖維增強(qiáng)塑料，軸圈為淬硬軸承鋼，滑動表面鍍硬鉻。能承受一方向的軸向載荷或聯(lián)合載荷（此時起徑向載荷值不得大于軸向載荷值的0.5倍）。

8、自潤滑桿端關(guān)節(jié)軸承

（1）SI…C型 是CE…C型軸承與桿端的組裝體。桿端帶內(nèi)螺紋，材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼。能承受方向不變的載荷。在承受徑向載荷的同時能承受任一方向小于或等于0.2倍徑向載荷的軸向載荷。

（2）SA…C型 是CE…C型軸承與桿端的組裝體。桿端帶外螺紋，材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼。能承受方向不變的載荷。在承受徑向載荷的同時能承受任一方向小于或等于0.2倍徑向載荷的軸向載荷。

（3）SI…CS-2Z型 是GE…CS-2Z型軸承與桿端的組裝體。桿端帶內(nèi)螺紋，材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼。在承受徑向載荷的同時能承受任一方向小于或等于0.2倍徑向載荷的軸向載荷。

（4）SA…CS-2Z型 是GE…CS-2Z型軸承與桿端的組裝體。桿端帶外螺紋，材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼。能承受方向不變的載荷。在承受徑向載荷的同時能承受任一方向小于或等于0.2倍徑向載荷的軸向載荷。

（5）SIB…C型 桿端帶內(nèi)螺紋，材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼，滑動表面為燒結(jié)青銅復(fù)合材料；內(nèi)圈為淬硬軸承鋼，滑動表面鍍硬鉻。能承受方向不變的徑向載荷。

（6）SAB…C型 桿端帶外螺紋，材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼，滑動表面為燒結(jié)青銅復(fù)合材料；內(nèi)圈為淬硬軸承鋼，滑動表面鍍硬鉻。能承受方向不變的徑向載荷。

（7）SIB…F型 桿端帶內(nèi)螺紋，材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼，滑動表面為以以聚四氟乙烯為添加劑的玻璃纖維增強(qiáng)塑料；內(nèi)圈為淬硬軸承鋼，滑動表面鍍硬鉻。能承受方向不變的徑向載荷。

（8）SAB…F型 桿端帶外螺紋，材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼，滑動表面為以以聚四氟乙烯為添加劑的玻璃纖維增強(qiáng)塑料；內(nèi)圈為淬硬軸承鋼滑動表面鍍硬鉻。能承受方向不變的徑向載荷。

（9）SQ…L型 由特殊自潤滑合金材料制成，能承受徑向載荷和任一方向較小的軸向載荷。

關(guān)節(jié)軸承（spherical plainbearing）具有兩個“貼合”的球形接觸表面，這種接觸稱為協(xié)調(diào)接觸。關(guān)節(jié)軸承力學(xué)特性計算方法對關(guān)節(jié)軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計和磨損分析具有重要作用。協(xié)調(diào)表面接觸壓力的計算是一個非常復(fù)雜的問題，已有的Hertz模型由于局限于彈性半空間體，不能用于計算球面協(xié)調(diào)接觸壓力分布。

目前已經(jīng)有一個球面接觸統(tǒng)一模型，即Fang模型，能夠較好地解決小變形球面接觸壓力分布的問題，此模型對非協(xié)調(diào)接觸和協(xié)調(diào)接觸均適用。但關(guān)節(jié)軸承的接觸區(qū)并非完整球面，其接觸壓力分布的計算需要在完整球面協(xié)調(diào)接觸模型的基礎(chǔ)上進(jìn)一步計算。

此外，關(guān)節(jié)軸承的使用過程中也會出現(xiàn)自由邊界效應(yīng)，對關(guān)節(jié)軸承的應(yīng)用將產(chǎn)生一定影響。自由邊界效應(yīng)在關(guān)節(jié)軸承外環(huán)邊緣產(chǎn)生接觸壓力集中和較大的壓力梯度。

（來源：中國軸承工業(yè)協(xié)會）

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