【轴承知识】关节轴承

关节轴承是一种球面滑动轴承，其滑动接触表面是一个内球面和一个外球面，运动时可以在任意角度旋转摆动，它采用表面磷化、炸口、镶垫、喷涂等多种特殊工艺处理方法制作而成。关节轴承具有载荷能力大，抗冲击，抗腐蚀、耐磨损、自调心、润滑好等特点。

关节轴承能承受较大的负荷。根据其不同的类型和结构，可以承受径向负荷、轴向负荷或径向、轴向同时存在的联合负荷。由于在内圈的外球面上镶有复合材料，故该轴承在工作中可产生自润滑。

一般用于速度较低的摆动运动，和低速旋转，也可在一定角度范围内作倾斜运动，当支承轴与轴壳孔不同心度较大时，仍能正常工作。自润滑关节轴承应用于水利、专业机械等行业。

关节轴承广泛应用于工程液压油缸,锻压机床,工程机械,自动化设备，汽车减震器，水利机械等行业。关节轴承是球面滑动轴承，基本型是由具有球形滑动球面接触表面的内、外圈组成。根据其结构和类型的不同，可承受径向载荷、轴向载荷，或者是径向、轴向同时作用的联合载荷。

因为关节轴承的球形滑动接触面积大，倾斜角大，同时还因为大多数关节轴承采取了特殊的工艺处理方法，如表面磷化、镀锌、镀铬或外滑动面衬里、镶垫、喷涂等。

因此有较大的载荷能力和抗冲击能力，并具有抗腐蚀、耐磨损、自调心、润滑好或自润滑无润滑污物污染的特点，即使安装错位也能正常工作。因此，关节轴承广泛用于速度较低的摆动运动、倾斜运动和旋转运动。

关节轴承主要是由一个外圈和一个内圈组成。外圈的内球面和内圈的外球面组成滚动摩擦副。

由于关节轴承的结构形式和工作机理与滚动轴承完全不同，因此关节轴承有其自身的技术特性和维护的要求。

1、工作温度

关节轴承容许的工作温度主要由轴承滑动面间的配对的材料所决定，特别是自润滑型关节轴承的塑料材料滑动面，在高温时其承载能力会有下降趋势。如润滑型关节轴承的滑动面材料配对为钢/钢时，其容许的工作温度取决于润滑剂的容许工作温度。但对所有的润滑型及自润滑型关节轴承来讲，均可在-30℃～+80℃温度范围内使用，并保持正确的承受能力。

2、倾角

关节轴承的倾角远比一般可调心的滚动轴承大得多，很适合在同心度要求不高的支承部位使用，关节轴承的倾角随轴承结构大小、类型、密封装置及支承的形式而不同，一般向心关节轴承的倾角范围是3°～15°，角接触关节轴承的倾角范围是2°～3°，推力关节轴承的倾角范围是6°～9°。

3、配合

在任何情况下，关节轴承所选用的配合均不得使套圈发生不均匀的变形，其配合性质和等级的选择必须根据轴承类型、支承形式及载荷大小等工作条件来决定。

4、装卸

关节轴承的装卸应遵循以下原则，即装配和拆卸所施加的力不能直接通过球形滑动面进行传递。另外，应使用辅助装卸工具，如套筒、拆卸器等，把外界所施加的装卸力直接和均匀地施于所配合的套圈上，或用加热等辅助方法进行无载荷的装卸。

5、安装

当装配关节轴承系列时，有必要特别留意外圈分割面的位置。为避免负荷直接作用在分割面上，需将分割面维持与符合方向成直角方向。

6、润滑

当施加负荷及摆动运动所产生的速度都很小时，给油式关节轴承可在无润滑的情况下操作。尽管如此，一般情形下都必须定期补充油脂。在初次安装运转时，建议润滑周期需适度缩短。

无给油式关节轴承可以再无润滑的情形下使用。然而，若在操作前加入锂皂基油脂时，关节轴承的使用期限讲可更为延长。若在轴承周围空间注入油脂时，关节轴承将更能有效的防护灰尘及异物的入侵。

1、向心关节轴承 

（1）GE…E型：单逢外圈，无润滑油槽。能承受径向载荷和任一方向较小的轴向载荷。

（2）GE…ES型：单缝外圈，有润滑油槽。能承受径向载荷和任一方向较小的轴向载荷。

（3）GE…ES-2RS型、GEEW…ES-2RS型：单缝外圈，有润滑油槽，两面带密封圈。能承受径向载荷和任一方向较小的轴向载荷。

（4）GE…ESN型：单缝外圈、GE…XSN型：双缝外圈（剖分外圈），有润滑油槽，外圈有止动槽。能承受径向载荷和任一方向较小的轴向载荷。但轴向载荷由止动环承受时，其承受轴向载荷的能力降低。

（5）GE…HS型：内圈有润滑油槽，双半外圈，磨损后游隙可以调整。能承受径向载荷和任一方向较小的轴向载荷。

（6）GE…DE1型：内圈为淬硬轴承钢，外圈为轴承钢。在内圈装配时挤压成型，有润滑油槽和油孔。内径小于15mm的轴承，无润滑油槽和油孔。能承受径向载荷和任一方向较小的轴向载荷。

（7）GE…DEM1型：内圈为淬硬轴承钢，外圈为轴承钢。在内圈装配时挤压成型，轴承装入轴承座后，在外圈上压出端沟使轴承轴向固定。能承受径向载荷和任一方向较小的轴向载荷。

（8）GE…DS型：外圈有装配槽和润滑槽。只限于大尺寸的轴承。能承受径向载荷和任一方向较小的轴向载荷（装配槽一边不能承受轴向载荷）。

2、角接触关节轴承

GAC…S型：内外圈均为淬硬轴承钢，外圈有油槽和油孔。能承受径向载荷和一方向轴向（联合）载荷。

3、推力关节轴承

GX…S型：轴圈和座圈均为淬硬轴承钢；座圈有油槽和油孔。能承受一方向的轴向载荷或联合载荷（此时其径向载荷值不得大于轴向载荷值的0.5倍）。

4、杆端关节轴承

（1）SI…E型 是GE…E型轴承与杆端的组装体。杆端带内螺纹，材料为碳素结构钢,无润滑油槽。能承受径向载荷和任一方向小于或等于0.2倍径向载荷的轴向载荷。

（2）SA…E型 是GE…E型轴承与杆端的组装体。杆端带外螺纹，材料为碳素结构钢；无润滑油槽，能承受径向载荷和任一方向小于或等于0.2倍径向载荷的轴向载荷。

（3）SI…ES型 是GE…ES型轴承与杆端的组装体。杆端带内螺纹，材料为碳素结构钢；有润滑油槽。能承受径向载荷和任一方向小于或等于0.2倍径向载荷的轴向载荷。

（4）SA…ES型 是GE…ES型轴承与杆端的组装体。杆端带外螺纹，材料为碳素结构钢；有润滑油槽。能承受径向载荷和任一方向小于或等于0.2倍径向载荷的轴向载荷。

（5）SIB…S型 杆端带内螺纹，材料为碳素结构钢；内圈为淬硬轴承钢；有润滑油槽。能承受径向载荷和任一方向小于或等于0.2倍径向载荷的轴向载荷。

（6）SAB…S型 杆端带外螺纹，材料为碳素结构钢；内圈为淬硬轴承钢；有润滑油槽。能承受径向载荷和任一方向小于或等于0.2倍径向载荷的轴向载荷。

（7）SQ…型 为球头杆端关节轴承，杆端为碳素结构钢；球头为渗碳钢。能承受径向载荷和任一方向较小的轴向载荷。

5、自润滑向心关节轴承

（1）GE…C型和GE…T型 挤压外圈，外圈滑动表面为烧结青铜复合材料；内圈为淬硬轴承钢，滑动表面镀硬铬。只限于小尺寸的轴承。外圈为轴承钢，滑动表面为一层聚四氟乙烯织物。内圈为淬硬轴承钢，滑动表面镀硬铬。能承受方向不变的载荷，在承受径向载荷的同时，能承受任一方向较小的轴向载荷。

（2）GE…CS-2Z型 外圈为轴承钢，滑动表面为烧结青铜复合材料；内圈为淬硬轴承钢，滑动表面镀硬铬；两面带防尘盖。能承受方向不变的载荷，在承受径向载荷的同时能承受任一方向较小的轴向载荷。

（3）GEEW…T型 外圈为轴承钢，滑动表面为一层聚四氟乙烯织物；内圈为淬硬轴承钢，滑动表面镀硬铬。能承受方向不变的载荷，在承受径向载荷，同时能承受任一方向较小的轴向载荷。

（4）GE…F型 外圈为淬硬轴承钢，滑动表面为以聚四氟乙烯为添加剂的玻璃纤维增强塑料，内圈为淬硬轴承钢，滑动表面镀硬铬。能承受方向不变的中等径向载荷。

（5）GE…F2型 外圈为玻璃纤维增强塑料，滑动表面为以聚四氟乙烯为添加剂的玻璃纤维增强塑料；内圈为淬硬轴承钢，滑动表面镀硬铬。能承受方向不变的中等径向载荷。

（6）GE…FSA型 外圈为中碳钢，滑动表面由以聚四氟乙烯为添加剂的玻璃纤维增强塑料圆片组成，并用固定器固定于外圈上；内圈为淬硬轴承钢。用于大型和特大型轴承。能承受大径向载荷。

（7）GE…FIH型 外圈为淬硬轴承钢；内圈为中碳钢，滑动表面由以聚四氟乙烯为添加剂的玻璃纤维增强塑料圆片组成，并用固定器固定于内圈上；双半外圈。用于大型和特大型轴承。能承受大径向载荷。

6、自润滑角接触关节轴承

GAC…F型 外圈为淬硬轴承钢；滑动表面为以聚四氟乙烯为添加剂的玻璃纤维增强塑料；内圈为淬硬轴承钢，滑动表面镀硬铬。能承受径向载荷和一方向的轴向（联合）载荷。

7、自润滑推力关节轴承

GX…F型 座圈为淬硬轴承钢，滑动表面为以聚四氟乙烯为添加剂的玻璃纤维增强塑料，轴圈为淬硬轴承钢，滑动表面镀硬铬。能承受一方向的轴向载荷或联合载荷（此时起径向载荷值不得大于轴向载荷值的0.5倍）。

8、自润滑杆端关节轴承

（1）SI…C型 是CE…C型轴承与杆端的组装体。杆端带内螺纹，材料为碳素结构钢。能承受方向不变的载荷。在承受径向载荷的同时能承受任一方向小于或等于0.2倍径向载荷的轴向载荷。

（2）SA…C型 是CE…C型轴承与杆端的组装体。杆端带外螺纹，材料为碳素结构钢。能承受方向不变的载荷。在承受径向载荷的同时能承受任一方向小于或等于0.2倍径向载荷的轴向载荷。

（3）SI…CS-2Z型 是GE…CS-2Z型轴承与杆端的组装体。杆端带内螺纹，材料为碳素结构钢。在承受径向载荷的同时能承受任一方向小于或等于0.2倍径向载荷的轴向载荷。

（4）SA…CS-2Z型 是GE…CS-2Z型轴承与杆端的组装体。杆端带外螺纹，材料为碳素结构钢。能承受方向不变的载荷。在承受径向载荷的同时能承受任一方向小于或等于0.2倍径向载荷的轴向载荷。

（5）SIB…C型 杆端带内螺纹，材料为碳素结构钢，滑动表面为烧结青铜复合材料；内圈为淬硬轴承钢，滑动表面镀硬铬。能承受方向不变的径向载荷。

（6）SAB…C型 杆端带外螺纹，材料为碳素结构钢，滑动表面为烧结青铜复合材料；内圈为淬硬轴承钢，滑动表面镀硬铬。能承受方向不变的径向载荷。

（7）SIB…F型 杆端带内螺纹，材料为碳素结构钢，滑动表面为以以聚四氟乙烯为添加剂的玻璃纤维增强塑料；内圈为淬硬轴承钢，滑动表面镀硬铬。能承受方向不变的径向载荷。

（8）SAB…F型 杆端带外螺纹，材料为碳素结构钢，滑动表面为以以聚四氟乙烯为添加剂的玻璃纤维增强塑料；内圈为淬硬轴承钢滑动表面镀硬铬。能承受方向不变的径向载荷。

（9）SQ…L型 由特殊自润滑合金材料制成，能承受径向载荷和任一方向较小的轴向载荷。

关节轴承（spherical plainbearing）具有两个“贴合”的球形接触表面，这种接触称为协调接触。关节轴承力学特性计算方法对关节轴承的结构设计和磨损分析具有重要作用。协调表面接触压力的计算是一个非常复杂的问题，已有的Hertz模型由于局限于弹性半空间体，不能用于计算球面协调接触压力分布。

目前已经有一个球面接触统一模型，即Fang模型，能够较好地解决小变形球面接触压力分布的问题，此模型对非协调接触和协调接触均适用。但关节轴承的接触区并非完整球面，其接触压力分布的计算需要在完整球面协调接触模型的基础上进一步计算。

此外，关节轴承的使用过程中也会出现自由边界效应，对关节轴承的应用将产生一定影响。自由边界效应在关节轴承外环边缘产生接触压力集中和较大的压力梯度。

（来源：中国轴承工业协会）

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