高性能陶瓷轴承球的研制

高性能陶瓷轴承球的研制

李典基

1 概述

陶瓷轴承作为“面向21世纪”的最具发展前景的新材料轴承，主要包括全陶瓷轴承和部分零件为陶瓷的混合轴承。目前，在工业界中应用最多的为混合轴承，其滚动体采用陶瓷，套圈采用高碳铬等材质的钢制造。西方发达国家60～70年代

就开始了陶瓷轴承的研究，现阶段开始工业化应用的主要是以氮化硅（Si

3N

4

）、碳

化硅（SiC）、氧化铝（Al

2O

3

）、氧化锆（Z

r

O

2

）等陶瓷球代替钢球为主要形式的混

合球轴承，其中以氮化硅球为主。该产品与同样型号的钢球相比主要有以下优点：（1）氮化硅球的密度是钢球的40％，高速运转时离心力小，轴承抗疲劳破坏能力强，寿命长。

（2）滚动体的弹性模量比钢高，弹性变形小，轴承的动刚度高。

（3）热膨胀系数为钢材的1/3～1/4，随温度变化的尺寸变化量小，适用于温度变化大的场合。

（4）在润滑条件恶劣的环境中适应性强。

（5）具有耐腐蚀、无磁性、绝缘性好等特点。

（6）设计灵活性更大，因为陶瓷材料能使轴承设计者不必考虑许多参数的影响。

目前，世界各国研究陶瓷球处于领先水平的公司主要有瑞典SKF，法国圣戈班戒，日本NSK、KOYO、NTN等公司。在国内，陶瓷混合轴承的研究较西方发达国家晚近20年。为使这一尖端基础部件更好地为经济建设服务，促进我国机械制造业的发展，我公司已开始了高性能氮化硅陶瓷轴承球的研究，现将有关研究成果做一下简述。

2 氮化硅陶瓷球的制造

2.1 原材料的制备

原材料的状态对生产过程及产品的性质有明显的影响，精确控制原料的化学和物理性能是非常必要的。要求原材料具有以下特性：（1）纯度高；（2）高均匀而细的颗粒；（3）有用相含量高。针对上述要求，我们采用气相法制备氮化硅原

料。其反应式为：3SiO

2+6C+2N

2

=Si

3

N

4

+6CO。用该技术生产的氮化硅原料，工艺操作

较易，Si

3N

4

含量高，晶粒均匀、细小，有利于陶瓷球的制造。

2.2 配料

将配制好的微细氮化硅粉末和氧化镁（MgO）、氧化钇（Y

2O

3

)等烧结助剂粉末

混合均匀。混合在专用配料机中进行。配料机采用氮化硅内衬或氧化锆内衬。工作时将加工原料和一定数量的陶瓷球放入配料机，注入无水乙醇，开动机床，混合1～2天。

2.3 干燥造粒

将混好的原料放入离心喷雾机中，加入粘合剂，反絮凝剂等配成料浆。使料浆流到高速旋转的圆盘上进行雾化。雾化后的小液滴在热风中迅速干燥，成为流动性

好的小球。

2.4 常压烧结

用自动成型液压机将干燥造粒好的陶瓷原料，压制成所需规格的陶瓷球。成型压力、加压速度与保压时间根据球规格进行调整。再对成型后的陶瓷球坯进行软磨

处理，以提高球坯质量。常压烧结时，将球坯置于Si

3N

4

粉床上，通入N

2

气，开始

时在2000℃和0～2MPa的N

2压力下加热10～15min，然后提高N

2

气压力至7MPa。

通过该技术烧结成的氮化硅球坯致密度高。并具有很好的抗压强度及硬度。

2.5 粗磨加工

陶瓷球的粗磨加工与钢球的硬磨加工方法相似。但在加工时，由于材料硬度特别高且脆性大，加工时球表面易产生裂纹。这些裂纹在运转中可引起零件失效破坏。为防止裂纹的产生，只能进行微量磨削。所以球的加工时间长，成本高。影响陶瓷球加工质量的因素很多，主要包括机床、工装、球坯质量及工艺参数等。机床的影响因素主要有结构、精度、加压方式和料盘工作质量等。工装的影响因素主要有砂轮硬度、粒度，刚玉种类，结合剂、组织，砂轮沟截面形状以及导轮进出口部位的几何形状、硬度、粗糙度、动态和静态性能、耐磨程度等。球坯的影响因素主要有材质组织、可磨削性、匀质性、强度、几何形状、批直径变动量等。加工参数有压力、砂轮转速、冷却剂、装球量和加工时间等。

2.6 精磨加工

陶瓷球精磨加工与钢球加工原理相似，但加工陶瓷球时所需的研磨盘硬度更高。影响精磨加工的主要因素有：磨料粒度、种类、磨粒形状、数量、强度、破碎特性及磨损特性等；研磨液的粘度、组成及物理化学特性；装球量、磨料的添加与补充、研磨时的温度、研磨压力、研磨盘的材料、盘的转速、加工球的内部组织和材料等。

2.7 陶瓷球的检测

由于陶瓷球的应用场合比较特殊，对陶瓷球的质量检查从制坯开始，各道工序都应严格控制。对陶瓷球的检测主要有以下几种方法：

（1）目测检测方法与钢球检测相似，主要是在日光灯下检查陶瓷球空洞、浅坑及其它材料缺陷等；

（2）荧光染色检查在批量生产氮化硅球时，对目测不到的微小裂纹，最经济有效的检测方法，是采用荧光染色检验。高灵敏度的渗透剂在紫外光照射下，缺陷处绿色和黄色的荧光显示与球表面的黑色背景形成强烈反差，在低倍放大镜下，可以很容易地将有缺陷的球挑出。

（3）超声波探伤当需要严格检查产品或用户有特殊要求时，对产品采用超声波检测。此时所检测的缺陷主要有气孔、金属夹杂物、添加剂偏析、裂纹等。

通过以上开发，陶瓷球产品达到美国ANSI/AFBMA Std.10-1989 G10级标准要求。球直径变动量≤0.25μm，球形误差≤0.25μm，批直径变动量≤0.5μm，表面粗糙度≤Ra0.025μm，达到国外同类产品先进水平，具有国内领先水平。

3 陶瓷球的应用

混合陶瓷球轴承已被越来越多地应用于工业生产，现在应用最为广泛的有机床主轴用混合陶瓷球轴承。我国近几年从国外进口的高速车床及加工中心，就常常有

这样的轴承。在国际机床行业不景气的情况下，提高机床主轴转速，已成为各国机床行业竞争的方向。有关资料表明，当采用油气润滑，钢球轴承转速到

20000r/min时，温度急剧上升，轴承遭到破坏，只能用陶瓷轴承代替。目前氮化硅轴承的转速已达到100000r/min以上。此外陶瓷轴承已开始在喷气发动机、化工机械、食品机械、水下作业机械、航天器、强磁环境以及有绝缘要求的工业领域中应用

深沟球轴承尺寸表

深沟球轴承尺寸表 深沟球轴承在工业领域应用的范围比较广，它是滚动轴承中的一种，主要用于承受纯径向载荷，也可以同时承受径向载荷和轴向载荷，摩擦系数很小，极速转速也很高。深沟球轴承除基本型外，还有各种变型结构，如：带防尘盖的深沟球轴承；带橡胶密封圈的深沟球轴承；有止动槽的深沟球轴承；有装球缺口的大载荷容量的深沟球轴承；双列深沟球轴承。 1、带防尘盖的深沟球轴承 标准的带防尘盖深沟球轴承Z型和2Z型两种，一面带防尘盖的是Z型，两面带防尘盖的是2Z型。 带防尘盖的轴承用在单独润滑较为困难、安置润滑油路和检查情况不方便的条件下，轴承在制造厂已填注了定量、定牌号的防锈、润滑两用锂基脂。每套轴承注入的脂量通常是轴承内有效空间的1/4～1/3，也可根据用户要求增减用脂量。注入的润滑脂通常能保证轴承在-40～+120℃的工况下运转。如果用户对轴承还有更高的要求，也可根据情况填注其他性能、牌号的润滑脂。带防尘盖的轴承经过注脂就可长期有效的工作，不需在使用期间再添加润滑脂。 带防尘盖轴承多用于中小型发电机、电动机的转子两端、汽车、拖拉机、空调器、风扇等处，以及对轴承的噪声振动有特别要求的场合。 2、带密封圈的深沟球轴承 标准型带密封圈的深沟球轴承有接触式密封轴承RS型（一面密封）、2RS型（两面密封）和非接触式密封轴承RZ型（一面密封）、2RZ型（两面密封）。 带密封圈的轴承的性能、添脂和用途与带防尘盖轴承基本相同。不同的是带防尘盖轴承的防尘盖与内圈之间有较大间隙，而非接触式密封圈轴承的密封唇与内圈之间间隙很小，接触式密封圈轴承的密封唇与内圈之间没有间隙，密封效果好，但摩擦有所增加。 有低噪声要求的场合，多用60和62系列的较小尺寸的深沟球轴承。不论开式轴承、带防尘盖型或带密封圈型的轴承，都可在订货时提出低噪声、低振动的要求。在我国JB（机械行业标准）中规定了V1、V2、V3各振动等级的低、中、高三个频带的振动允许值。在SKF公司还可提供超低噪声的轴承，这种轴承标有后置代号QE5。 3、有止动槽的和带止动环的深沟球轴承

轴承型号含义说明

滚动轴承型号含义 现在网络上一般所写的轴承型号含义的文章都为介绍的滚动轴承型号含义的文章，滚动轴承型号含义一般有3部分组合：基本代号、前置代号和后置代号，关于这部分内容航五瑞在以前的文章中写过一篇“”，可以参考，这篇文章主要介绍了滚动轴承的基本代号构成，类型代号、尺寸系列代号和内径代号。在这里补充一下常见的滚动轴承前置代号和后置代号含义： 常见轴承前置代号含义 ?L：可分离轴承的可分离内圈或外圈 ?R：不带可分离内圈或外圈的轴承（滚针轴承仅适用于NA型） ?K：滚子和保持架组件 ?WS：推力圆柱滚子轴承轴圈 ?GS：推力圆柱滚子轴承座圈 ?F：凸缘外圈的向心球轴承（仅适用于内径小于等于10mm） ?KOW-：无轴圈推力轴承 ?KIW-：无座圈推力轴承 ?LR：带可分离的内圈或外圈与滚动体组件轴承 轴承后置代号含义 轴承的后置代号一般表示轴承的内部结构、密封、外部形状变化、保持架结构、轴承材料改变、公差等级、游隙代号、配置等内容，下面分别介绍。轴承内部结构代号含义

轴承保持架代号含义，包括了保持架材料、结构等内容。 1，轴承保持架材料 ?F：钢、球墨铸铁或粉末冶金实体保持架，用附加数字表示不同的材料。 ?F1：碳钢； ?F2：石墨钢； ?F3：球墨铸钢； ?F4：粉末冶金。 ?Q：青铜实体保持架，用附加数字表示不同的材料。 ?Q1：铝铁锰青铜； ?Q2：硅铁锌青铜； ?Q3：硅镍青铜； ?Q4：铝青铜。 ?M：黄铜实体保持架。 ?L：轻合金实体保持架，用附加数字表示不同的材料。 ?L1：LY11CZ ?L2：LY12CZ ?T：酚醛层压布管实体保持架。 ?TH：玻璃纤维增强酚醛树脂保持架（筐型）。

陶瓷轴承的优缺点

陶瓷轴承的优缺点 陶瓷轴承是一个总称呼，大分两种，全陶瓷轴承和半陶瓷轴承（混合陶瓷轴承），若是在不考虑其它（如转速、寿命、使用环境等）前提条件下，单独就陶瓷轴承的负荷（载荷、承重）来说：同一型号的轴承，轴承钢6204ZZ，基本额定动载荷13.5kN，混合陶瓷轴承 6204ZZC：基本额定动载荷大概在27kN左右，若是全氧化锆陶瓷轴承6204CE,基本额定动载荷大概在2kN左右，单独的陶瓷轴承负荷（载荷、承重）来说是比不上同型号规格的轴承钢轴承或是混合陶瓷轴承。 但若是综合使用环境来说，陶瓷轴承有以下几点明显优势： 陶瓷轴承的优缺点： 陶瓷轴承原子结构，非金属固有的共价键。这意味着它们共享电子，此原子有强烈的吸附力，由于这个原因，陶瓷轴承提供一些好的性能比金属轴承。它们通常有很高的硬度，有弹性，轻巧。这意味着在形状改变时，负荷与提高耐磨特性一起应用。 陶瓷轴承运行免润滑。这是因为陶瓷材料不微焊接。微焊接发生时，通常与金属，当滚动元件和滚道表面上的瑕疵与另一种引起电弧相互作用。这降低了表面并大大降低了轴承的寿命。陶瓷材料不具有这样的问题，这使得它们适合于需要一个自由润滑油环境的各种应用。他们通常在高温下这意味着有较少的热膨胀以稳定的方式行事。

它需要大量的更多的能量，以增加一个共价键的键长相比，金属离子键。 陶瓷是非金属的，非铁材料。当暴露于水和其它有害化学品它们不以同样的方式作为金属腐蚀。它们的高的耐蚀性的允许它们在潮湿和化学腐蚀环境中优异的性能。许多工程陶瓷也具有低的密度，导致在轴承'工作速度，这是改善由于低向心力和减少摩擦。由于缺乏在大多数陶瓷自由电子，它们是非磁性和优良的绝缘体。研究陶瓷轴承，当人们可能会注意到的第一件事情是，他们基本上比金属更加昂贵。有许多原因。 有与以达到高档原料烧结过程所需要的温度所需要的大量的能量有关极高能量和加工成本。由于陶瓷是这么辛苦，加工和磨削成本制造精密轴承时迅速增加。所有这一切都必须在一个干净的环境中具有熟练的劳动力来完成。陶瓷是在他们的毛孔杂质难以置信的敏感，所以任何污染物可能会导致过早失效。随着尺寸的增加，价格也增加了指数，因为成本高，加工方法的要求。这些包括，以克服在生坯的温度梯度，均匀施加压力的量在较大体积和所得机器成本需要较慢的烧结过程。 陶瓷轴承具有较低的承载能力相比，金属和对热冲击敏感。热冲击是当材料内的温度梯度会导致不同的膨胀，这会导致内部应力。这种压力可以超过这样的材料形成裂纹的实力。

机械设计课程设计轴承的设计及校核

第七章轴承的设计及校核 7.1轴承种类的选择 查《机械设计课程设计手册》第二版吴宗泽罗圣国主编高等教育出版社出版P62 滚动轴承由于采用两端固定，采用深沟球轴承。型号为6303和6300。 7.2深沟球轴承结构 深沟球轴承一般由一对套圈，一组保持架，一组钢球组成。其结构简单，使用方便，是生产最普遍，应用最广泛的一类轴承。 该类轴承主要用来承受径向负荷，但也可承受一定量的任一方向的轴向负荷。当在一定范围内，加大轴承的径向游隙，此种轴承具有角接触轴承的性质，还可以承受较大的轴向负荷。 深沟球轴承装在轴上以后，可使轴或外壳的轴向位移限制在轴承的径向游隙范围内。同时，当外壳孔和轴（或外圈对内圈）相对有倾斜时，（不超过8~—16~根据游隙确定）仍然可以正常地工作，然而，既有倾斜存在，就必然要降低轴承的使用寿命。 深沟球轴承与其它类型相同尺寸的轴承相比，摩擦损失最小，极限转速较高。在转速较高不宜采用推力球轴承的情况下，可用此类轴承承受纯轴向负荷。如若提高其制造精度，并采用胶木、青铜、硬铝等材质的实体保持架，其转速还可提高。 型号 内径d 外径D 宽度B 倒角r 额定负荷kN 钢球极限转速rpm 重量 kg mm inch mm inch mm inch mm inch 动态静态数量大小油脂油 635 5 .1969 19 .7840 6 .2362 0.3 .012 2.34 0.885 9 2.381 34000 40000 0.008 6300 10 .3937 35 1.3780 11 .4331 0.6 .024 8.20 3.50 7 6.350 15000 21000 0.053

陶瓷滚动轴承

第一，由于陶瓷几乎不怕腐蚀，所以，陶瓷滚动轴承适宜于在布满腐蚀性介质的恶劣条件下作业。 第二，由于陶瓷滚动小球的密度比钢低，重量更要轻得多，因此转动时对外圈的离心作用可降低40%，进而使用寿命大大延长。 第三，陶瓷受热胀冷缩的影响比钢小，因而在轴承的间隙一定时，可允许轴承在温差变化较为剧烈的环境中工作。 第四，由于陶瓷的弹性模量比钢高，受力时不易变形，因此有利于提高工作速度，并达到较高的精度。 能够在高温、高速、深冷、易燃、易爆、强腐蚀、真空、电绝缘、无磁、干摩擦等特殊工况下工作 （1）、高速轴承：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。 氧化锆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。 氮化硅全陶瓷轴承套圈及滚动体采用氮化硅（Si3N4）陶瓷材料，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。

深沟球轴承设计

深沟球轴承设计计算 Ⅰ.编制说明: 1.沟道曲率半径必须满足Rimax<,Remax<,且Rimax

9. JB/T 10239-2001 滚动轴承零件冲压保持架技术条件 10. CSBTS 滚动轴承零件深沟和角接触球轴承套圈公差 11. CSBTS 深沟和角接触球轴承套圈沟形公差 12. CSBTS 深沟及角接触球轴承套圈沟道圆形偏差 设计轴承型号：6020 一. 轴承的基本(外形)尺寸的确定 依据型号算d,查GB(GB 276-1994,GB 274-2000) 可知D、B、r 轴承公称内径d=(mm) 轴承公称外径D=(mm) 轴承公称宽度T=(mm) 轴承单向最小倒角rsmin=(mm) 二、滚动体直径的设计 钢球直径Dw按下式计算: Dw=Kw (D-d) Kw分档取值见表1,Dw的取值精度为. 计算出Dw后,应从表2中选取接近计算值的标准钢球尺寸. 表1 Kw值 直径系列 100200300400 d(mm) d≤35~~~~ 35＜d≤120~~~~ 20＜d≤240~~~~ 标准钢球直径Dw mm 见GB/T 308-2002 滚动轴承钢球钢球与保持架中心圆直径Dwp

深沟球轴承基本尺寸

da da Da ra min max max max ZRO2SI3N4 POM 684CE 9 2.50.1 4.8/8.20.10.00050.00030.0001P684694CE 1140.15 5.2/9.80.150.00130.00070.0003P694604CE 1340.2 5.6/10.40.20.00170.00090.0004P604624CE 1650.2 5.6/11.40.20.00230.00130.0006P624634CE 1650.36/140.30.00400.00220.0010P634685CE 1130.15 6.2/9.80.150.00090.00050.0002P685695CE 1340.2 6.6/11.40.20.00190.00100.0005P695605CE 1450.2 6.6/12.40.20.00270.00150.0007P605625CE 1650.37/140.30.00380.00210.0010P625635CE 1960.37/170.30.00660.00360.0016P635686CE 13 3.50.157.2/11.80.150.00150.00080.0004P686696CE 1550.27.6/13.40.20.00300.00160.0007P696606CE 1760.38/150.30.00460.00250.0011P606626CE 1970.38/170.30.00630.00340.0016P626636CE 2290.38/200.30.01080.00580.0027P636687CE 14 3.50.158.2/12.80.150.00170.00090.0004P687697CE 1750.39/150.30.00400.00220.0010P697607CE 1960.39/170.30.00590.00320.0015P607627CE 2270.39/200.30.00980.00530.0024P627637CE 2690.39/240.30.01850.01000.0046P637688CE 1640.29.6/14.40.20.00250.00140.0006P688698CE 1960.310/170.30.00560.00300.0014P698608CE 2270.310/200.30.00930.00500.0023P608628CE 2480.310/220.30.01300.00720.0033P628638CE 2890.310/260.30.02200.01200.0054P638689CE 1740.210.6/15.40.20.00270.00150.0007P689699CE 2060.311/180.30.00650.00350.0016P699609CE 2470.311/220.30.01100.00600.0028P609629CE 2680.311/240.30.01500.00810.0038P629639CE 30100.613/260.60.02800.01500.0070P6396800CE 1950.31212170.30.00380.00220.0010P68006900CE 2260.31212.5200.30.00850.00490.0017P69006000CE 26 8 0.3 12 13 24 0.3 0.0146 0.0085 0.0035 P6000 67深沟球轴承尺寸表 size of angular contact ball bearing 轴承型号外型尺寸（mm)相关安装尺寸重量 轴承型号 d(内径）D(外径)B(厚度)r 参考（kg)4 58910

陶瓷球轴承介绍

陶瓷球轴承介绍 在工程陶瓷产品的开发应用中，陶瓷球轴承是工程陶瓷在工业领域广泛应用的典型范例，受到很多国家的高度重视．在高速精密轴承中，应用最多的是混合陶瓷球轴承，即滚动体使用热压Si3N4陶瓷球，轴承圈仍为钢圈。这种轴承标准化程度高，对机床结构改动小，便于维护保养，特别适合于高速运行场合．其组装的高速电主轴，具有高速、高刚度、大功率、长寿命等优点。1.轴承配置：内外圈轴承钢/不锈钢+陶瓷球+PA66/不锈钢保持器 +2RS/ZZ2.高温油脂，3.采用陶瓷球轴承和普通轴承相比的优势： 陶瓷球轴承的优点 (1)耐温高 陶瓷球热膨胀系数小,在高温环境下不会因为温度的原因导致轴承球膨胀,这样大大提高了整个轴承的使用温度,普通轴承的温度在160度左右,陶瓷球的可以达到220度以上. (2)转速高 陶瓷球具有无油自润滑属性,陶瓷球摩擦系数小,所以陶瓷球轴承具有很高的转速.据统计采用陶瓷球的轴承是一般轴承的转速1.5倍以上的转速. (3)寿命长 陶瓷球可以不加任何油脂,也就是说即使油脂干掉,轴承还是可以运作的,这样就避免了普通轴承中因为油脂干掉导致的轴承过早损坏现象的发生.据我们测试以及一些客户的反馈使用陶瓷球后的轴承的使用寿命是普通轴承的2-3倍. (4)绝缘 最后一点也是最重要的一点,绝缘,采用陶瓷球的轴承,可以使轴承的内外圈之间绝缘,因为陶瓷球是绝缘体,在轴承的内外圈之间用陶瓷球,就可以达到绝缘的效果.这样就使轴承能够在导电的环境下使用了.滚动轴承由套圈、滚动体、保持器、润滑脂、密封件组成，当滚动体采用陶瓷材料后，此滚动轴承就定义为陶瓷球轴承。

因为陶瓷球本身具有自润滑性能，所以润滑可以按使用要求，可以有润滑脂也可以不加润滑脂。密封件也是可以按使用要求，决定陶瓷球轴承是否带密封件。保持器也是可以按使用要求是否采用。那么套圈、滚动体是轴承两个不可缺少的要素，当这两个要素不是同一种材料时，就有了混合轴承(Hybrid construction bearing)的说法。当滚动体采用陶瓷材料时就定义为混合陶瓷球轴承(Hybrid construction ceramic ball bearing)。常用的陶瓷球材料有氧化锆（ZRO2）和氮化硅（SI3N4）；常用的套圈材料有轴承钢（GCR15）和不锈铁（440、440C）及不锈钢（304、316、316L）。 按照使用环境、转速、负荷、温度，及使用时的要求，陶瓷球轴承的套圈和滚动体可以由以上材料互相组合，并起到不同的使用效果。 陶瓷球轴承的代号： HY +套圈材料+轴承型号+密封型式——球的材料——保持器材料——润滑脂 套圈材料：S表示不锈铁 SS表示不锈钢具体用什么材料可以用挂号标注说明 实践证明，作为轴承材料还必须具有在不同温度下的尺寸稳定性，以保证轴承在温度变化的工作环境下，保持精密的尺寸和精确的配合，在特殊环境下还必须具备抗腐蚀、抗分解能力．总之，用以制造滚动轴承零件的陶瓷材料应具备以下性能特点： 1)低密度．由于滚动体密度减小，高速工作时其离心载荷也减小，从而可在更高转速下工作． 2)中等弹性模量．弹性模量太大会因应力集中而降低轴衬的承载能力．3)热膨胀系数小．减小对温度变化的敏感性，使轴承工作温度范围更宽． 4)高抗压强度．抗压强度高是滚动轴承承受高应力的需要． 5)高硬度和高韧性．这两个特性相结合可获得较好的表面粗糙度；而且能防止外界粒子和冲击的损伤． 6)良好的抗滚动接触疲劳性和具有剥落失效模式． 7)特殊场合应具有耐高温、耐腐蚀和稳定性． 套圈和滚动体接触点受到外加负荷和旋转的作用，因而反复产生接触压力和变形。由于钢制轴承自身材料性能特点，轴承失效的主要形式是疲劳剥落，疲劳寿命短，应用范围受到很大限制。而陶瓷材料具有低密度，中等弹性模量，热膨胀系数小，硬度高，耐高温，耐腐蚀，无磁等优点，以氮化硅陶瓷球为滚动体的陶瓷球轴承可显著提高轴承接触疲劳寿命，极大拓展了滚动轴承的应用领域，已广泛应用于各种高精度、高转速机床，汽车、赛车、地铁、电机、航空发动机、石油化工机械、冶金机械等领域。 氮化硅陶瓷材料在轴承中的应用 陶瓷轴承的应用领域日益广泛，但在工业领域中成功应用的还是陶瓷球轴承．目前，应用较多的为氮化硅陶瓷球轴承．它的优点是：极限转速高、精度保持性好、启动力矩小、刚度高、干运转性好、寿命长，非常适

常规深沟球轴承型号尺寸对照表

型号内径外径厚度型号内径外径厚度型号 内径外径厚度型号内径外径厚度型号 内径外径厚度60227 3.562331046333135691 1.55268113160339562441356344165692263681 1.5426044124625516563551966933846822526055145626619663662276944114683373606617662772276377269695513468449460771966288248638828969661556855115608822762992686399301069771756866135609924762001030963001035116988196687714560001026862011232106301123712699920668881656001122886202153511630215421369001022668991756002153296203174012630317471469011224668001019560031735106204204714630420521569021528768011221560042042126205255215630525621769031730768021524560052547126206306216630630721969042037968031726560063055136207357217630735802169052542968042032760073562146208408018630840902369063047968052537760084068156209458519630945100256907355510680630427600945751662105090206310501102769084062126807354776010508016621155100216311551202969094568126808405276011559018621260110226312601303169105072126809455876012609518621365120236313651403369115580136810506576013651001862147012524631470150356912608513681155729601470110206215751302563157516037691365901368126078106015751152062168014026631680170396914701001668136585106016801252262178515028631785180416915751051668147090106017851302262189016030631890190436916801101668157595106018901402462199517032631995200456917851201868168010010601995145246220100180346320100215476918901251868178511013602010015024622110519036632110522549691995130186818901151360211051602662221102003863221102405069201001402068199512013602211017028622412021540632412026055692110514520682010012513型号内径外径厚度型号内径外径厚度型号内径外径厚度型号内径外径厚度型号内径外径厚度671121MR5225 2.5R1-4 1.984 6.350 3.571160001028862200103014672242MR6226 2.5R1-5 2.3807.938 3.57116001122876220112321467336 2.5MR72273R133 2.380 4.762 2.38016002153286220215351467447 2.5MR82 2.58 2.5R144 3.175 2.380 2.77916003173586220317401667558 2.5MR63362R2-5 3.1757.938 3.5711600420428622042047186766103MR6336 2.5R2-6 3.1759.525 3.5711600525478622052552186777113MR8338 2.5R155 3.9677.938 3.175160063055962206306220678812 3.5MR83383R156 4.7627.938 3.175160073562962207357223679914 4.5MR9339 2.5R166 4.7629.525 3.175160084068962208408023670010154MR93394R168 6.3509.525 3.1751600945751062209458523670112184MR74472R188 6.35012.700 3.1751601050801062210509023670215214MR7447 2.5R18107.93812.700 3.967629001022763000102612670317234MR84482R2 3.1759.525 3.967628001019663001122812670420274MR84483R2A 3.17512.700 4.366638001019763002153213670525324MR1044103R3 4.76212.700 4.978638011221763003173514670630374MR1044104R3A 4.76215.875 4.978638021524763004204216670735445MR85582R4 6.35015.875 4.978638031726763005254716670840506MR8558 2.5R4A 6.35019.0507.412620001030963006305519670945556MR9559 2.5R69.52522.2257.4126200112281063007356224671050626MR95593R812.70028.5757.93860/2222441263008406821671155687MR1055103R1015.87534.9258.73162/2222501462300103517MR1177113MR1055104R1219.05041.27511.11363/2222561662301123717MR1377134MR1155114R1422.22547.62512.70060/2828521262302154217MR128812 2.5MR106610 2.5R1625.40050.80012.70062/2828581662303174719MR128812 3.5MR1066103R1828.57553.97512.70063/2828681862304205221MR148814 3.5MR1266123R2031.75057.15012.70060/3232581362305256224MR1488144MR1266124R2234.92563.50014.28862/3232651762306307227MR137 713 3 MR117 711 2.5 R24 38.10063.500 14.288 63/32 327520 62307 358031 633系列691系列681系列附： 常规深沟球轴承尺寸对照表(供参考) 671系列MR系列 R型英制系列薄壁系列 加厚系列 602系列623系列

陶瓷球轴承

定义 在工程陶瓷产品的开发应用中，陶瓷球轴承是工程陶瓷在工业领域广泛 陶瓷球轴承 应用的典型范例，受到很多国家的高度重视．在高速精密轴承中，应用最多的是混合陶瓷球轴承，即滚动体使用热压Si3N4陶瓷球，轴承圈仍为钢圈。这种轴承 标准化程度高，对机床结构改动小，便于维护保养，特别适合于高速运行场合．其组装的高速电主轴，具有高速、高刚度、大功率、长寿命等优点。 1.轴承配置:内外圈轴承钢/不锈钢+陶瓷球+PA66/不锈钢保持器 +2RS/ZZ 2.高温油脂, 3.采用陶瓷球轴承和普通轴承相比的优势: (1),耐温高,陶瓷球热膨胀系数小,在高温环境下不会因为温度的原因导致轴承球膨胀,这样大大提高了整个轴承的使用温度,普通轴承的温度在160度左右,陶瓷球的可以达到220度以上. (2),转速高,陶瓷球具有无油自润滑属性,陶瓷球摩擦系数小,所以陶瓷球轴承具有很高的转速.计统计采用陶瓷球的轴承是一般轴承的转速1.5倍以上的转速. (3).寿命长,陶瓷球可以不加任何油脂,也就是说即使油脂干掉,轴承还是可以运作的,这样就避免了普通轴承中因为油脂干掉导致的轴承过早损坏现象的发生.据我们测试以及一些客户的反馈使用陶瓷球后的轴承的使用寿命是普通轴承的2-3倍. (4)最后一点也是最重要的一点,绝缘.采用陶瓷球的轴承,可以使轴承的内外圈之间绝缘,因为陶瓷球是绝缘体,在轴承的内外圈之间用陶瓷球,就可以达到绝缘的效果.这样就使轴承能够在导电的环境下使用了.滚动轴承由套圈、滚动体、保持器、润滑脂、密封件组成，当滚动体采用陶瓷材料后，此滚动轴承就定义为陶瓷球轴承。 组成 因为陶瓷球本身具有自润滑性能，所以润滑可以按使用要求，可以有润

深沟球轴承的CAD计算稿及PROE设计步骤

深沟球轴承设计院系：机电工程学院 专业：数控 班级：数控133 姓名：夏天驰 学号：1302313132 指导老师：杨咸启 前言

是滚动轴承中最为普通的一种类型。基本型的深沟球轴承由一个外圈，一个内圈、一组钢球和一组保持架构成。深沟球轴承类型有单列和双列两种，单列深沟球轴承类型代号为6，双列深沟球轴承代号为4。其结构简单，使用方便，是生产最普遍，应用最广泛的一类轴承[1]。 深沟球轴承 编辑本段工作原理 深沟球轴承主要承受径向载荷，也可同时承受径向载荷和轴向载荷。当其仅承受径向载荷时，接触角为零。当深沟球轴承具有较大的径向游隙时，具有角接触轴承的性能，可承受较大的轴向载荷，深沟球轴承的摩擦系数很小，极限转速也很高[1]。 编辑本段轴承构造 深沟球轴承结构简单，与别的类型相比易于达到较高的制造精度，所以便于成系列大批量生产，制造成本也较低，使用极为普遍。深沟球轴承除基本型外，还有各种变型结构，如：带防尘盖的深沟球轴承，带橡胶密封圈的深沟球轴承，有止动槽的深沟球轴承，有装球缺口的大载荷容量的深沟球轴承，双列深沟球轴承。 编辑本段轴承类型 1、单列深沟球轴承 2、带防尘盖的单列深沟球轴承 3、带防尘盖、密封圈的单列深沟球轴承 4、外圈上有止动槽及止动环的单列深沟球轴承 5、有装球缺口的深沟球轴承 6、双列深沟球轴承 编辑本段轴承特性 深沟球轴承是最具代表性的滚动轴承，用途广泛。适用于高转速甚至极高转速的运行，而且非常耐用，无需经常维护。该类轴承摩擦系数小，极限转速高，结构简单，制造成本低，易达到较高制造精度。尺寸范围与形式变化多样，应用在精密仪表、低噪音电机、汽车、摩托车及一般机械等行业，是机械工业中使用最为广泛的一类轴承。主要承受径向负荷，也可承受一定量的轴向负荷。选取较大的径向游隙时轴向承载能力增加，承受纯径向力时接触角为零。有轴向力作用时，接触角大于零。一般采用冲压浪形保持架，车制实体保

深沟球轴承设计方法

深沟球轴承设计方法 1外形尺寸 1.1轴承的基本尺寸d、D、B按GB/T 273.3的规定 1.2装配倒角r1、r2按GB/T 274的规定 2主参数的设计方法 2.1 钢球直径Dw Dw=Kw（D-d）取值精度0.001 为保证钢球不超出端面，要考虑轴承宽度B。 Kw取值见表1 表1 Kw值 2.1.1 常见钢球直径可查GB/T 308 2.1.2 计算出Dw后，应从中选取最接近计算值的标准钢球值，优先选非英制。 2.2 钢球中心圆直径P P=0.5（D+d）取值精度0.01 2.3 球数z

式中ψ为填球角，计算时按表2取值 表2 ψ值 2.4额定载荷的计算 2.5最后确定Dw、P、z的原则 2.5.1满足额定载荷的要求。 2.5.2应最大限度的通用化和标准化，对基本尺寸相同或相近的 承应尽可能采用相同的球径、球数。 2.5.3保证保持架不超出端面，对D≤200mm的1、2、3系列轴承要考虑安 防尘盖与密封圈的位置。优化设计时轴承兜孔顶点至端面的距离a b应满足如下要求： D≥52～120 ，a b≥2 ；D≤50 ，a b≥1.50 D＞125～200，a b≥2.5。 2.5.4填球角ψ的合理性。大批生产并需自动装球的轴承ψ角宜取 186°左右，为了使z获得整数并控制ψ角，允许钢球中心径适当加大至最大不得大于P+0.03P。 2.6 实取填球角ψψ=2（z-1）sin-1 （Dw/P）

实取填球角ψ下限不得小于180°，上限应满足下列要求： 8、9、1系列ψ≤195°2系列ψ≤194° 3系列ψ≤193°4系列ψ≤192° 3套圈设计 3.1 内沟曲率半径Ri Ri≈0.515Dw 3.2 外沟曲率半径Re Re≈0.525Dw Ri、Re取值精度0.01，允差见表3 表3 Ri和Re公差（上偏差） 3.3 内滚道直径di di=P-Dw 3.4 外滚道直径De De=P+Dw di和De取值精度0.001，允差见表43 表4 di和De公差（±） 3.5 沟位置a a=a i=a e=B/2 a取值精度0.1，允差见表5

陶瓷轴承的优缺点

陶瓷轴承： 普通轴承钢AISI52100(GCr15)、不锈钢AISI440(9Cr18)、氮化硅(Si3N4)和氧化锆(ZrO2)四种轴承材料性能对照情况，陶瓷轴承作为一种重要的机械基础件，由于其具有金属轴承所无法比拟的优良性能，抗高温、超强度等在新材料世界一马当先。近十多年来，在国计民生的各个领域中得到了日益广泛的应用。 主要用途： 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，可广泛应用于航空、航天、航海、石油、化工、汽车、电子设备，冶金、电力、纺织、泵类、医疗器械、科研和国防军事等领域，是新材料应用的高科技产品。 陶瓷轴承的套圈及滚动体采用全陶瓷材料，有氧化锆（ZrO2）、氮化硅（Si3N4）、碳化硅（Sic）三种。保持器采用聚四氟乙烯、尼龙66，聚醚酰亚氨，氧化锆、氮化硅，不锈钢或特种航空铝制造，从而扩大陶瓷轴承的应用面。 应用领域： 医疗器械、低温工程、光学仪器、高速机床、高速电机、印刷机械、食品加工机械。 在航空航天、航海、核工业、石油、化工、轻纺工业、机械、冶金、电力、食品、机车、地铁、高速机床及科研国防军事技术等领域需要在高温、高速、深冷、易燃、易爆、强腐蚀、真空、电绝缘、无

磁、干摩擦等特殊工况下工作，陶瓷轴承不可或缺的替代作用正在被人们逐渐地认识。 随着加工技术的不断进步，工艺水平的日益提高，陶瓷轴承的成本不断下降，已经从过去只在一些高、精、尖领域小范围内应用，逐步推广到国民经济各个工业领域，产品市场价格也逐渐接近实用化，达到用户可接受的程度，陶瓷轴承大面积应用的浪潮已经涌来！

陶瓷球轴承NEW

陶瓷球轴承 陶瓷材料由于具有低密度，中等弹性模量，热膨胀系数小，硬度高，耐高温，耐腐蚀，无磁等优点，广泛应用于各种高精度、高转速机床，汽车、赛车、地铁、电机、航空发动机、石油化工机械、冶金机械等领域。 本公司生产,混合陶瓷轴承和全陶瓷轴承 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，抗磁电绝缘、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，316 304），陶瓷球可选用ZrO2，Si3N4，或SiC材料 满球全陶瓷轴承 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，从而提高其径向负荷能力，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。因该轴承内外圈具填球缺口，故不适合有较大轴向负荷场合应用。

氧化锆全陶瓷轴承ZrO2 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氧化锆全陶瓷在600℃时，强度、硬度几乎不变 ，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（GRPA66-25），特种工程塑料（PEEK，PI），不锈钢（AISI SUS316、SUS304），黄铜（Cu）等。 氮化硅全陶瓷轴承Si3N4 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GRPA66-25，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,氮化硅全陶瓷在800℃时，强度、硬度几乎不变。

主轴滚动轴承及其配置型式

1例： FAG高精系列主要以下几种： （1）双向推力角接触球轴承（主要用于支承机床精密主轴）接触角为60度，公差等级（精度）为SP级（特别精密级），一般选用FAG.L74V油脂。有2344XX 2347XX系列：如：2344 09.M.SP.CM/ CM表示机加工黄铜保持架。 （2）单列角接触球轴承（单列角接触中的通用结构常常成对使用），主要有：X型（面对面），D型（背对背），T型（串联）三种形式，其中较其它品牌特别的是：配置间隙的特别，有UO型与UA型。UA：X和O型布置中轴向游隙减小。UO：X和O型布置中轴向游隙为零。一般使用普通级，特别要求也可提供P5级，有铜保及玻璃纤维两种保持架。如：https://www.wendangku.net/doc/661443744.html,P UO https://www.wendangku.net/doc/661443744.html,P UA （3）单向推力角接触球系列。此为精密轴承。主要用于机床上的滚珠丝杆螺母组件。用于高速场合，接触角60度，一般选用FSG.L135V润滑脂，模压窗式玻璃标准保持架（TVP表示），单个及成对都可使用。有76020XX及76030XX系列如：https://www.wendangku.net/doc/661443744.html,P （4）主轴轴承,是一种特别设计的单列角接触球轴承，主要应用范围是要求导向精度高和转速高的机床主轴。有B70XX，B719XX，B72XX 后缀一般为CTP4 SUL或ETP4 SUL，其中C代表接触角15度，E代表25度，T代表树脂保持架，P4代表精度，UL代表自由组合。该系列中还有特别的，HSS70系列与HSS719型高速轴承及HCS70，HCS719型陶瓷混合轴承，该系列定货时，请具体咨询适用油脂为FAGL74V。 （5）用于机床主轴径向支承的圆柱滚子轴承，主要有：NN30XX系列及NNU49XX系列。如：NN3028ASK MSP A：内部结构改良，S：带油槽油孔，K：1/12锥度，M：铜保持架，SP精度为SP级，间隙为CINA非互换间隙。 例：FAG主轴轴承系列： B71900CTP4SUL-----B71948CTP4SUL B71900ETP4SUL-----B71948ETP4SUL B7000CTP4SUL------B7048CTP4SUL B7000ETP4SUL------B7048ETP4SUL B7200CTP4SUL------B7244CTP4SUL B7200ETP4SUL------B7244ETP4SUL NN3006ASKMSP---NN3096ASKMSP 7602012TVP------7602095TVP 7603020TVP------7603095TVP 234406MSP------234480MSP 234706MSP------234780MSP998-10-25 第三节主轴滚动轴承及其配置型式 常用轴承 滚动轴承 滑动轴承 滚动轴承优点 能在转速和载荷变化幅度很大的条件下稳定地工作; 能在无间隙,甚至在预紧的条件下工作; 摩擦系数小,有利于减少发热; 润滑容易,脂或油; 由轴承厂专门生产,可以外购. 滚动轴承缺点 滚动体数量有限,在旋转中径向刚度变化,同时引起振动 阻尼较低 径向尺寸较大 主轴轴承的选用对主轴组件的工作性能有很大的影响.

轴承的种类及用途

当其他机件在轴上彼此产生相对运动时，用来保持轴的中心位置及控制该运动的机件，就称之为轴承。 轴承的种类：角接触轴承、外球面轴承、球轴承、直线运动轴承、深沟球轴承、推力球轴承、滚子轴承、圆柱滚子轴承、单列圆柱滚子轴承、NN型和NNU型双列圆柱滚子轴承、FC、FCD、FCDP 型四列圆柱滚子轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、滚针轴承球面滚子轴承、推力滚子轴承、推力圆柱滚子轴承、推力圆锥滚子轴承、推力滚针轴承、推力球面滚子轴承、带座轴承、关节轴承、组合轴承、其他轴承、滑动轴承、轧机轴承。 角接触轴承：球与套圈公称接触角大于0°，而小于90°的滚动轴承。可同时承受径向负荷和轴向负荷。能在较高的转速下工作。接触角越大，轴向承载能力越高。高精度和高速轴承通常取15 度接触角。在轴向力作用下，接触角会增大。单列角接触球轴承只能承受一个方向的轴向负荷，在承受径向负荷时，将引起附加轴向力。并且只能限制轴或外壳在一个方向的轴向位移。若是成对双联安装，使一对轴承的外圈相对，即宽端面对宽端面，窄端面对窄端面。这样即可避免引起附加轴向力，而且可在两个方向使轴或外壳限制在轴向游隙范围内。 外球面轴承：有外球面和带锁紧件的宽内圈的向心滚动轴承。主要供简单的外壳使用。 直线运动轴承：两滚道在滚动方向上有相对直线运动的滚动轴承。 球轴承：滚动体是球的滚动轴承。 深沟球轴承：每个套圈均具有横截面大约为球的周长三分之一的连续沟型滚道的向心球轴承,适用于精密仪表、低噪音电机、汽车、摩托车及一般机械等，是机械工业中使用最为广泛的一类轴承。结构简易，使用维护方便。主要用来承受径向负荷、也可承受一定的轴向负荷，当轴承的径向游隙加大时，具有角接触球轴承的性能，可承受较大的轴向负荷。该类轴承摩擦系数小，极限转速高，尺寸范围与形式变化多样。坚实耐用，通用性强及低噪音运行，可在高速下运转和易于安装。单列深沟球轴承另有密封型设计，可以无须再润滑和无需保养。单列带装球缺口和双列球轴承，适用于重载工况。 推力球轴承：滚动体是球的推力滚动轴承。 滚子轴承：滚动体是滚子的滚动轴承。 圆柱滚子轴承：滚动体是圆柱滚子的向心滚动轴承,属分离型轴承，安装与拆卸非常方便。圆柱滚子轴承分为单列、双列和四列。 根据轴承装用滚动体的列数不同，圆柱滚子轴承可分为单列、双列和多列圆