铸铁轴承座
铁轴承座(Cast Iron Bearing Housing/Pedestal) 是机械行业中用于支撑和固定旋转轴(如电机轴、风机轴、输送带滚筒轴)的关键零部件。
它通常由轴承座本体、轴承盖、连接螺栓、油杯或油嘴等组成。由于其需要承受旋转产生的振动、载荷以及摩擦热,对材质和加工精度有特定要求。
以下是关于铸铁轴承座的详细技术解析:
一、 为什么选择铸铁?(材质特性)
虽然铸钢(如 ZG270-500)也能做轴承座,但在绝大多数通用机械中,铸铁是首选,原因如下:
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优良的减震性(吸震性):
- 这是铸铁最大的优势。旋转轴会产生震动,铸铁内部的片状石墨能有效吸收震动能量,防止震动传递到机架或基础上,保证设备运行平稳。
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良好的耐磨性:
- 轴承座内孔(或轴承与座孔接触面)在长期运行中会有微动磨损,铸铁的自润滑性能(石墨)能减少磨损。
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优异的铸造性能:
- 可以铸造出形状复杂的内腔(如油槽、油沟),且收缩率小,不易产生缩孔。
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易于切削加工:
- 轴承座通常有多个配合面(底面、内孔、螺栓孔),铸铁加工效率高,刀具损耗低。
二、 常用材质牌号
1. 灰铸铁 (Gray Cast Iron) —— 最常用
- 推荐牌号:HT200, HT250。
- 应用:普通电机、风机、水泵、输送带滚筒的轴承座。
- 特点:性价比高,减震效果最好。
2. 球墨铸铁 (Ductile Iron) —— 重载首选
- 推荐牌号:QT450-10, QT500-7。
- 应用:大型破碎机、重型减速机、造纸机、轧钢机的轴承座。
- 特点:强度和韧性远高于灰铸铁,能承受更大的冲击载荷,且不易开裂。
三、 常见结构形式
1. 剖分式轴承座 (Split Plummer Block)
- 结构:由上盖和底座两部分组成,中间用螺栓连接。
- 优点:安装和拆卸非常方便,不需要移动轴或联轴器。
- 缺点:加工面多,精度相对较低。
- 标准型号:通常按 ISO 标准分为 SN 系列(轻型)、SD 系列(中型)、SAF 系列(重型)。
2. 整体式轴承座 (Solid/Housed Unit)
- 结构:底座是一体的,轴承从侧面压入或从上方放入。
- 优点:结构紧凑,刚性好,精度高。
- 缺点:拆装麻烦,通常需要将轴从一端抽出。
- 应用:外球面轴承座(如 UCP 系列)、小型电机端盖。
四、 铸造与加工工艺要点
1. 铸造工艺
- 造型:通常采用树脂砂或消失模工艺。要求内腔清洁,无砂眼(砂眼会导致漏油)。
- 壁厚均匀性:尽量避免壁厚突变,防止产生缩松。轴承座的轴承孔部位通常较厚,是热节,需设置冒口补缩。
- 加强筋:为了提高刚性,通常会在底座下方或侧面设计加强筋,但要注意避免产生铸造死角。
2. 时效处理 (Aging) —— 必须做
- 轴承座在粗加工后,必须进行人工时效处理(500-550℃保温)。
- 原因:消除铸造内应力。如果不做,加工好的轴承孔在使用一段时间后会变形(椭圆或锥度),导致轴承发热、抱死。
3. 加工精度
- 底面与内孔的平行度 / 垂直度:这是核心指标。如果底面不平或内孔歪斜,轴承安装后会承受额外的力矩,导致寿命急剧缩短。
- 内孔光洁度:通常要求 Ra 1.6 或 Ra 0.8,以保证与轴承外圈紧密贴合。
五、 润滑与密封(轴承座的 “灵魂”)
轴承座不仅仅是个 “铁壳子”,其内部的润滑和密封设计决定了轴承的寿命。
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润滑方式:
- 脂润滑:通过油杯定期加注润滑脂。适用于低转速、间歇工作。
- 油浴润滑:轴承座内有油池,轴颈或甩油环将油带起。适用于高转速、连续工作(如大型风机)。
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密封形式:
- 毛毡密封:简单便宜,用于低速。
- 迷宫密封 (Labyrinth Seal):最常用。利用复杂的沟槽迷宫防止灰尘和水进入,防止油甩出。适用于粉尘大的环境(如水泥厂、矿山)。
- 骨架油封:密封效果好,但有摩擦损耗。
六、 常见故障与对策
| 故障 | 现象 | 原因 | 对策 |
|---|---|---|---|
| 轴承发热 | 温度超过 70℃ | 轴承座内孔变形(未时效);内孔不同心;缺油。 | 重新时效处理;精镗内孔;检查润滑。 |
| 漏油 | 润滑油泄漏 | 铸造有砂眼 / 气孔;密封件磨损;油位过高。 | 浸渗处理(补漏);更换密封圈;控制油位。 |
| 螺栓断裂 | 固定螺栓剪断 | 震动过大;螺栓强度不够;轴承座刚性不足。 | 改用球墨铸铁;增加底座接触面积;使用防松螺母。 |
| 磨损 | 轴承外圈转动 | 配合过松(跑外圈);内孔加工粗糙。 |
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