任务三 带轮架装配
滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。机械装配工作中，滚动轴承装配是一项非常基础的工作。通过典型装配案例，初步学会装配工艺分析及制定装配流程，根据装配流程进行滚动轴承的装配，要求会选择和熟练使用滚动轴承的装配工具，装配完成的滚动轴承应能达到图样上的尺寸精度要求。
任务引入
按图3-1所示的技术要求，制定装配工艺，并填写在表3-1中；规范完成该项目装配任务。任务装配完成后，要求滚动轴承装配合理，位置精度符合图样要求。
图3-1 带轮架装配实物及图样
续图3-1
表3-1 工序卡
工艺分析
带轮架装配如图3-1所示，装配工艺具体分析如下。
（1）带轮架由箱体、轴、圆柱滚子轴承、滚珠轴承、V形带轮等组成。首先安装壳体的分组件，再安装轴分组件。将轴分组件装配到壳体分组件内。
（2）带轮装于轴头，利用键进行周向定位，利用轴肩与端盖进行轴向定位；
（3）用圆柱滚子轴承与滚珠轴承来支持、引导并限制传动轴在箱体内的运动；
（4）装配时要检查安装轴与孔的尺寸精度，看其是否达到装配的要求；
（5）在安装滚动轴承时，通常在滚动轴承内加注润滑脂以进行润滑，且滚动轴承两边需留有一定的空间以容纳从滚动轴承中飞溅出来的油脂。有时为了密封的需要，也在滚动轴承的两边空间中加注润滑脂，但只能允许填其空间的一半。如果填入的油脂太多，将会由于温度的升高而使润滑脂过早地失去作用。
任务实施
1.装配前准备
1）工、量具准备
带轮架装配所需要的工、量具如表3-2所示。
表3-2 带轮架装配工、量具清单
续表
2）轴承装配前的检查
按图样要求检查与滚动轴承相配的零件，如轴颈、箱体孔、端盖等零部件的表面尺寸是否符合图样要求，是否有凹陷、毛刺、锈蚀和固体微粒等。并用汽油或煤油清洗，仔细擦净，然后涂上一层薄薄的油，然后按5S要求进行分区摆放，做好相应的防护措施。
2.装配要求
按装配图样进行装配，并按装配要求调整相应的装配件，达到图样所示的位置精度、尺寸精度等要求。带架轮装配步骤如下。
（1）壳体分组件的安装，安装套筒和圆柱滚子轴承外圈，用孔用弹性挡圈固定轴承外圈；
（2）轴分组件的安装，将圆柱滚子轴承内圈压入轴上，将滚珠轴承压入轴上，分别用轴用弹性挡圈和孔用弹性挡圈固定两轴承；
（3）装配套筒时，将定位套筒仔细装配好；
（4）装配轴承盖时，用螺钉紧固轴承盖，并用内六角扳手使其固定；
（5）装配键和装配带轮时，将键涂油并压入键槽内，将带轮压入轴上与轴肩接触。
3.装配注意事项
装配过程中，应规范操作，正确使用工、量具，并严格执行5S要求。带架轮装配注意事项如下：
（1）按图样要求检查与滚动轴承相配的零件是否有凹陷、毛刺、锈蚀和固体微粒等，并用汽油或煤油清洗，仔细擦净，然后涂上一层薄薄的油；
（2）在滚动轴承装配操作开始前，才能将全新的滚动轴承从包装盒中取出，尽可能使它们不受灰尘污染；
（3）需用专用轴承工具进行安装；
（4）装配环境中不得有小的金属微粒、锯屑、沙子等；最好在无尘室中装配滚动轴承。
4.装配质量检测与任务评价
1）装配质量检测
带轮架装配完成，其质量检测配分情况如表3-3所示。
表3-3 带轮架质量检测表
2）任务评价
完成装配任务，综合评价如表3-4所示。
表3-4 装配任务综合评价表
续表
知识链接
滚动轴承是一种精密部件，认真做好装配前的准备工作，对保证装配质量和提高装配效率是十分重要的。
1.滚动轴承装配方法的选择
滚动轴承的装配方法应根据滚动轴承装配方式、尺寸大小及滚动轴承的配合性质来确定。
1）滚动轴承的装配形式
根据滚动轴承与轴颈的结构，通常有如下四种滚动轴承的装配形式。
（1）滚动轴承直接装在圆柱轴颈上，如图3-2（a）所示，这是圆柱孔滚动轴承的常见装配形式。
（2）滚动轴承直接装在圆锥轴颈上，如图3-2（b）所示，这类装配形式适用于轴颈和轴承孔均为圆锥形的场合。
（3）滚动轴承装在紧定套上，如图3-2（c）所示。
（4）滚动轴承装在退卸套上，如图3-2（d）所示。
后两种装配形式适用于滚动轴承为圆锥孔，而轴颈为圆柱孔的场合。
2）滚动轴承的尺寸
根据滚动轴承内孔的尺寸，可将滚动轴承分为如下三类。
（1）小滚动轴承：孔径小于80mm的滚动轴承。
（2）中等滚动轴承：孔径大于80mm、小于200mm的滚动轴承。
（3）大型滚动轴承：孔径大于200mm的滚动轴承。
3）滚动轴承的装配方法
根据滚动轴承装配方式、尺寸大小及其配合的性质，通常有机械装配法、液压装配法、压油装配法、温差装配法四种装配方法。
图3-2 滚动轴承的装配方式
2.圆柱孔滚动轴承的装配
1）滚动轴承装配的基本原则
（1）装配滚动轴承时，不得直接敲击滚动轴承内外圈、保持架和滚动体；否则，会破坏滚动轴承的精度，降低滚动轴承的使用寿命。
（2）装配的压力应直接加在待配合的套圈端面上，绝不能通过滚动体传递压力。如图3-3所示，图3-3（a）与图3-3（b）所示的均为使装配压力通过滚动体传递载荷，从而使滚动轴承变形，故为错误的装配施力方法。而图3-3（c）和图3-3（d）所示的为装配力直接作用在需装配的套圈上，从而保证滚动轴承的精度，故为正确的装配方法。
2）轴承座圈的安装顺序
（1）对于不可分离型滚动轴承（如深沟球轴承等），应按座圈配合松紧程度决定其安装顺序。当内圈与轴颈为配合紧密的过盈配合、外圈与壳体孔为配合较松的过渡配合时，应先将滚动轴承装在轴上，压装时，将套筒垫在滚动轴承内圈上，如图3-4（a）所示，然后连同轴一起装入壳体孔中。当滚动轴承外圈与壳体孔为过盈配合时，应将滚动轴承先压入壳体孔中，如图3-4（b）所示，这时，所用套筒的外径应略小于壳体孔直径。当滚动轴承内圈与轴、外圈与壳体孔都是过盈配合时，应把滚动轴承同时压在轴上和壳体孔中，如图3-4（c）所示，这种套筒的端面具有同时压紧滚动轴承内外圈的圆环。
（2）对于分离型滚动轴承（如圆锥滚子轴承），由于外圈可以自由脱开，装配时内圈和滚动体一起装在轴上，外圈装在壳体孔内，然后再调整它们的游隙。
图3-3 滚动轴承的装配压力与套圈的关系
图3-4 滚动轴承套圈的装配顺序
3）滚动轴承套圈的压入方法
（1）套筒压入法：这种方法仅适用于装配小滚动轴承。其配合过盈量较小，常用工具为冲击套筒与手锤，以保证滚动轴承套圈在压入时均匀敲入，如图3-5所示。
（2）压力机械压入法：这种方法仅适用于装配中等滚动轴承。其配合过盈较大时，常用杠杆齿条式或螺旋式压力机，如图3-6所示；若压力不能满足，还可以采用液压机压装滚动轴承，但均必须对轴或安装滚动轴承的壳体提供一个可靠的支承。
图3-5 套筒压入法
（3）温差法装配：这种方法一般适用于大型滚动轴承。随着滚动轴承尺寸的增大，其配合过盈量也增大，其所需装配力也随之增大，因此，可以将滚动轴承加热，然后与常温轴配合。滚动轴承和轴颈之间的温差取决于配合过盈量的大小和滚动轴承尺寸。当滚动轴承温度高于轴颈温度80～90℃时就可以安装了。一般滚动轴承的最高加热温度为110℃，不能将滚动轴承加热至125℃及以上，因为这将会引起轴承材料性能的变化。更不得利用明火对滚动轴承进行加热，如图3-7所示。因为这样会导致滚动轴承材料中产生应力而变形，从而破坏滚动轴承的精度。
图3-6 杠杆齿条式压力机压入滚动轴承
安装时，应戴干净的专用防护手套搬运滚动轴承，将滚动轴承装至轴上与轴肩可靠接触，并始终按压滚动轴承直至滚动轴承与轴颈已紧密配合，以防止滚动轴承冷却时套圈与轴肩分离。
4）加热方法
根据装配滚动轴承的类型，有四种不同的加热方法如下。
（1）感应加热器加热法：如图3-8所示，这种加热器主要适用于小滚动轴承和中等滚动轴承的加热。其感应加热的原理与变压器的相似，其内部有一绕在铁芯上的初级绕组，而滚动轴承常作为一个次级绕组套在铁芯上，当通电时，通过感应作用对滚动轴承进行加热。利用感应加热器对滚动轴承进行加热后，必须进行消磁处理，以防止吸附金属微粒。
图3-7 不允许在明火中加热
图3-8 感应加热器
感应加热器加热法的优点是能够保持滚动轴承清洁；对滚动轴承无需预加热；加热迅速、效率高；工作安全、保护环境；油脂仍保留在滚动轴承中（带密封的滚动轴承）；能量消耗低；温度可以得到很好的控制。
（2）电加热盘加热法：电加热盘主要用来加热小滚动轴承。如图3-9所示，其配置一个用于电加热的铝板，可以同时加热几个滚动轴承。加热板通常配有一个温度调节装置，所以温度可以得到很好的控制。
（3）电加热箱加热法：将滚动轴承放在安装有吹风器的电加热箱中进行加热的方法。电加热箱的优点是可以同时加热许多滚动轴承且可以长时间保温。
（4）油浴加热法：如图3-10所示，当采用油浴加热法对滚动轴承加热时，需要将一个装满油的油箱放在加热元件上。为避免滚动轴承接触到比油温高得多的箱底，形成局部过热，加热时滚动轴承应搁在油箱内的网格上，如图3-10（a）所示。当对小型滚动轴承加热时，可以挂在油中加热，如图3-10（b）所示。在加热过程中，必须仔细观测油温。
图3-9 电加热盘
图3-10 油浴
3.圆柱孔滚动轴承的拆卸方法
滚动轴承的拆卸方法与其结构有关。对于拆卸后还要重复使用的滚动轴承，拆卸时不能损坏滚动轴承的配合表面，不能将拆卸的作用力加在滚动体上，要将力作用在紧配合的套圈上。为了使拆卸后的滚动轴承能够按照原先的位置和方向进行安装，建议拆卸时对滚动轴承的位置和方向做好标记。
拆卸圆柱孔滚动轴承的方法有机械拆卸法、液压法、压油法、温差法四种。
1）机械拆卸法
机械拆卸法适用于具有紧（过盈）配合的小型滚动轴承和中型滚动轴承的拆卸，拆卸工具为拉出器，也称拉马。
（1）轴上滚动轴承的拆卸：将滚动轴承从轴上拆卸时，拉马的爪应作用于滚动辅承的内圈，使拆卸力直接作用在滚动轴承的内圈上，如图3-11所示。当没有足够的空间使拉马的爪作用于滚动轴承的内圈时，则可以将拉马的爪作用于外圈上。必须注意的是，为了使滚动轴承不致损坏，在拆卸时应固定扳手并旋转整个拉马，以旋转滚动轴承的外圈，如图3-12所示，从而保证拆卸力不会作用于同一点上。
图3-11 拉马作用于滚动轴承内圈
图3-12 通过旋转拉马进行拆卸
（2）孔中滚动轴承的拆卸：当滚动轴承紧紧配合在壳体孔中时，拆卸力必须作用在外圈上。对于调心滚动轴承经常通过旋转内圈与滚动体，从而便于拉马作用在外圈上进行拆卸，如图3-13所示。
图3-13 壳体中调心滚动轴承的拆卸
对于安装滚动轴承的孔中无轴肩的情况，可以采用手锤锤击套筒的方法（如图3-14所示），从而通过拆卸外圈的方法拆卸整个滚动轴承。但要注意，不能取用有尘粒存在的手锤，否则，这些尘粒会落在滚动轴承上从而会导致轴承损坏。对于与轴和孔均为过盈配合的深沟球滚动轴承，可以使用专门的拉马进行拆卸，如图3-15所示。拉马的臂必须小心地置于滚珠轴承内部，以夹紧滚动轴承的外圈。然后装上螺杆并旋转，直至拆下轴承。
图3-14 使用套筒拆卸滚动轴承
图3-15 专用拉马拆卸滚动轴承
2）液压法
液压法适用于具有紧配合的中等滚动轴承的拆卸。拆卸这类滚动轴承需要相当大的力。常用的拆卸工具为液压拉马，其拆卸力可达500kN，如图3-16所示。
3）压油法
压油法适用于中等滚动轴承和大型滚动轴承的拆卸，常用的拆卸工具为油压机，如图3-17所示。用这种方法操作时，油在高压作用下通过油路和轴承孔与轴颈之间的油槽挤压在轴孔之间，直至形成油膜。并将配合表面完全分开，从而使轴承孔与轴颈之间的摩擦力变得相当小，此时只需要很小的力就可以拆卸滚动轴承了。由于拆卸力很小，且拉马直接作用在滚动轴承的外圈上，因此，必须使用具有自定心的拉马。
图3-16 用液压拉马拆卸滚动轴承
图3-17 用压油法拆卸滚动轴承
使用压油法拆卸滚动轴承，拆卸方便，且可以节约大量的劳力。
4）温差法
温差法主要适用于圆柱滚子轴承内圈的拆卸。加热设备通常采用铝环，如图3-18所示。首先必须拆去圆柱滚子轴承的外圈，在内圈滚道上涂上一层抗氧化油；然后将铝环加热至225℃左右，并将铝环包住圆柱滚子轴承的内圈；再夹紧铝环的两个手柄，使其紧紧夹着圆柱滚子轴承的内圈，直到圆柱滚子轴承拆卸后才将铝环移去。如果圆柱滚子轴承内圈有不同的尺寸且必须经常拆卸，则使用感应加热器比较好，如图3-19所示。将感应加热器套在圆柱滚子轴承内圈上并通电，感应加热器会自动抱紧圆柱滚子轴承内圈，且感应加热，握紧两边手柄，直至将圆柱滚子轴承拆卸下来。
图3-18 用铝环拆卸圆柱滚子轴承
图3-19 用感应加热器拆卸圆柱滚子轴承
4.轴承装配前的检查与防护措施
（1）按图样要求检查与滚动轴承相配的零件，如轴颈、箱体孔、端盖等零部件表面的尺寸是否符合图样要求，是否有凹陷、毛刺、锈蚀和固体微粒等，并用汽油或煤油清洗、仔细擦净，然后涂上一层薄薄的油。
（2）检查密封件并更换损坏的密封件，对于橡胶密封圈，则每次拆卸时都必须更换。
（3）在滚动轴承装配操作开始前，才能将全新的滚动轴承从包装盒中取出，必须尽可能使它们不受灰尘污染。
（4）检查滚动轴承型号与图样是否一致，并清洗滚动轴承。如滚动轴承是用缓蚀油封存的，可用汽油或煤油擦拭滚动轴承内孔和外圈表面，并用软布擦净；对于用厚油和缓蚀油脂封存的大型轴承，则需在装配前采用加热清洗的方法清洗。
（5）装配环境中不得有金属微粒、锯屑、沙子等，最好在无尘室中装配滚动轴承；如果不可能在无尘室装配，则用东西遮盖住所装配的设备，以保护滚动轴承免于周围灰尘的污染。
5.滚动轴承的清洗
使用过的滚动轴承，必须在装配前进行彻底清洗，而对于两端面带防尘盖、密封圈或涂有缓蚀和润滑两用油脂的滚动轴承，则不需要清洗。但对于已损坏、很脏或塞满碳化的油脂的滚动轴承，一般不值得清洗，直接更换一个新的滚动轴承更为经济与安全。
滚动轴承的清洗有常温清洗和加热清洗两种方法。
（1）常温清洗：常温清洗是用汽油、煤油等油性溶剂清洗滚动轴承。清洗时要使用干净的清洗剂和工具，首先在一个大容器中进行清洗，然后在另一个容器中进行漂洗。干燥后立即用油脂或油涂抹滚动轴承，并采取保护措施防止灰尘污染滚动轴承。
（2）加热清洗：加热清洗使用的清洗剂是闪点至少为250℃的轻质矿物油。清洗时，油必须加热至约120℃。把滚动轴承浸入油内，待防锈油脂溶化后即从油中取出，冷却后再用汽油或煤油清洗，擦净后涂油待用。加热清洗方法效果很好，且保留在滚动轴承内的油还能起到保护滚动轴承和防止腐蚀的作用。
6.滚动轴承的润滑
滚动轴承既有滚动摩擦也有滑动摩擦。滑动摩擦是由于滚动轴承在表面曲线上的偏差和负载下轴承变形造成的。随着速度和负荷的增加，滚动轴承的滑动摩擦增大。为了减少摩擦、磨损，降低温升、噪声，防止轴承和部件生锈，采用合理的润滑方式和正确地选用润滑剂，适宜地控制润滑剂数量对提高轴承使用寿命非常重要。
1）润滑的目的
滚动轴承的润滑目的是为了减少轴承内部摩擦及磨损，防止烧黏，其润滑效果如下：
（1）减少摩擦及磨损：在构成轴承的套圈、滚动体及保持架的相互接触部分注入润滑剂，可防止金属接触，减少摩擦、磨损。
（2）延长使用寿命：轴承的滚动体使用寿命有限，在旋转中，滚动接触面润滑良好，可延长使用寿命。相反地，油黏度低，润滑油膜厚度不好，则缩短使用寿命。
（3）排除摩擦热、冷却：采用循环给油法等方法润滑轴承，可以用油排出由摩擦产生的热量，或由外部传来的热，起到冷却的作用，可防止轴承过热，防止润滑油自身老化。
（4）其他：也有防止异物侵入轴承内部，及防止生锈、腐蚀的效果。
2）滚动轴承的润滑方式
轴承常用的润滑方式有油润滑和脂润滑两类，此外，也有使用固体润滑剂润滑的。选用哪一类润滑方式，与轴承的速度有关。一般用滚动轴承的dn值（d为滚动轴承内径，mm；n为轴承转速，r/min）表示轴承的速度。适用于脂润滑和油润滑的dn值界限可供选择润滑方式时参考。
（1）脂润滑：由于润滑脂是一种黏稠的凝胶状材料，故润滑膜强度高，能承受较大的载荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以维持相当长的一段时间。轴承的装脂量一般为轴承内部空间容积的1/3或2/3。对于那些不便经常添加润滑剂的场合，或不允许润滑油流失而致污染产品的工业机械来说，这种润滑方式十分适宜。它的缺点是只适用于较低的dn值。润滑脂的主要性能指标为针入度和滴点。轴承的dn值大、载荷小时，应选针入度较大的润滑脂；反之，应选用针入度较小的润滑脂。此外，轴承的工作温度应比润滑脂的热点低，对于矿物油润滑脂，应低10～20℃；对于合成润滑脂，应低20～30℃。
脂润滑的特点：
①适用于低、中速和中等温度工作条件；
②密封装置简单；
③维修费用低，润滑脂成本较低；
④摩擦较大，散热能力差。
（2）油润滑：在高速高温的条件下、脂润滑不能满足使用要求时可采用润滑油。润滑油的主要特性是黏度，工作转速越高，应选用黏度越低的润滑油；工作载荷越大，应选用黏度越高的润滑油。
油润滑的特点：
①适用于高速、高温和重载荷条件；
②设备保养和更换润滑剂方便；
③系统中的摩擦副可同时润滑；
④润滑装置复杂，密封困难。
润滑对于滚动轴承具有重要意义，轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还可以发挥散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用，更是滚动轴承稳定工作的必备条件。