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立式轴承座:类型、代号与选型方法

“立式轴承座”这一名称涵盖两类产品。本文将解读 UCP 和 SNL 代号,说明各自对应的 ISO 标准,并根据实际载荷确定外球面轴承的尺寸。

铸铁立式轴承座单元:加宽内圈外球面轴承安装在顶部带注脂嘴的双螺栓立式轴承座中,这是采用外球面轴承的立式轴承座形式

同一张采购订单中的两个零件都可能被称为立式轴承座,但承载能力却可能相差一个数量级。一种是冲压或铸造轴承座,装有加宽内圈外球面轴承,通过两颗紧定螺钉锁紧在轴上;另一种是剖分式铸造轴承座,装有通过紧定套安装的调心滚子轴承,可原位拆修。两者遵循不同的尺寸标准,单凭名称无法判断是哪一种。

本指南先按各自的尺寸标准区分这两类产品,再解读两套代号体系,然后逐一说明真正决定使用寿命的四项选型要点:锁紧方式、实际允许的不对中程度、载荷与转速上限,以及固定端与浮动端配置。

要点

  • “立式轴承座”涵盖两大类产品。带座外球面轴承单元(UCP、SY、P2B)由符合 ISO 9628:2019 的加宽内圈外球面轴承与符合 ISO 3228:2013 的铸造或冲压轴承座组成。剖分式轴承座(SNL、SAF)则装有调心球轴承或调心滚子轴承,其轴承座外形尺寸符合 ISO 113:2010
  • 选型时真正要指定的是外球面轴承,而不是轴承座。轴承座决定安装几何尺寸;内部轴承决定基本额定动载荷、转速、游隙和寿命。
  • 调心只能补偿静态不对中,而且有条件限制。SKF 规定:无需补充润滑时允许 5°;需要补充润滑时允许 2°;带背面密封件时允许 1°。同时,SKF 明确指出,球轴承单元完全不能补偿动态不对中。
  • 锁紧方式决定轴承单元能否在换向工况下可靠运行,但极限转速并非由它决定,而是由密封设计决定。
  • 同一根轴上的两个轴承单元必须采用固定端与浮动端配置,否则轴的热伸长会转化为轴向载荷,施加到原本按径向载荷选型的轴承上。外球面轴承单元没有可直接订购的浮动端型号,因此必须通过缩短轴承间距或加工轴来解决。
  • 轴承座材料决定承载上限。铸铁和不锈钢轴承座在动载荷和静载荷下的承载能力均至少不低于内部外球面轴承,复合材料轴承座只达到其静态承载能力;冲压钢板轴承座则必须降额使用,其轴向载荷不得超过允许径向载荷的 20%。

什么是立式轴承座?

立式轴承座通过螺栓固定在与轴平行的底座上,用来支承轴。这个名称涵盖按照不同标准制造的两类产品。两者都由轴承座和轴承组成,都是由轴承承受载荷,轴承座只负责将其固定在正确位置。

有必要先厘清名称上的混淆,因为相关标准本身也采用了不同叫法。英国和 ISO 体系将这种部件称为“轴承座”(plummer block),因此 ISO 3228:2013 规定,该标准“适用于轴承座、法兰轴承座和滑块式轴承座”。北美产品目录则将同一种部件称为“立式轴承座”(pillow block)。这两个英文名称是同义词,因此,任何将两者列为不同产品的页面,都作出了标准中并不存在的区分。

真正有意义的区别在于结构。带座外球面轴承单元是一种已密封、预填润滑脂且用后整体更换的总成。剖分式轴承座则可以维护,无需拆下轴就能更换其中的轴承和密封件并换脂。选择哪一种,取决于载荷、转速和维护策略。

如果安装面垂直于轴,而不是位于轴的下方,就需要采用对应的法兰安装形式。我们的法兰轴承类型与代号指南介绍了 UCF 和 UCFL 系列,它们采用相同的外球面轴承,也遵循相同的标准。我们的带座轴承类型概览则说明了这两类产品在整个轴承体系中的位置。


带座外球面轴承单元与剖分式轴承座的区别

这两个系列主要有三点区别:所采用的尺寸标准、内部的轴承类型,以及是否可以维护。首先要选对系列,因为之后的每项决策都以此为基础。

带座外球面轴承单元剖分式轴承座
常见代号UCP, UKP, SY, SYJ, P, P2BSNL, SAF, SAW, SDAF
轴承标准ISO 9628:2019、ANSI/ABMA 15(公制与英制)、JIS B 1558轴承自身适用的标准
轴承座标准ISO 3228:2013、ANSI/ABMA 14、JIS B 1559ISO 113:2010 外形尺寸、JIS B 1551
轴承类型加宽内圈外球面轴承,外表面为球面调心球轴承或调心滚子轴承,通常安装在紧定套上
可维护性否,需整体更换单元是,可拆开上盖并更换轴承、密封件和润滑脂
轴上锁紧方式紧定螺钉、偏心锁紧环或同心锁紧环、紧定套紧定套,或配锁紧螺母的圆柱孔

其他同类页面几乎不会介绍各标准之间的对应关系,但这是确认比较对象是否属于同类产品的最快方法。ISO 9628:2019 规定了外球面轴承和偏心锁紧环的尺寸与几何特性。它还涵盖径向内部游隙,因此外球面轴承的游隙等级是标准化属性,而非由供应商自行决定。随后,ISO 3228:2013 规定与其配套的轴承座尺寸。

剖分式轴承座的标准体系则相反。ISO 113:2010 规定了双螺栓轴承座的外形尺寸,适用于 ISO 15 直径系列 0 至 3 的轴承。四螺栓轴承座涵盖系列 0、1 和 2。要注意该标准未作规定的内容:它没有涉及剖分结构、轴承座材料或密封件。因此,严谨的说法应是,SKF 的 SNL 剖分式轴承座在外形尺寸方面符合 ISO 113 对双螺栓轴承座的规定。SKF 还指出,这些轴承座“在尺寸上可与早期的 SE、SN、SNA 和 SNH 系列互换”(SKF)。如果写成“ISO 113 对剖分式轴承座进行了标准化”,就是言过其实。

一个小型一体式立式带座外球面轴承单元,旁边是一个较大的两件式剖分式轴承座;其上盖已从底座上抬起,展示了密封式带座外球面轴承单元所不具备的可维护剖分结构

在北美标准体系中,与之对应的是轴承座标准 ANSI/ABMA 14 和轴承标准 ANSI/ABMA 15。ABMA 14 涵盖“外表面为球面且内圈加宽的球轴承的外形尺寸和公差”,并明确包括“立式轴承座、法兰轴承座和滑块式单元轴承座”(ANSI/ABMA 14)。这份标准经常有两处被误传。其范围条款本身措辞宽泛:ABMA 14 的七张表均规定轴承座尺寸,轴承本身则归 ABMA 15。其次,它并非通常所说的纯英制标准。这七张表采用公制,英制尺寸和公差则列在附录 A 中。日本标准体系将同一范围分为三部分。JIS B 1558 规定外球面轴承,JIS B 1559 规定轴承座,JIS B 1557 则规定两者组合成的单元(JISC)。一种需要警惕的错误引用是把外球面轴承归给 B 1559,而实际上该标准规定的是轴承座。


如何解读立式轴承座代号?

解读代号可分三步:字母表示轴承座型式和锁紧方式,数字表示内径,后缀表示密封、材料或英制尺寸转换。掌握这个顺序后,市面上大多数带座轴承单元的代号都能一眼看懂。

逐位解读立式轴承座代号 UCP 208-24 和 SNL 518 解读立式轴承座代号 带座外球面轴承单元(上)与剖分式轴承座(下) UC P 2 08 -24 外球面轴承、加宽内圈、紧定螺钉 立式轴承座(F 表示法兰座) 直径系列 2 内径代号:08 x 5 = 40 mm 轴径 英制后缀以 1/16 in 为单位:24/16 in = 1 1/2 in,取代 40 mm 内径 SNL 5 18 剖分式轴承座系列;无前缀表示两个长圆形螺栓孔 轴承安装在紧定套上,直径系列 2 尺寸代号;SNL 后加 D 表示球墨铸铁 UCP 前缀遵循行业通用惯例,并非标准;SNL 按 SKF 规则解读

内径的计算方法最值得记住。对于 200 和 300 系列,末两位数字乘以 5,即为以毫米计的轴孔内径。因此,UCP208 适配 40 mm 轴,UCP210 适配 50 mm 轴。英制尺寸单元会在末尾带一个以 1/16 in 为单位的后缀,用它取代公制内径。UCP208-24 仍使用相同的 208 轴承座,但适配 24/16 in 的轴,即 1 1/2 in 或 38.1 mm。一旦混淆,拿到的单元虽能正确装上螺栓,却无法套到轴上。

SKF 自有的型号体系按字符位置定义,而不是按前缀定义,其中一个细节经常被误传。轴承座材料位于第 2 位,短横线表示灰铸铁,K 表示黑色复合材料,SS 表示不锈钢。那些看似材料代码的字符其实位于第 5 位,SKF 将这一字段称为外球面轴承,它同时表示锁紧方式和密封配置。TF 表示 YAR 2-2F 外球面轴承采用紧定螺钉锁紧,FM 表示 YET 2 外球面轴承采用偏心锁紧环,LF 表示 SKF ConCentra 同心锁紧(SKF)。如果把 FM 当作轴承座材料,就会同时误判轴承座和锁紧方式。

将 ×5 规则应用于常见的 200 系列立式轴承座,结果如下。孔径代码 04 及以上采用这一乘法规则;较小的代码不适用,因此表格从 204 开始。

型号孔径代码公制轴孔直径最接近的英制后缀(如有)
UCP2040420 mm-12,即 12/16 in = 3/4 in
UCP2050525 mm-16,即 1 in
UCP2060630 mm-18,即 1 1/8 in
UCP2070735 mm-20,即 1 1/4 in
UCP2080840 mm-24,即 1 1/2 in
UCP2101050 mm-32,即 2 in
UCP2121260 mm-36,即 2 1/4 in

公制列直接由孔径代码得出。英制列只是按十六分之一英寸换算后缀,因此它说明的是后缀的读取方式,并不保证某个制造商一定备有这一组合。订购前,应根据制造商自己的表格核实对应关系。

需要特别注意的是前缀。JIS B 1557 和 B 1558 规定了单元及其外球面轴承的尺寸,但从标准名称就能看出,它们只涉及尺寸;字母代号来自制造商惯例,并不是标准正文中可以查到的定义。UC 表示采用紧定螺钉锁紧的外球面轴承,UK 表示内孔与紧定套配合的外球面轴承,P 表示立式轴承座。除此以外,经销商目录中针对带螺纹孔的底座、加高中心高、冲压钢板底座和不锈钢组件所用的各种代码,都是各制造商特有的商业惯例,而且各家并不统一。上文 SKF 按位置定义的体系最能说明这一点:其中的 P 表示冲压钢板单元,与 UCP 产品条目中的 P 含义不同。可以放心解读 UCUK 和孔径数字,其他字母则应查阅实际采购产品所属制造商的目录。

剖分式轴承座采用的又是另一套命名规则。在 SNL 型号中,螺栓孔配置由前缀表示,轴承座材料代码紧跟在系列字母之后。第一个尺寸数字随后表明轴承采用圆柱孔,还是安装在紧定套上(SKF)。目录条目还包含第二个尺寸编号,例如 SKF 自己给出的 SNL 518-615,用于标识同一轴承座还能安装的另一种轴承直径系列。只搜索 SNL 518,可能根本找不到对应条目。

如需了解适用于各类轴承的孔径代码、系列编号和后缀背后的通用逻辑,请参阅我们的轴承型号解读指南


如何将轴承锁紧在轴上?

主要有五种锁紧方式,选择哪一种会决定轴承单元在载荷换向时的表现:紧定螺钉、偏心锁紧环、同心锁紧、紧定套和普通过盈配合。选择时应依据工作循环,而不是照搬上一套轴承单元采用的方式。

立式轴承座用外球面轴承的加宽内圈中,两枚内六角紧定螺钉以较小夹角安装;紧定螺钉锁紧方式通过两个接触点夹紧轴

UCP 系列带座外球面轴承单元通常采用紧定螺钉锁紧。加宽内圈中的两枚紧定螺钉咬住轴,这种结构成本低、紧凑且可重复使用。其局限在于接触区域:实际上只有两个点提供夹持力,因此螺钉会在轴上留下压痕,拆卸时还可能损伤轴。偏心锁紧环则与加宽内圈上配套的偏心台阶产生凸轮作用。安装时沿轴的旋转方向转动锁紧环使其锁紧,再用一枚紧定螺钉将锁紧环固定在轴上(SKF)。

不同厂商对正反转工况的指导意见并不一致,这一点值得如实说明,不能一概而论。SKF 认为,紧定螺钉式外球面轴承“适用于旋转方向恒定或交替变化的应用”。它将偏心锁紧环式轴承限定用于“旋转方向恒定的应用”(SKF)。Timken 对自家的小偏心距设计却给出相反说法,称 EC 系列“即使在正反转应用中,只要轴经过适当处理,也不应从轴上松脱”。它还给出了紧定螺钉布置的具体数据:“两个紧定螺钉呈 60 度布置”;双锁圈型外球面轴承的“固持力是单锁圈型号的两倍”(Timken)。是否适合正反转,应以具体产品为准,不能仅凭锁紧类别判断。

一个广为流传的说法需要纠正:锁紧方式并不决定轴承单元的极限转速。SKF 明确指出,对带座球轴承单元而言,极限转速“由密封设计决定”。它将紧定螺钉式和偏心锁紧环式归为一类,并指出两者还会受到轴公差的影响(SKF)。产品目录中的数据也印证了这一点。在 SY 系列 15 至 60 mm 的每一种孔径规格中,紧定螺钉型和偏心锁紧环型的极限转速都相同。相比之下,SY 40 TF 的极限转速为 4,800 r/min,SY 40 TR 为 2,800 r/min。在孔径和基本额定动载荷相同的情况下,前者的极限转速接近后者的两倍。产品目录的后缀表注明,两者均为紧定螺钉式外球面轴承,区别仅在密封系列(SKF)。因此,转速差异来自密封,而不是锁紧方式。

锁紧方式在高速运行中真正影响的是振动和运转品质。SKF 建议,对于转速“接近但仍低于极限转速”的应用,或“要求低振动或低噪声运行”的应用,采用同心锁紧。它列出的方案包括 ConCentra、紧定套和标准内圈。


立式轴承座能补偿多大的不对中角?

实际值远低于这类产品给人的印象,而且只能在安装时补偿。外球面轴承与轴承座之间的球面座使单元在用螺栓固定时能够倾斜,从而补偿初始不对中。但它无法随运行中发生挠曲的轴一起偏转。

不同带座轴承单元类型及限制部件的允许静态不对中角 允许静态不对中角 单位:度,仅限静态 | 来源:SKF 产品数据、PUB BU/P2 06112/1 EN;Timken 10785 球轴承单元,无需补充润滑 5.0 球轴承单元,需补充润滑 2.0 球轴承单元,DFH 后密封 1.0 调心滚子轴承 1.5 SNL 密封,轴径不超过 100 mm 1.0 SNL 密封,轴径超过 100 mm 0.5 0 1 2 3 4 5 SKF 不允许球轴承单元存在动态不对中;调心滚子轴承单元仅允许零点几度。

对于球轴承单元,SKF 给出的允许不对中角会因单元的密封和维护方式而逐级降低。无需补充润滑时为 5°,需要补充润滑时为 2°,配有 DFH 后密封的单元为 1°。同一页面还明确指出:“球轴承单元无法承受动态不对中。”页面还指出,冲压钢板轴承座的螺栓完全拧紧后便完全无法补偿不对中,除非安装橡胶座圈(SKF)。

换成带座调心滚子轴承,在轻载至正常载荷下,允许静态不对中角为 1.5°。SKF 警告,动态不对中“可能引起额外滑动,使允许不对中角降至零点几度”(SKF)。

Timken 同样给出 1.5°,但在最关键的问题上与 SKF 不同。它完全不区分静态和动态:该数值适用于“静态、摆动或动态载荷条件”,并且“带座轴承在这些指导范围内处于不对中状态时,其寿命性能不会降低”(Timken)。因此,对于带座调心滚子轴承,“只能静态补偿”是厂商立场,而不是这一轴承类型的固有属性。与正反转工况一样,应以所购产品的限定条件为准,不能只看产品类别。

剖分式轴承座有一个容易被忽视的限制:通常最先达到极限的是密封件,而不是轴承。SKF 的 SNL 不对中页面完全没有给出轴承的允许值,只提示不对中“可能受到轴承座密封件的限制”,并要求同时核查两者(SKF)。相关数值反而列在密封件资料中。四唇式 TSN..L 密封结构在轴径不超过 100 mm 时允许约 1°,超过 100 mm 时约为 0.5°。V 形密封圈 TSN..A 的允许值从轴径 50 mm 时的约 1.5°,逐步降至轴径 150 mm 及以上时的 1°(SKF)。如果选用容许不对中角较大的轴承,却配上容许角很小的密封件,那么买来的调心能力根本无法利用。

这种调心机构还要付出一项厂家不会宣传的代价。实现调心的球面座是钢与铸铁之间的滑动接触,而不是滚动接触,因此应将其视为潜在的磨损和微动磨损路径;同时要注意,厂家公布的每一个允许角度都是安装补偿量,并非工作额定值。重载工况下若确实存在持续不对中,应选用专为此类工况设计的轴承,而不是依靠能够倾斜的轴承座。我们的轴挠曲工况下的调心滚子轴承指南说明了二者的适用分界。


立式轴承座的载荷和转速上限是多少?

外球面轴承按 ISO 281 评定,轴承座则需单独校核,因为使用承载能力较低的轴承座材料时,先失效的往往是轴承座。随着内径增大,基本额定动载荷与转速的变化方向相反,取舍关系也因此一目了然。

SKF SY TF 立式轴承座单元系列的基本额定动载荷和极限转速随轴径的变化 基本额定动载荷上升,极限转速下降:SKF SY..TF 系列 铸铁立式轴承座单元,紧定螺钉锁紧,轴径 20~60 mm 0 20 40 60 0 3k 6k 9k 20 25 30 35 40 45 50 55 60 轴径,mm 基本额定动载荷 C,kN 极限转速,r/min 极限转速按轴公差 h6 给出。来源:SKF PUB BU/P1 13728 EN,2013 年 6 月,表 3.2。

外球面轴承本质上是一种普通滚动轴承,因此其寿命遵循 ISO 281:2007。ISO 已将该标准列为拟由 ISO/DIS 281 替代。ISO 281 将 L10 称为基本额定寿命,即可靠度为 90% 时的寿命,也就是说,一组相同轴承中预计有 90% 能够达到或超过这一寿命。对于外球面轴承,关系式为 L10 = (C/P)³。C 值应取自该单元自身的参数表,而不是孔径相近的单体轴承,因为加宽内圈及其与轴承座孔的配合改变了总成结构。在 SY..TF 系列中,轴径从 20 mm 增至 60 mm 时,C 从 12.7 kN 增至 52.7 kN,而极限转速则从 8,500 r/min 降至 3,400 r/min(SKF)。

这些转速值背后还有一个轴配合条件,也明确了此类产品资料中通常说得含糊的一点。SKF 将 h6 作为轴公差的基准。对于 h6 以外的任何公差,SKF 要求查阅修正表并比较数值:“较低的数值就是允许转速”(SKF)。因此,若使用普通公差棒料而不是磨削至配合公差的轴,实际允许转速可能低于产品目录所标示的数值。

轴承座需要单独核算,长期贴在此类产品上的“低扭矩、轻载”标签,事实证明只说对了一半。SKF 指出,铸铁或不锈钢立式轴承座“至少能承受与其配装的外球面轴承相同的动载荷和静载荷”,这两种材料也能承受峰值载荷或变化的轴向载荷。较轻的材料则附带限制。复合材料轴承座“至少能承受”与外球面轴承相同的静载荷,但 SKF 并未声称其动态承载能力也相同。冲压钢板轴承座则必须直接降额:其“承载能力低于适用的外球面轴承”,而且对于这类轴承座,“轴向载荷不应超过允许径向载荷的 20%”(SKF)。因此,是否降额取决于轴承座材料,而不是整个产品类别;三种符合 ISO 标准的材料中有两种附带承载限制,并非只有最便宜的一种。

同一页面还列出一项很容易忽略、用错后代价很高的约束。当轴承座上的载荷作用角介于 55° 和 120° 之间时,载荷不再把轴承座压向其底座。SKF 因此要求沿载荷方向安装挡块,或者对于铸铁轴承座,使用定位销将轴承座固定在支承面上。在确定规格前,如需先分解载荷分量,请参阅我们的轴向载荷与径向载荷指南;若要了解 C 和 C₀ 各自对应的额定载荷,请参阅基本额定动载荷与基本额定静载荷


轴承座材料、密封件和温度极限

除复合材料外,对所有轴承座材料而言,限制工作温度的并不是轴承座,而是密封件、保持架或润滑脂。这一事实决定了,大多数材料选择的重点不应放在温度上,而应放在耐腐蚀性、载荷和可维护性上。

轴承座材料选择理由注意事项
灰铸铁默认选择:以较低成本兼顾刚度和减振性,也是唯一标配注脂嘴的材料受冲击时容易脆裂,冲洗环境下易腐蚀
复合材料(玻璃纤维增强 PA6)食品生产线和冲洗作业线需要轻量化和耐腐蚀性时唯一会限制单元工作温度的材料;承载能力仅在静载荷下与外球面轴承相当;通常免补充润滑
冲压钢板载荷和转速有限的简单工况,成本最低承载能力需降额,轴向上限为 20%,一旦用螺栓固定便无法补偿不对中
不锈钢同时要求耐腐蚀性和强度的卫生工况成本较高,而且没有注脂嘴,无法补充润滑
铸钢或球墨铸铁需要更高强度的剖分式轴承座相比灰铸铁,未公布量化的强度增幅

SKF 将复合材料轴承座的工作温度范围规定为 −20 至 +80 °C,仅允许短时间承受 100 °C。SKF 明确指出:“其他轴承座材料不会限制单元的允许工作温度。”对于金属轴承座单元,温度上限转而由轴承自身的零部件决定:NBR 密封件的额定温度范围为 −30 至 +100 °C;大多数外球面轴承使用的玻璃纤维增强 PA66 保持架也有自身的温度极限,钢保持架则是不会限制单元温度的例外(SKF)。

补充润滑又会以不同于温度限制的方式划分材料。只有铸铁轴承座标配注脂嘴。复合材料和不锈钢轴承座出厂时不带注脂嘴,因此无法补充润滑;冲压钢板轴承座同样没有补充润滑结构(SKFSKF)。复合材料也有可补充润滑的指定变型,但这是需要专门订购的例外。表面上是在选材料,实质上是在决定维护方式;这也解释了为什么为耐受冲洗腐蚀而选用的不锈钢单元,最后可能是一件终身密封部件。

有一点需要明确说明:没有任何权威一手资料公布过同尺寸铸钢轴承座比灰铸铁轴承座强多少的量化数据。制造商只说需要更高强度时应选铸钢,但仅止于定性描述。任何给出具体比值的说法都是凭空编造。

由于这类单元的转速和温度都受密封件制约,密封件选型理应得到通常只给予轴承选型的重视。我们的密封轴承与带防尘盖轴承对比指南介绍了接触式密封唇和非接触式方案,以及各自在摩擦方面的代价。


安装、补充润滑,以及固定端与浮动端配置

同一根轴上的两个立式轴承座必须一端固定、另一端能自由伸长,否则轴的热膨胀会不断转化为轴向载荷,直至某个部件失效。两类产品实现浮动端的方式不同,而对于外球面轴承单元,这并不是可以直接订购的配置。我们在 2026-08-30 查看了“pillow block bearing”排名前六的自然搜索结果,包括经销商分类页、电商平台商品页和百科条目,发现没有一个页面在正文中介绍固定端与浮动端配置,因此这是这组页面中最大的内容缺口。

原理很简单。轴的运行温度高于机架时,会沿长度方向伸长。如果两端轴承座都将轴沿轴向固定,这部分热伸长便无处释放,最终转化为作用在两个按径向载荷工况选用的轴承上的轴向载荷。对于剖分式轴承座,解决办法很常规:将靠近驱动装置或推力载荷作用位置的单元设为固定端,另一端采用可在座孔内轴向移动的轴承;这种选择会体现在型号和密封配置中。

外球面轴承单元才是容易踩坑的情况,因为没有可直接订购的浮动端变型。SKF 明确指出,其球轴承单元“设计用作定位支承”,并且“不用于吸收轴相对于轴承座的轴向位移”,内部游隙只能吸收极小的位移。SKF 提供了三种解决办法,但都不是更换零件型号。第一,缩短两个轴承位置之间的距离,“以免轴的热膨胀产生过大的轴向载荷”。第二,对于较小的位移,让轴承单元由具有弹性的周边结构支承。第三,仅在低速、轻载工况下,在非定位端的轴上加工一条或两条槽;采用两条槽时夹角为 120° 或 62°,再让符合 ISO 4028 的柱端紧定螺钉嵌入槽中,并用螺母和锁紧垫圈固定(SKF)。最后一种属于轴加工要求,应标在工程图上,而不是写进采购订单。

轴的配合必须明确选定,不能凭经验假定,而公开资料在这一点上互有矛盾。唯一可作为明确依据的公差等级,是 SKF 在极限转速数据中采用的 h6,它表明产品目录中的性能数据以何种配合为前提。不过,h6 并不是紧定螺钉锁紧式外球面轴承的轴颈安装配合规范。具体单元的轴配合应查阅制造商提供的安装表;对于网上笼统给出的任何单一过盈量,如果无法指出其来源表格,都应视为没有可靠出处。

补充润滑同样不能简单给出一个答案,因为没有任何制造商公布适用于所有工况的统一间隔。任何“每 N 小时加注一次润滑脂”的数值都没有依据。真正可用的是确定间隔的方法。SKF 将补充润滑间隔 tf 定义为润滑脂劣化导致失效的概率达到 1% 时所对应的时间,也就是 L1 润滑脂寿命。SKF 还指出:“L10 润滑脂寿命也可通过将补充润滑间隔(L1 润滑脂寿命)乘以系数 2.7 进行估算。”参考工况为:在清洁环境中,内圈在水平轴上旋转,温度为 70 °C。根据实际载荷、转速和温度,从制造商图表中查取间隔;立轴应将该间隔减半,工作温度每比 70 °C 的参考温度高 15 °C,再减半一次(SKF)。

是否需要补充润滑,则由另一条更低的温度门槛决定。SKF 列出了补充润滑能够延长带座轴承单元使用寿命的工况:湿度高或污染严重、正常或重载、高振动,以及长期高速运行或“温度高于 55 °C”(SKF)。这两个温度数值用途不同:55 °C 是开始制定补充润滑计划的门槛,70 °C 则是计算间隔时采用的参考温度。

至少对于剖分式轴承座,加脂量比补充润滑间隔更容易确定。SKF 根据计划采用的补充润滑路径规定初始装脂量:日后从轴承侧面补充润滑时,润滑脂应填充轴承座自由空间的 40%;日后通过环形槽和外圈油孔供脂时,则填充 20%。无论采用哪种方式,轴承本身的自由空间都应完全填满(SKF)。这些比例不是每次维护时的补脂量,后者另列在 SKF《通用轴承目录》中,因此不能把 40% 理解为下次维护时要泵入的量。将任何轴承座完全填满润滑脂,都会使运行温度升高,而不是降低。

安装步骤本身并不复杂。先检查安装面的平面度,避免拧紧螺栓时使轴承座扭曲;再按对角交叉顺序均匀拧紧螺栓,最后再将轴承锁紧到轴上。沿轴的旋转方向转动偏心锁紧环,使其锁紧;均匀地将紧定螺钉拧至规定扭矩,并在启动电机前用手转动轴,确认其转动自如。日后若发生失效,可根据损伤外观判断原因类别。ISO 15243:2017 规定了使用过程中的失效模式;我们的轴承失效分析轴承润滑指南介绍了具体诊断方法。

扭矩扳手按对角交叉顺序拧紧将立式轴承座固定在底座上的地脚螺栓;这一步可确保轴承座平整就位,然后再将轴承锁紧到轴上

最后还有一项容易忽略、但可明确指定的参数。ISO 9628 在规定外球面轴承尺寸的同时,也规定了径向内部游隙,因此带座轴承单元的游隙应作为选型参数明确确定,不能到货什么就用什么。这一点在单元高温运行时尤其重要。我们的径向内部游隙等级指南介绍了如何选择。


常见问题

Pillow block 和 plummer block 有什么区别?

从术语上说,没有区别。两者是同一种部件,只是北美通常称为“立式轴承座”,英国或 ISO 体系通常称为“轴承座”。正因如此,美国目录中列为“立式轴承座”的部件,在 ISO 3228 和 ISO 113 中都称为“轴承座”。真正具有工程意义的,是带座外球面轴承单元与剖分式轴承座之间的区别。

立式轴承座能承受多大载荷?

从具体单元的参数表中查出基本额定动载荷 C,并按照 ISO 281 计算外球面轴承的 L10 = (C/P)³。作为参考,SKF 的 SY..TF 铸铁单元在轴径 20 mm 时为 12.7 kN,在轴径 60 mm 时为 52.7 kN。随后还需单独校核轴承座:铸铁和不锈钢轴承座的承载能力至少与外球面轴承相当,复合材料轴承座仅在静载荷下与之相当;冲压钢板轴承座则必须直接降额,轴向载荷不得超过允许径向载荷的 20%。

UCP 表示什么?它与 UCF 有何不同?

两者均采用“UC”外球面轴承,即带紧定螺钉的加宽内圈球轴承。后续字母表示座体形式:P 表示立式轴承座,用螺栓固定在与轴平行的底座上;F 表示方形法兰座,用螺栓固定在与轴垂直的安装面上。数字表示内径,末两位乘以 5 即为毫米数,因此 UCP208 适用于 40 mm 轴径。若型号末尾带有以 1/16 英寸为单位的后缀,则内径改由该后缀表示。

立式轴承座可以用于正反转工况吗?

可以,但必须选对锁紧方式,而且应核查具体产品,不能只看产品类别。SKF 规定,紧定螺钉锁紧型外球面轴承既适用于旋转方向恒定的工况,也适用于旋转方向交变的工况,而偏心锁紧环仅限旋转方向恒定的工况;Timken 则表示,其采用较小偏心量设计的 EC 系列在正反转工况下仍能保持锁紧。对于特别严苛的工况,或要求低噪声运行时,SKF 建议改用同心锁紧方式,例如 ConCentra、紧定套或标准内圈。

立式轴承座应多久补充一次润滑脂?

没有适用于所有情况的统一周期,任何固定小时数都缺乏依据。应采用制造商规定的补充润滑间隔 tf,该间隔表示在 1% 失效概率下的润滑脂寿命,基准条件为水平轴、70 °C。对于垂直轴,应将该间隔减半;温度每高于 70 °C 达 15 °C,再减半一次。是否需要补充润滑则是另一个问题:SKF 指出,在污染严重或湿度高、正常至重载、高振动,或长期在 55 °C 以上运行时,补充润滑有助于延长寿命。只有铸铁轴承座标配注脂嘴;复合材料、不锈钢和冲压钢板单元出厂时均不带注脂嘴。


结论

立式轴承座的选型归结为以下五点,请按顺序判断:

  • 先根据标准判定产品类别。 同时符合 ISO 9628 和 ISO 3228 的是带座外球面轴承单元;采用 ISO 113 外形尺寸的是剖分式轴承座。
  • 先看字母,再解读数字。 前缀表示轴承座型式和锁紧方式,数字表示内径;英制后缀表示以英制内径取代公制内径,并不是在公制内径上叠加。
  • 根据旋转方向选择锁紧方式,并查阅具体制造商针对反转工况的指导,不要套用该产品类别的一般说明。
  • 除非制造商另有说明,否则应将调心能力视为静态安装补偿。 SKF 的 5°、2° 和 1° 表示安装时可补偿的偏差,Timken 则将其 1.5° 同样用于动态工况;对于剖分式轴承座,密封件可能会将这一数值限制在 0.5°。
  • 轴承座和内部轴承都要核查。 复合材料轴承座只达到外球面轴承的静态承载能力,冲压钢板结构则必须直接降额;载荷角在 55° 至 120° 之间时,需要设置挡块或定位销。

ANDE Bearing 制造的是单元内部的轴承,而不是轴承座;真正决定基本额定动载荷、游隙和寿命的是轴承本身。其中包括符合外球面轴承要求的深沟球轴承、用于应对实际不对中的调心球轴承,以及剖分式轴承座需要承受强冲击载荷时所用的调心滚子轴承。请将载荷、转速和轴公差发送给我们的工程团队,我们会按照相应标准为您完成选型。

关于作者

Jeff LiANDE Bearing 撰写有关轴承工程和全球采购的文章。他直接与汽车、重工业和可再生能源行业的 OEM 及售后市场买家合作。欢迎通过 LinkedIn 与他联系。

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参考资料

  1. ISO 3228:2013 — 滚动轴承:外球面轴承用铸造座和冲压座。轴承座、法兰座和滑块座的外形尺寸及公差。(访问日期 )
  2. ISO 9628:2019 — 滚动轴承:外球面轴承和偏心锁紧环。产品几何技术规范(GPS)及公差值,包括径向内部游隙。(访问日期 )
  3. ISO 113:2010 — 滚动轴承:轴承座。双螺栓和四螺栓轴承座的外形尺寸。(访问日期 )
  4. ISO 281:2007 — 滚动轴承:基本额定动载荷和额定寿命。规定基本额定寿命 L10 及 L10 = (C/P)ᵖ 关系式;ISO 标注该标准预计将由 ISO/DIS 281 取代。(访问日期 )
  5. ISO 15243:2017 — 滚动轴承:损伤与失效。服役中所见失效模式的术语、特征和原因。(访问日期 )
  6. ANSI/ABMA 14 — 外球面轴承用轴承座:立式轴承座、法兰式轴承座和滑块式轴承座的外形尺寸及公差,轴承侧配套标准为 ANSI/ABMA 15。(访问日期 )
  7. JISC / JQA — JIS 标志认证范围,清单 B:B 1551 轴承座,B 1557 带座外球面轴承单元,B 1558 外球面轴承和偏心锁紧环,B 1559 外球面轴承用铸造座和冲压座。(访问日期 )
  8. SKF — 立式带座球轴承单元,代号系统:逐位解读轴承座类型、轴承座材料和内装外球面轴承。(访问日期 )
  9. SKF — 外球面轴承,设计和变型:锁紧方式及其对恒定旋向或交变旋向的适用性。(访问日期 )
  10. SKF — 立式带座球轴承单元,允许转速:极限转速由密封设计决定,轴公差偏离 h6 时需进行修正。(访问日期 )
  11. SKF — 立式带座球轴承单元,载荷:不同材料轴承座的承载能力、冲压钢板轴承座的轴向载荷极限,以及载荷角为 55° 至 120° 时的注意事项。(访问日期 )
  12. SKF — 立式带座球轴承单元,允许不对中角:按补充润滑和密封配置,静态允许不对中角分别为 5°、2° 和 1°,且不具备动态不对中能力。(访问日期 )
  13. SKF — 带座滚子轴承单元,立式单元,允许不对中角:轻载至正常载荷下静态为 1.5°,动态时降至零点几度。(访问日期 )
  14. SKF — SNL 2、3、5 和 6 系列剖分式轴承座,标准轴承座设计:外形尺寸符合 ISO 113,并可与早期 SE、SN、SNA 和 SNH 系列互换。(访问日期 )
  15. SKF — SNL 剖分式轴承座,允许不对中角:通常由轴承座密封件而非轴承本身决定极限。(访问日期 )
  16. SKF — SNL 剖分式轴承座,代号系统:SNL 代号中的螺栓孔前缀、系列、轴承座材料和尺寸要素。(访问日期 )
  17. SKF — SNL 轴承座,PUB BU/P2 06112/1 EN (April 2010):按密封类型和轴径确定的允许不对中角,以及轴承座润滑脂填充量。(访问日期 )
  18. SKF — 符合 ISO 标准的立式带座球轴承单元:铸铁、复合材料和冲压钢板轴承座设计及其补充润滑特性。(访问日期 )
  19. SKF — 立式带座球轴承单元,温度极限:带座轴承单元的轴承座、密封件和端盖材料的温度限制。(访问日期 )
  20. SKF — 润滑脂寿命和补充润滑:补充润滑间隔 tf 取为 L1 润滑脂寿命,参考条件为 70 °C,以及换算到 L10 润滑脂寿命时采用的 ×2.7 系数。(访问日期 )
  21. SKF — 立式带座球轴承单元,润滑:补充润滑能够延长使用寿命的适用工况,以及哪些轴承座材料带有注脂嘴。(访问日期 )
  22. SKF — 立式带座球轴承单元,定位端与非定位端支承:球轴承单元用作定位支承,以及吸收轴向位移的三种方法。(访问日期 )
  23. SKF — Y 轴承和 Y 轴承单元,PUB BU/P1 13728 EN (June 2013):表 3.2 和 3.3 所列 SY..TF 立式单元系列的基本额定动载荷和极限转速。(访问日期 )
  24. Timken — 整体式带座调心滚子轴承,订货号 10785 (2026):不同锁紧方式的夹持力和允许不对中角。(访问日期 )

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