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98 TIMKEN 工程手册
滑动接触面（挡边和滚子端接触）的油膜厚度
为了确保良好的轴承性能，特别是圆锥滚子轴承，滚子
大端和内圈挡边之间的接触面也必须利用足够的润滑油膜分
离。挡边和滚子端接合点的恒定应力比轴承滚道中产生的应
力低得多（图143）。但是，有些应用中的内圈挡边/滚子端接触
面之间的润滑油膜不足以防止粗糙接触。如果情况足够严重，
这可能会导致粗糙点划伤和/或粘结。这种情况可能与速度、油
液粘度、载荷或内圈挡边/滚子接触点润滑油供应不足有关。
如果预计会有严苛的工作条件，使用含极压 (EP) 添加剂
的润滑油可能有助于防止内圈挡边/滚子端接触点发生划伤损
坏。EP 添加剂是化学性质很复杂的材料，被高温点激活后，
可在接触区域形成低剪切强度膜，有助于防止划伤。
λ比值
润滑油膜厚度是一种对保持性能极为重要的因素。油膜厚
度结合相互接触的滚子和滚道的复合表面光洁度，用于确定λ
比值。λ比值在轴承系统分析中用作润滑的寿命调整系数，已
被证明有助于诊断应用问题。
油膜厚度 λ = –––––––––––––––––––––––––––––––
两个表面的复合粗糙度
其中：
复合粗糙度是两个接触表面的总和。
轴承和润滑油的最佳λ比值取决于应用的工作条件。对
于典型轧制轴承应用，通常认为1.5的λ比值即足以分离接触
表面，它表示润滑油膜厚度为组合粗糙高度的1.5倍。低于 1.0
的λ比值允许发生粗糙接触，在极端应用条件下这可能会导致
滚子和轴承圈发生剥落损坏（图144）。
形成的油膜厚度取决于工作条件，例如：
温度：更高的温度可降低润滑油的粘度
润滑油粘度：稠厚的润滑油可增加应用中的总摩擦
表面光洁度：太过粗糙的表面可能无法完全被润滑油覆盖
图144. 在λ比值低于或高于1.0的条件下，油膜厚度 (h) 的直
观表示
λ < 1.0 λ > 1.0
h
ጱࡐ
ዡං ዡං
ጱࡐ
图143. 滚动和滑动接触图示
润滑
润滑和密封
滑动接触
滚动接触
TIMKEN 工程手册 99
润滑主要特征
粘度
粘度是润滑油最重要的物理性质。它是润滑油流动特征的
衡量标准，与其稠度有关。粘度随温度发生相反的变化；温度
越低，粘度越高（图145）。
粘度指数 (V.I.)
粘度指数有助于确定粘度随温度波动的变化率（图146）。
在理想情况下，金属应用中所用的润滑油粘度指数应当比较
高，以便于成功地用于各种工作温度，包括冷启动到很高的
运行温度。
压力粘度系数
压力粘度是指润滑油在受压条件下的粘度变化。它的计
算方式为：
μ = μ0
eασ
其中：
μ = 接触压力下的粘度
μ0 = 大气压力下的粘度
e = 自然对数的底数 (e ≅ 2.718)
α = 润滑油压力——粘度系数
σ = 接触压力
图145. ISO/ASTM等级 (ISO 3448/ASTM D2442) 和SAE等级（用于
曲轴箱润滑油的SAE J 300-80、用于车轴润滑油和手动变速箱
润滑油的SAE J 306-81）的对比
2000
1500
1000
800
600
400
300
200
150
100
80
60
40
30
20
15
10
8
6
4
3
2
1500
1000
680
460
320
220
150
20
30
40
50
140
90
100
68
46
32
22
15
10
7
5
3
2
ISO/ASTM
粘度等级
SAE
曲轴箱润滑油
粘度分类对比
SAE
齿轮油
10W min.
5W min.
250 min.
85W min.
80W min.
70W min.
10000
7500
5000
4000
3000
2000
1500
1000
700
500
400
300
200
150
100
75
60
50
40
35
33
40˚ C (104˚ F)温度下动力粘度，以(cSt)厘斯为单位
38˚ C (100˚ F)温度下的粘度，以赛波特通用秒 (SUS) 为单位
图146. 粘度随温度的变化
500000
100000
20000
5000
1000
500
200
100
50
20
10
5.00
4.00
3.00
2.00
1.50
1.00
200000
50000
10000
5000
2000
1000
500
200
100
75
50
40
35
33
ISO/ASTM 粘度体系
用于工业流体润滑油
ISO 3448
ASTM D2422
采用90粘度指数
ISO 粘度体系
0 50 100 150
温度（摄氏度）
温度（华氏度）
20 60 100 140 180 220 260 300
210
运动粘度，以厘斯 (cSt) 为单位
粘度，以赛氏通用粘度秒 (SUS) 为单位
ISO/ASTM 等级标识
ISO/ASTM 40ºC条件下的粘度
粘度等级 范围cSt (mm2
/s) *
1500 1350-1650
1000 900-1100
680 612-748
460 414-506
320 288-352
220 198-242
150 135-165
100 90-110
68 61-75
46 41-51
32 29-35
22 20-24
*四舍五入到最近的整数
680
460
320
220
150
100
68
46
32
ISO VG
润滑
润滑和密封
100 TIMKEN 工程手册
添加剂
通常使用化学添加剂来改善特定的润滑油性质，例如粘
度指数。但是，无机添加剂对大部分轴承应用没有明显的益
处。疲劳测试显示添加剂可对轴承寿命产生有利或不利影
响。使用添加剂时，应当谨慎地考虑可能会对轴承性能产生
的不利后果。
润滑油添加剂的类型包括：
抗氧化剂：通过吸收氧气中断氧化作用
防锈剂/缓蚀剂：通过产生防水屏障或使水乳化阻止锈蚀
反乳化剂：分离水与润滑油
粘度指数改良剂：降低粘度对温度的敏感性
倾点下降剂：降低润滑油发生涌流或流动的温度
抗磨剂：液压油中用于降低磨损的磷化合物
极压添加剂：由局部高温点激活的硫——磷化合物。齿轮和
其他滑动接触应用的理想选择
胶粘剂：提高粘结性
润滑选择
正确的润滑取决于载荷、速度、温度、环境条件以及润滑
油供应系统的类型。脂润滑和油润滑各有优势和劣势，为您的
应用选择正确的润滑油时应当全面考虑。
脂润滑
润滑脂是通过将增稠剂分散在基油中获得的半固态产品。
因此，润滑脂的性质与胶凝剂的性质和液体润滑剂相关。大
部分润滑脂类型都含有添加剂，用于获得某些特征，例如防
水性和极压能力。
根据所用的增稠剂和基油，存在许多不同类型的润滑脂。
为了选择正确的润滑脂，应当考虑其在工作条件下的 EHD 膜
厚度。该膜厚度与基油的粘度直接相关。
优势：
系统成本较低
添加的密封性
低泄漏几率
在长期非运行状态下具有更好的保护作用
劣势：
速度限制
散热能力
存留杂质颗粒
清洁时所需的维护时间更长
脂润滑处理
在较低的温度下，脂润滑应用场合中的起动扭矩通常会
显著增大。起动扭矩主要是润滑脂流变特性（流动特征与温
度）的函数。
润滑脂的高温极限通常是润滑脂基油的热稳定性和氧化稳
定性以及抗氧化剂效能的函数。
润滑
润滑和密封
TIMKEN 工程手册 101
所需的初始润滑脂用量
为了避免生热过多，切勿过度润滑轴承。所需的润滑脂用
量基于轴承的内部空闲容积，
计算方式如下：
π M V = ––– x (D2
- d2
) x T - –––
4 A
其中：
V = 轴承内的空闲容积 (cm3 [in.3
])
D = 外圈外径 (cm [in.])
d = 内圈内径 (cm [in.])
T = 总宽度 (cm [in.])
M = 轴承重量 (kg [lb.])
A = 平均钢密度：0.0078 kg/cm3 (0.282 lb./in.3
)
为了确定相应的润滑脂重量，润滑脂密度取近似值 0.9 g/
dm3
(0.032 lb./in.3
)。
根据应用，滚子轴承中应注入达到其内部空闲容积三分
之一到一半的润滑脂。对于10 RPM以下的速度，100%加满
内部空闲容积。这也适用于轴承的相邻空间。但是，这不适用
于可能使用合成润滑脂或制造商指定了具体润滑周期的应用。
( )
润滑脂类型
脂润滑轧钢机设备、辊颈和辅助设备（例如输送辊）可利用
EP轧钢机润滑脂润滑。鉴于金属轧机设备的性质，润滑脂必须
是能够承受高载荷和异常冲击载荷的重载型产品。
建议的EP轧钢机润滑脂性质
皂类： 锂基、钙基、磺酸基或等效产品
稠度： 1级或2级 NLGI
添加剂： 抗腐蚀和抗氧化剂 EP 添加剂(1)
基油： 溶剂精制石油或合成油
基油粘度：通常为320至460 cSt（在40º C [104º F] 条件下）
粘度指数：最低 80
倾点： 最高 -10º C (14º F)
(1) ASTM D-2509：最小 15.8 kg (35 lb) Timken 负荷
EP轧钢机润滑脂含有EP添加剂，以防止在严苛工作条件
下发生划伤。润滑脂应当具有优异的机械和化学稳定性，并
且在有水或轧机乳剂存在时不易被乳化或冲刷。它应当含有
抑制剂，能够在高温应用场合中提供长期抗润滑脂氧化保护
并防止轴承被潮气腐蚀。润滑脂不应含有会腐蚀或研磨滚子
轴承或密封圈的材料。
图147. Timken润滑脂产品
润滑
润滑和密封
102 TIMKEN 工程手册
补充润滑脂
过度润滑会产生过多的热量，轴承可能会起火。初次向
轴承加注润滑脂后，请考虑下面的参数以确定正常的润滑脂
补充要求：
温度
密封效率
污染物
补充润滑脂的一般指导原则取决于密封系统的效率并基
于经验。按照惯例，非密封轴承在每次更换轧辊时为辊颈轴
承补充润滑脂，密封辊颈轴承在每次轴承检查时（大约500至
1000小时）补充。
补充润滑脂时，建议采用以下指导原则：
开放式（非密封）轴承：每次更换轧辊时补充初次加注量的
三分之一
密封轴承：每次检查轴承时补充初次加注量的三分之一
如果在两次正常维护操作之间补充润滑脂，对于轴承座中
的轴承使用初次加注量的三分之一，如果轴承曾进行过清洁则
使用初次加注量的100%。
图149. 低速到中速轧机中的TQOW轴承的轴承座润滑和排气布
局（前视图）
3
1 2
4
图148. 低速到中速轧机中的TQOW轴承的轴承座润滑和排气布
局（剖面图）
4
3
4
1
2
中低速轧机油脂润滑设计
图148和149显示通常用于集中脂润滑系统的布局。润滑油
通过孔（1和2）涂布到轴承。润滑脂通过孔 (3) 涂布到闭合密封
圈以实现密封。放气口位于轴承座顶部附近，穿过配件 (4)。
润滑
润滑和密封
TIMKEN 工程手册 103
油润滑
Timken轴承轧机应用中所用的油润滑系统有五种基本类
型：气油润滑、油雾润滑、油浴、甩油和压力馈油润滑。特
定类型的系统的选择基于热相关因素或系统耗散轴承和/或齿
轮系统在应用中所产生的热量的能力。
优势：
散热能力（循环时）
去除杂质颗粒
可控油位或流量
冷却和过滤能力
油入口（喷油孔）可引导到关键位置
劣势：
系统成本较高
需要改进密封系统以防止渗漏
润滑脂相容性
避免不同等级或添加剂的润滑脂混合。这样可能会造成
不同等级的润滑脂发生交互作用。维护人员和最终用户也应
确保从一种轴承润滑脂换用其他类型时，应当先完全地清理
出前一种，然后才能使用新润滑脂。
注意
将润滑脂混合使用可能会导致轴承润滑失效。请始终遵循设
备供应商提供的具体说明。
Timken润滑脂产品
我们为金属生产工厂提供多种润滑油和输送设备（图150）。
我们的全系列润滑油包括专为轧机应用配制的润滑脂。
我们还可提供单点和多点润滑器，以简化维护操作，帮助减
少由于润滑不足而造成的轴承损坏或全面卡滞现象。请联系
铁姆肯公司工程师，以了解关于可用特殊配方的详细信息。
图150. Timken润滑产品
润滑
润滑和密封
104 TIMKEN 工程手册
典型布局
图152. 四列圆柱滚子轴承和TDIK型轴承的气油布局
油入口
图151. TQIT型轴承的油气润滑布局（布局与TQO型轴承相同）
油入口
排气孔和油位
油液排放
内密封圈排气
和排液
油气润滑系统
近年来，油气润滑成为多列圆锥（图151）和调心（图152）
辊颈轴承应用的流行解决方案。
通常，油气系统可在最高轧制速度大约为2100 m/min.
(6900 ft./min.) 的条件下安全地运行。速度更高的应用可能需
要特别注意并进行测试。
气油润滑系统的优势在于它在整个过程中都能够可靠地
向轴承供应流量恒定的润滑油。这种可靠性对于设计润滑油
消耗量很低的润滑系统极为重要。与油雾润滑相比，它还更
加环保。
润滑油沿着管道内壁传输，通过安装在轴承座内的喷嘴分
配。油滴高效地分布到轴承座内的不同润滑点。进入轴承座主
入口孔的油量需要均匀地分布到不同的轴承列和密封唇位置。
根据密封和/或排气系统，轴承腔内的空气压力（大约0.2至
0.3 bar）也可额外构成防止轧制冷却液侵入的屏障。
如果从油雾润滑系统升级到油气润滑系统，需要把轴承或
轴承座内的油雾喷嘴去掉。
油量
对于重载荷和低速轧机，油气润滑系统允许选择粘度极
高的润滑油（在 40°C [104°F] 条件下为460 cSt 或更高），因
为润滑油不需要雾化。
与油雾系统的润滑油消耗量相比，它的耗油量通常较低，
这取决于设备供应商。这些数量可根据油气系统供应商开发的
等式得出，并应由供应商探讨和确定。
利用下面的等式获得油流速的近似算法：
V = 0.00005 x 轴承外径 (mm) x 轴承宽度 (mm)
Vm3
/hr. = 0.002 x 轴承外径 (in.) x 轴承宽度 (in.)
在所有其他润滑系统中，通过实际运行测试轧机之后才
最终设置正确的油气量。初始计算主要用于确定安装尺寸。
必须评估所需的润滑油量以有效地润滑轴承圈和滚子。这
个最小油量根据待涂布的轴承圈表面得出。轴承座底部的安全
油槽中保持这类润滑系统指定的最低油位，从而降低任何时候
出现的可用润滑油不足的风险。
必须正确地控制轴承座底部内的油面位置，以避免由于搅
拌油液而额外生热（特别是在高速轧机中）。通常，油位应当刚
好高于轴承外圈滚道，如图153中所示。
润滑
润滑和密封
油气入口
TIMKEN 工程手册 105
气油系统的润滑油特征
基油： 高粘度指数溶剂精制石油润滑油
添加剂： 抗腐蚀和抗氧化剂、EP 添加剂(1)
粘度指数： 最低80
倾点： 最高-12°C (40°F)
粘度等级： 建议在40°C条件下为320 – 460 cSt
(1) ASTM D-2509：最小 15.8 kg (35 lb) Timken 负荷
图154. 油雾产生原理
空气入口
喉管 挡板 歧管
油雾出口
重油滴
上油管
储油槽
图153. 油气润滑系统中的正确油位
油位
油雾润滑系统
在辊颈上，如果由于工作辊和/或支撑辊轴承的原因无法
再安全可靠地使用传统脂润滑方法，则应使用油雾润滑系统。
近年来，由于环保原因，这种系统已不太常见，但是仍然
用在某些旧式轧机上。
润滑油在油雾发生器中雾化成大约2μm (80μin.) 的细微
油滴（图154）。接下来，油雾被输送到低速和低压（标称压
力 0.05 bar）气流中，流向轴承座的钻孔内的喷嘴。这些喷
嘴（通常每个轴承座三到四个）应当位于轴承座内径中，对准
轴承和密封圈上的润滑油入口，如图 155（下一页上）所示。这
些喷嘴也可位于轴承外圈内。
油气润滑系统中使用的小量润滑油不能除去高速轧机的轴
承系统产生的热量。最终热稳定温度几乎完全取决于轴承周围
零件（轴承座和轧辊）的散热能力，以便让轴承在仍被视为安
全的稳定轴承工作温度下工作。我们的经验显示，我们的轴
承可在高达130°C (266°F) 的温度下安全工作。
润滑
润滑和密封
106 TIMKEN 工程手册
油的特征（油雾系统）
基油： 高粘度指数溶剂精制石油润滑油
添加剂： 抗腐蚀和抗氧化剂、EP添加剂(1)
粘度指数： 最低 80
倾点： 最高-12°C (10°F)
粘度等级： 建议在 40°C(104°F) 条件下为220 – 320 cSt
(1) ASTM D-2509：最小 15.8 kg (35 lb) Timken 负荷
油浴和甩油润滑系统
这是最简单的润滑系统类型，但是使用范围也最有限。
轴承部分浸入静态储油槽或油浴中。这些系统通常适合低速
到中速应用（挡边速度低于18 m/s [3400 ft./ min.]），热传递
能力有限。密封对油浴系统的正确工作具有重要作用，因为
必须保持最低油位（下一页的图 156）。为设备选择密封件
时应当谨慎对待。建议配备观察孔以随时监测油位，特别是
在关键应用中。
油浴和甩油润滑系统可用于传动、小齿轮机架和卷取机。
在这些系统中不需要频繁地补充润滑油。极为重要的是确保有
效密封，以保持足够高的油位并防止污染。
如果油液甩溅在轴承座整个内表面，则可以改善散热。大
多数时间，齿轮都在处理这项工作。目标是重新收回机油并将
其引导到轴承。您可以利用拦油装置实现此目的。为了保持轴
承中的油位，您可以使用油塞系统，如下一页的图 157 所示。
如果正确地设计为采用大储油槽和大冷却表面，甩油系统
可用于较高的轴承速度（挡边速度可达20 m/s [3900 ft./min.]）。
轴承座设计也将对提供的冷却程度产生重要影响。
典型布局
喷嘴可确保正确地分配和控制油雾的量。这可通过每个
喷嘴上的孔数量/长度/大小以及这些喷嘴在指定轴承座上各
个待润滑点之间的分布（通常每个轴承两个，一个或两个用
于密封唇）来实现。
所需的油量未根据轴承内产生的热量专门计算，而是根
据轴承滚子列的尺寸和数量来确定。但是，预计需要消耗的
最低润滑油量根据油雾发生器制造商定义的油雾密度来确定。
此外，喷嘴可增加即将进入轴承的低速气流中悬浮的细微
油滴的大小。这可以利用油雾通过喷嘴孔（又称为再分类喷
嘴）时速度升高引起的涡流来实现。务必保证轴承座中充分通
风，以免干扰喷嘴孔中的压降和油雾速度升高。排气孔区域的
面积至少应为系统中所有喷嘴孔区域面积的两倍。
这些排气孔的位置将决定轴承内的最低油位。在启动阶
段需要保持该油位。另外，建议确保长时间不运行后再启动
轧机时也保持该油位。
图155. 典型油雾通路
喷嘴
油入口
排气孔和油位
排气和排液
油液排放
润滑
润滑和密封
TIMKEN 工程手册 107
油的特征（油浴和甩油）
润滑油的选择主要考虑到粘度影响，它受到应用的速度、
载荷和环境因素支配。
由于粘度随温度发生相反的变化，因此必须始终确定粘度
值与预期工作温度的关系，该值还与初始油液粘度相关。在
上述的大部分应用中，通常建议使用石油类润滑油（在40°C
[104°F] 条件下粘度为220至460 cSt）构成的油浴系统。可以
使用经过验证可避免对轴承性能产生不利影响的添加剂，以改
善润滑油的特性。最常用的添加剂包括：
EP 添加剂，可防止在边界条件下发生划伤
抗氧化剂，用于延长润滑油使用寿命
防锈剂或缓蚀剂，用于保护轴承表面
抗磨剂
在齿轮传动应用中，通常根据齿轮传动需要指导润滑油
选择。
图 156. 油浴润滑系统中合适的油位
油位
图157. 油槽和挡油板
进油孔
挡油板
润滑
润滑和密封
108 TIMKEN 工程手册
图158. 循环油润滑系统
进油孔
放油孔
图159. 带喷油孔的压力馈油系统
喷油孔
放油孔
压力馈油润滑系统
压力馈油润滑系统用在由于工作参数原因需要大量散热
的应用中，例如中速到高速齿轮传动。油流也可逐渐适应所
需的散热水平。如有必要，您可以添加油冷装置。
在特定应用或环境中，您可能需要预热润滑油，以避免
机器启动时润滑油太稠。在典型油液循环系统中（图158），润
滑油从中央储槽泵送到每个轴承。在圆锥滚子轴承应用中，
为了利用自然泵送作用，润滑油被引导到轴承小端，并总是
从大端排出。
这种循环可用于高达25m/s(5000FT./MIN.) 的挡边速度。
如果挡边速度超过此值，例如在极高速传动或卷取机中，将
使用带喷油孔的压力馈油系统（图159）。喷油孔的位置允许
它们将润滑油引导到保持架和小挡边之间的空间中。
生热和散热
生热
如果未正确地遵守加注说明或未正确地保持润滑周期，
搅拌过多的润滑油可能成为主要的生热源。在正确润滑的轴
承中，热量大部分在滚动体和滚道之间产生。
轴承产生的热量通过下面的公式确定（旋转扭矩和轴承速
度的乘积）。
Qgen = k4
n M
其中：
Qgen = 产生的热量W (BTU/min.)
M = 旋转扭矩N.m (lb.in.)
n = 旋转速度 rev/min.
k4
= 0.105（Qgen 的单位为W，M 的单位为N.m）
= 6.73（Qgen 的单位为BTU/min.，M的单位为lb.in.
x 10-4）
润滑
润滑和密封
TIMKEN 工程手册 109
图160. 磨粒造成的轴承损坏
通过循环润滑油散热
在循环的润滑油系统中，油液除去大部分热量。下面的
等式代表在石油润滑油系统中未知润滑油性质的情况下，准
确地估算循环的油流所除去的热量的方法。请咨询润滑油提
供商以了解具体的值。
Qoil = k5
f (θ0
- θi
)
其中：
k5 用于计算石油润滑油带走的热量的尺寸系数
k5 = 28（Qoil的单位为W，f的单位为L/min.，
θ的的单位为º C），
或 = 0.42（Qoil的单位为BTU/min.，f的单位为
U.S. pt./min.，θ的单位为º F）
Qoil 循环润滑油的散热率
W (BTU/min.)
θi 进油孔温度
º C (º F)
θo 出油孔温度 º C (º F)
f 润滑油流速 L/min.
(U.S. pt./min.)
如果润滑油流量不受限制，则流速可以自由地穿过轴承。
有效地冷却轴承所需的润滑油数量取决于轴承尺寸和内部几何
结构、油流动方向、轴承速度和润滑油性质。
在甩油或油浴润滑系统中，热量在轴承内通过对流方式传
输。这种润滑方法的散热率可通过使用轴承座冷却旋管、轴承
座油槽或轴承座甩油系统得到增强。
污染物的影响
磨粒
在洁净环境中，轴承损坏主要由发生滚动接触的轴承圈疲
劳导致。但如果颗粒污染物进入到轴承系统中，则可能造成擦
伤和剥落等损坏，从而缩短轴承的使用寿命。
在这些条件下，首选表面硬化钢，因为它对碎屑的耐受能
力高于完全硬化钢。此外，当环境中的灰尘或应用场合中某些
部件的金属磨屑污染了润滑油时，磨损可能会成为轴承损坏的
主要原因（图160）。
在污染的润滑油中运转的轴承表现出很高的初始磨损率。
如果没有更多的污染物侵入，在运转过程中，经过轴承接触区
域的颗粒污染物会变小。
通常，影响轴承磨损的重要参数包括污染物颗粒大小、浓
度、硬度和润滑油膜厚度。除了油膜厚度之外，其他所有参数
升高都会造成轴承磨损增加。升高润滑油粘度可减少指定污染
浓度下的轴承磨损。
建议在颗粒污染物很可能会对轴承性能产生显著影响的应
用中使用润滑油过滤装置。通常，大部分工业应用常用的是40
μm (1600μin.) 级滤清器。
水和轧制乳化液
在润滑油或润滑脂中，溶解或悬浮的水和轧制乳化液会对
轴承寿命产生不利影响。
当轴承静止不动时，水和轧制乳化液可能会造成腐蚀和轴
承水蚀。请参阅第122页以了解更多详情。
水和轧制乳化液也可能会缩短轴承疲劳寿命。虽然未完全
了解准确的寿命机理，但是研究暗示水和轧制乳化液会进入轴
承圈中由于反复的应力周期而产生的微裂纹中。然后，这会造
成微裂纹中发生腐蚀和氢脆，加速裂纹传播。
使用吸水性良好的润滑脂可降低轴承腐蚀的严重性。
润滑
润滑和密封
110 TIMKEN 工程手册
密封
为了使轴承组件的使用寿命最大化，必须达高效密封。动
态密封圈是密封系统中的关键部件，它有两种功能：
排除轴承系统中的污染物
将润滑油保留在轴承内
正确的密封设计取决于这两种功能哪一种更关键，以及
轴承的工作条件。
为任何Timken轴承应用选择正确的密封设计时，请考虑：
润滑油类型
需要防止进入轴承腔的异物。
应用的速度
预期工作温度
应用类型
其他一般性环境和工作条件
异物（例如，灰尘、水垢或任何硬质研磨性物质）将充当
研磨剂，造成轴承快速磨损。水基轧制工艺润滑冷却液（通
常为酸性）将会使润滑油和密封圈变质，造成轴承损坏以及
润滑油流失。
无论何时更换润滑油、轧制工艺润滑冷却液或密封材料
类型时，都需要检查密封材料与润滑油添加剂和轧制工艺润
滑冷却液的兼容性。
密封类型
接触式密封圈
接触或摩擦密封圈时，密封组件之间会发生物理接触。它
们经常用于接触力所产生的热量可以接受的低速到中速应用。
在运行期间，密封唇和密封圈座之间必须存在润滑膜。否
则，很快将会出现密封圈损坏。
接触式密封圈有两种基本类型 – 径向唇式密封圈和面密
封圈（图161）。
轧机行业中使用的径向密封唇主要使用三种不同的材料制
造 – 腈 (NBR)、氢化丁腈 (HNBR) 和氟橡胶 (FKM) 或 (DuPont™
Viton®)。这三种材料都可以用于矿物润滑油或合成润滑油。
腈密封圈用于高达 14 m/s (2800 ft./min.) 的唇-座速度和
高达 100°C (212°F) 的工作温度。氢化丁腈密封圈可获得更好
的性能，能够处理的工作温度高达 125°C (257°F)。对于需要
很高的热稳定性和耐化学品性的应用，我们建议使用工作温度
可达 160°C (320°F) 的氟橡胶密封圈。
唇-座硬度为45至60 HRC且粗糙度Ra为0.25至0.50
μm（10至20 μin.）时可获得正确的密封唇有效率。密封圈座
必须经过切磨以避免出现研磨诱因。这些建议有助于形成和保
持稳定的润滑油膜，保留表面纹理并防止产生过度的座磨损。
DuPont™ 和 Viton® 是杜邦公司或其子公司的注册商标。
图 161. 径向和面密封唇配置
面密封圈
润滑油入口
径向唇式密封圈 延长内径
密封
润滑和密封
TIMKEN 工程手册 111
静态密封圈
为了能够完全密封轴承，请考虑在非旋转零件之间利用静
态密封圈。位于外圈盖和轴承座之间的O形环或压缩垫片有助
于实现些目的。
非接触式密封圈
非接触式密封圈包括各种类型的迷宫式密封圈（图162）以
及密封元件之间保持间隙的流体动力膜密封圈。这些密封圈的
防泄漏性取决于间隙量和密封圈降低可进入迷宫式密封圈的流
体所携带的运动能量的能力。
迷宫式密封圈可采用各种配置。理论上，迷宫式密封圈充当
泄漏减少装置，而非泄漏消除装置。迷宫式密封圈的泄漏率与径
向间隙成正比。因此，这些间隙应当尽可能保持最小。建议将非
接触式密封圈用于高速应用（高于25 m/s [5000 ft./min.]），而
不能使用橡胶密封圈。
图162. 迷宫式密封圈配置
密封
润滑和密封
112 TIMKEN 工程手册
为了使密封圈与轴承座和轴承组件保留在一起，应使用
加长内径 (TQOWE)。这种设计可使轴承座和轴承成为密封
单元系统。这样还可以消除常见的搬运损坏和密封唇翻滚问
题，因为密封圈在更换轧辊期间保留在各自的座中。
除了加长挡边，您还需要更小的支撑圈来构成正确的密
封布局。在挡圈侧，无论哪种固位装置，都会使用一个径向
密封唇，有时也可能使用两个。
密封轴承概念（图164）完全等同于Timken非密封（开放
式）轴承，它有助于减少润滑脂消耗，延长轴承使用寿命。
装配在轴承中的其他密封圈将可额外为轴承提供保护，但是
保持良好的轴承座外部密封布局仍然很重要。
如果在运行期间不需要补充润滑脂，您可以接受配备固
态间隔圈的密封轴承。请参阅第39页以了解关于密封辊颈轴
承解决方案的详细信息。
密封系统
辊颈
辊颈应用要求在铁质轧机和非铁质轧机的辊身侧都采用
坚固的密封布局。这对轧制工艺润滑冷却液直接流过支撑（圆
角）圈的湿轧工艺以及安装在高污染轧机环境中的轴承尤其
重要。可以采用各种密封设计。如需关于此处未显示的密封
圈设计的详细信息，请咨询铁姆肯公司工程师。
密封设计取决于轴承和筒辊面之间的可用空间，该空间与
支撑圈长度对应。许多布局成功地用于满足各种类型的工作条
件的要求。这些布局大部分都有一到两个径向密封唇，有时结
合面密封圈或迷宫式密封圈以获得进一步保护。
密封唇的方位因所用的润滑系统而异。在油润滑系统中，
密封配置通常如图163中所示。在脂润滑系统中，两个密封唇
通常都背朝轴承。
如果将一对径向密封唇作为一个整体用于油润滑系统，
则需要在两个密封圈之间配有独立的润滑油入口以防止密封
唇在干座中旋转。图中所示的布局（图163）可能会因可用的
空间而略有不同。支撑圈通常采用紧配合方式安装在辊颈上，
以防止轧制工艺润滑冷却液流进支撑圈内径。
图163. 两个径向密封唇配置
图164. 集成密封工作辊轴承概念
静态密封圈（O 形环）
静态内径密封圈 径向动态密封圈
密封
润滑和密封
TIMKEN 工程手册 113
辅助设备
卷取机、开卷机、小齿轮机架和减速器之类的辅助设备
不直接暴露在高污染环境中。在这种情况下，可采用更简单
的密封布局。可以购买很多型号和样式的径向密封唇来满足
不同的密封要求。
在基本要求是将润滑油留在轴承座中的较清洁环境中，
通常使用单个唇缘朝内的密封唇（图165）。
在污染环境中，唇缘通常朝外。在更加关键的环境中，
使用双唇密封圈或者两个密封唇。在极脏的条件下应额外使
用迷宫式密封圈作为主密封，以防止密封唇和密封表面发生
磨损以及提前出现唇式密封圈损坏。
如果采用脂润滑且在洁净环境中，您可以使用金属冲压
件封口（图166）。在脏污环境条件下，这些冲压件与其他密
封件配合使用，形成更有效的迷宫式密封件以防止污染物进
入。为了更高效地保留润滑脂和排除异物，应配合使用静止
部件上提供的机加工护圈与环形槽封口（图167）。
图167. 与环形槽封口组合在一起的机加工护圈
图165. 单密封唇
图166. 单密封唇加迷宫式设计
密封
润滑和密封
114 TIMKEN 工程手册
润滑和密封
TIMKEN 工程手册 115
苛刻应用和增强型轴承
解决方案
本部分中包含关于以下主题的信息：
高性能轴承
接触疲劳
碎屑
润滑
腐蚀
精密轧制
急剧加速
苛刻应用和增强型轴承解决方案
116 TIMKEN 工程手册
我们的高性能轴承面向最苛刻的环境，按照设计可提
供：
价值更高的成品
提高轴承性能，延长使用寿命
提高功率密度，利用相同的轴承封圈尺寸获得更大的功率
输出能力
降低设备维护和保养成本
增加设备正常运行时间和生产效率
您可以在从原型到最终使用的任何阶段部署高性能轴
承，不需要重新设计系统。通过以应用环境为重点的尖端分
析工具，我们的工程师可为您的工作环境推荐理想的产品。
我们的高性能轴承技术旨在通过最大限度地减少接触疲
劳和过载、润滑不足、腐蚀和碎屑凹痕/污染导致的大部分主
要损坏模式来提高轴承使用寿命。
高性能轴承
冶金包括钢包炉（氧气顶吹转炉 [BOF]/氩氧脱碳炉 [AOD]）、
铸机、轧机以及齿轮传动、卷取机和剪切机之类的辅助设备。
这些苛刻应用的工作环境恶劣。潜在挑战包括重载荷、冲击
载荷、高速、加速、高温、碎屑污染和腐蚀，它们可能会对
标准轴承的性能产生不利影响，限制其达到完整使用寿命。
Timken增强型轴承解决
方案有助于降低总体设备设
计和运行成本。为了延长轴承
使用寿命和提高可靠性，我
们提供了高性能轴承解决方
案，在材料、设计、表面精加
工、异型接触几何结构和涂层
中都应用了专有技术。其中包
括：DuraSpexx®、抗磨粒轴
承、工程表面（图168）和抗
腐蚀轴承。每个轴承解决方案
都设计用于增强一组具体的损
坏模式下的性能。在各种环境中，展示出典型使用寿命提高至
一点五倍到六倍。性能根据应用和工作环境而变化。
图168. 工程表面高性能轴承
高性能轴承
应用挑战和增强轴承解决方案
TIMKEN 工程手册 117
接触疲劳
接触疲劳挑战
疲劳损坏是滚动接触、应力和环境条件造成的正常结
果。
在指定工作条件下，任何轴承都可以根据实验室测试和
现场经验从统计学上得出计算寿命预期。请参阅第67-93页
的“轴承使用寿命计算和相关分析”部分以了解关于轴承使
用寿命计算的详细信息。
剥落是指内圈和滚动体上的轴承材料发生点蚀和脱落。
许多类型的主要轴承损坏最终将恶化成剥落的继发损坏
模式。我们将剥落损坏分为三种明显不同的类型。
夹杂物源剥落
夹杂物源剥落（图169）由钢材中存在的非金属夹杂物造
成的表面下局部区域经过数百万个交变载荷周期后材料加速
疲劳所致。这种损坏表现为局部椭圆形剥落。
点面源 (PSO) 剥落
点面源（PSO[图170]）剥落由极高的局部接触压力造成
的轴承过早疲劳所致。这种剥落损坏通常是由于同时存在
边界润滑/薄膜工作条件以及微粗糙接触点因疲劳剥落、划
痕、凹痕、磨粒、蚀刻或硬颗粒污染物导致的高应力而造成
的。PSO剥落是最常见的剥落损坏，通常会由于油膜的液压
压力抬高金属并剥离表层而呈箭头形传播。
图169. 夹杂物源剥落
图170. 点面源剥落 (PSO)
接触疲劳
应用挑战和增强轴承解决方案
118 TIMKEN 工程手册
图172显示使用我们的超纯净钢可使轴承使用寿命提高多
达两倍。
在受到非金属夹杂物（滚道的夹杂物源剥落）问题困扰时，
我们的超纯净钢能够提供延长轴承疲劳寿命的优势。
超纯净钢可发挥最大优势的情况包括：
弯曲力提高而现有轴承封圈固定的改装轧机
齿轮传动，利用更纯净的钢材可适应更高功率要求
要求紧凑型设备设计的应用
如果主要故障模式与夹杂物源剥落无关，可能无法获得使
用超纯净钢的优势，例如在以下情况中：
高偏心度/高边缘应力
低润滑油膜/粗糙接触
严重的碎屑污染环境
几何应力集中 (GSC) 剥落
几何应力集中 (GSC) 剥落（图171）由轴承局部区域的高应
力引发的偏心、偏转或边缘载荷造成。这种损坏发生在轴承圈/
滚道的极边缘部位，通常由轴、轴承座或高载荷问题所致。
接触疲劳解决方案
在大部分情况下，一种或多种增强可缓解接触疲劳挑战，
帮助最大化轴承寿命。
高纯净度钢材
如果损坏与材料相关，则提高钢材纯净度可最大限度地延
长轴承使用寿命。轴承钢材中的非金属夹杂物可充当应力提升
物质。夹杂物数量越少，体积越小，这些夹杂物出现在受压体
积表面下的几率越低。请考虑在高载荷应用中使用超纯净钢。
这种类型的钢材也可以结合更高的表面光洁度和更完善的轴承
外形，以帮助获得最高的性能。
图171. 几何应力集中剥落
图172. 纯净钢对轴承使用寿命的影响
3
标准钢
0
1
2
超纯净钢
寿命调整系数—— a2
寿命调整系数：铁姆肯公
司标准材料与超纯净钢
接触疲劳
应用挑战和增强轴承解决方案
TIMKEN 工程手册 119
特殊形状
我们通常采用适当的轴承部件外形以最小化滚子的大端
或小端可能出现的边缘应力。这些标准外形有助于承受普通
载荷。
在特定应用条件下，遇到极高的载荷或偏心时，您可能
需要利用特殊的滚子形状将应力更均匀地分布在滚道上。滚
子接触端的应力集中必须大幅降低以最小化滚道边缘的剥落
几率（几何应力集中 [GSC] 剥落）。
图173–175显示为圆锥滚子轴承增加特殊外形所产生的
显著影响。这种应力特征分析构成了 Timken Syber 应用分析
程序的要素之一。
我们的改进形状技术可通过在高载荷或偏心条件下达到
更均匀的应力分布（图176）将轴承使用寿命延长多达四倍。
TIMKEN® DURASPEXX® 轴承
Timken® DuraSpexx®
轴承（图177）的滚子、内圈
和外圈采用特殊的表面处理
以帮助降低与表面相关的点
面源(PSO)损坏模式，采用
高级几何外形来最小化高载
荷或偏心导致的边缘应力集
中。这些轴承结合增强材料以减少与夹杂物相关的损坏，相
对使用寿命比标准轴承长达四倍。
图176. 修形对轴承使用寿命的影响
3
4
5
50% C(90)
0.001 弧度
100% C(90)
0.002 弧度
150% C(90)
0.003 弧度
200% C(90)
0.004 弧度
0
1
2
相对使用寿命
载荷：
偏心：
图173. 高载荷下的
滚子滚道应力分布
——标准形状
图174. 存在偏心时
的滚子滚道应力分
布——标准形状
图175. 利用特殊形
状最小化边缘载荷
影响的滚子滚道应
力分布
形状改进对轴承使用寿命的影响
图 177. DuraSpexx® 轴承
接触疲劳
应用挑战和增强轴承解决方案
标准几何结构
改进形状几何结构
120 TIMKEN 工程手册
碎屑
碎屑挑战
碎屑通常会导致轴承过早损坏，特别是在恶劣的轧机环境
中。砂砾、灰尘、热处理氧化皮以及来自齿轮、花键、故障或
剥落部件的金属磨损颗粒之类的污染物与轴承滚子和滚道表
面接触后都可能会产生凹痕（图178）。碎屑造成的这些损坏可
能会使轴承严重恶化，缩短疲劳寿命，最终导致轴承损坏。
图178. 碎屑对轴承滚道造成的损坏
大颗粒在润滑油中通过轴承，擦伤接触表面。
凹痕形轴肩——有些很严重——可导致表面应力上升，造
成表面过早损坏，缩短轴承使用寿命（图179）。指定颗粒大小
和浓度的金属磨粒可造成最严重的轴承损坏。
在很多情况下，我们的标准渗碳轴承可通过最小化指定系
统中的碎屑影响获得优异的性能。实际上，在相同的碎屑条件
下进行的受控实验室测试中，我们的标准轴承的性能始终达到
或超过多家主要竞争对手的轴承。
如果存在明显的碎屑问题，我们的Timken®防碎屑轴承
还可提供更高等级的保护和性能。这种产品可提供各种尺寸
和轴承类型。
图179. 凹陷形成过程的图示
滚子
滚子速度
圈速度 润滑油
润滑油中的硬污染颗粒
进入滚子——轴承圈接触区
颗粒物陷在滚子——轴承圈
接触区。受到载荷时，颗粒
物将会损坏表面（凹陷）
轴承圈
碎屑
应用挑战和增强轴承解决方案
TIMKEN 工程手册 121
为了帮助确定我们的防碎屑轴承是否适合您的作业系统，
我们的工程师开发了基于计算机的分析工具，便于通过检查轴
承滚道表面的凹痕和其他碎屑损伤以针对您应用中的碎屑的严
重性进行建模（图181）。通过损坏检查得出的结论为选择最适
当的碎屑解决方案提供了更多资料。
我们的防碎屑轴承通常采用外径至少为200 mm (7.874 in.)
的圆锥、调心或圆柱滚子轴承设计。我们的防碎屑轴承适合您
的应用现有的封圈尺寸，有助于消除成本高昂的重新设计需
要。此外，先进的制造工艺使我们无论面对数量多少的订单
都能提供经济实惠的价格。
利用我们的防碎屑轴承，您无需重新设计系统即可获得更
长的轴承使用寿命和更高的生产效率。
碎屑解决方案
防碎屑轴承
我们制造出防碎屑轴承，结合专有的合金和热处理改良
与硬膜涂层技术优化其机械性质。我们的防碎屑技术可防止
粘着磨损并自动修复微裂纹，这样可获得更长的使用寿命。
防碎屑轴承在低润滑条件下的碎屑环境中表现出的性能可
达标准Timken轴承的三倍（图180）。
图180. 疲劳测试结果——中等碎屑
标准基线
（清洁环境）
测试显示寿命提高多达 3 倍
标准基线
（存在碎屑）
3.0
0.0
1.0
2.0
防碎屑轴承
（存在碎屑）
在薄膜中的相对 (L16寿命 )
图181. 在我们的Debris Signature Analysis程序中生成的凹痕部
位场图
碎屑
应用挑战和增强轴承解决方案
深度—um
122 TIMKEN 工程手册
润滑
润滑挑战
润滑不足可形成各种损坏条件。如果为轴承提供的润滑
油在工作期间不足以分隔滚动和滑动接触表面，或未进行充
分润滑，则将造成损坏。
圆锥滚子轴承也可能会遇到另一种经常可归因于润滑不足
的损坏模式，即滚子端划伤（图182）。虽然划伤损坏可归因于
挡边接触位置预载荷过高或过度生热，但最常见的情况是它与
分隔滚子端与挡边接触位置的薄膜润滑层相关。
图182. 圆锥滚子轴承上典型的挡边——滚子端划伤 图184. 滚子剥离损坏
我们的增强表面精加工技术通过平整和降低表面粗糙颗粒
的高度，可将轴承使用寿命提高多达四倍（图 185）。
图183. 滚子端面和挡边变色
为每个轴承系统确定正确的润滑油用量、类型、等级、供
应系统、粘度和添加剂非常重要。根据历史、载荷、速度、密
封系统、工作条件和预期寿命做出正确的选择。若未正确考
虑这些因素，则可预见无法获得足够高的轴承和应用性能。
润滑不足造成的损坏在外观和运行上都会有很大不同。根
据损坏等级，它可导致从极轻微的滚子端或挡边变色（图183）
到整个轴承卡滞。
润滑解决方案
表面光洁度增强
润滑和润滑膜厚度是保持正确的轴承性能的关键因素。
油膜厚度结合相互接触的滚子和滚道的复合表面粗糙度确定
λ比值（第98页的图144）。如果λ比值太小（低于0.8），则会
发生粗糙接触，这样将可能造成滚子和轴承圈发生剥离损坏
（图184）或PSO剥落。
其中：
薄膜厚度 λ = –––––––––––––––––––––––––––––––
两个表面的复合粗糙度
图185. 表面光洁度增强对轴承使用寿命的影响
3
4
5
6
0
1
相对使用寿命
2
标准表面处理
增强表面处理
1.1 2.1
测试条件 1
0.4 1.5
测试条件 2
0.6 2.1
测试条件 3
λ =
润滑
应用挑战和增强轴承解决方案
TIMKEN 工程手册 123
TIMKEN工程表面
我们同时利用表面改性处理（更改表面光洁度）和特殊涂
层获得工程表面 (ES)。
表面改性处理包括我们的ES10和ES20工艺。这些精加
工方法可将表面粗糙度降到远低于传统方法的水平。更为平
滑且经过形态改性的表面上（图186和187）可与配对部件的表
面相互作用的明显粗糙颗粒（显微镜下的高点）较少，有助于
减少摩擦和磨损。
通过涂层制作的工程表面（ES200 和 ES300 系列）采用
厚度为1至 3μm（40至120μin.）的薄膜型纳米复合金属-碳化
物矩阵获得硬度极高的低摩擦表面性质。
我们利用物理蒸汽沉积工艺形成涂层（图188），产生硬度
比钢材高两倍但仍具有弹性的表面。在实验中，该涂层的摩擦
系数低于钢材的50%。
我们在不影响基材硬度的温度（低于160°C [320°F]）下应
用此涂层。
图186. 普通磨削表面形态
图187. ES20光洁表面形态。
采用我们的工程表面的轴承通常用于最佳轴承性能和正常
运行时间至关重要的场合。
我们的ES涂层同时具有与陶瓷和聚合物类似的性质，能
够抑制滚子和轴承滚道接触面上的微型焊接和粘着磨损，显
著地最小化金属——金属接触。
ES涂层能够提供耐磨粒性，降低滑动或润滑不佳的接触面
上的摩擦和扭矩，减少部件划痕和擦伤损坏，延长轴承在薄膜
润滑中的寿命，减少摩擦腐蚀磨损并提供溢油保护。
我们对ES涂层配方进行了测试和优化以在挑战性应用中
获得最佳性能。采用工程表面的轴承的测试数据证明与标准
设计相比，轴承寿命可提高多达九倍。
图188. 具有涂层的轴承
润滑
应用挑战和增强轴承解决方案
124 TIMKEN 工程手册
适当的工程表面选择
选择适当的工程表面光洁度或涂层需要评估应用的摩擦
学条件。虽然经过大幅简化，但是表9仍可展示我们应如何考
虑润滑效率 (λ) 和接触模式以便为应用选择正确的光洁度或涂
层类型。
腐蚀
腐蚀挑战
抗摩擦轴承在辊颈应用出现损伤的主要原因是水性腐蚀
损伤。
水侵入会造成滚道与滚动体之间发生界面腐蚀。尽管轴承
在运行时由水导致的问题非常罕见，但是轴承静止时润滑油膜
的损耗会造成几乎或完全丧失保护。透过瑕疵或损坏的密封圈
的水或轴承座内部由于温度变化而凝结的水会流到轴承座底
部，与滚子和滚道表面发生接触。这会造成腐蚀，最初是以
黑色氧化物的形式出现，称为污点（图189）。大多数情况下，
您可以利用细研磨材料除去污点并重新使用轴承。长时间暴露
于潮湿环境，这种腐蚀将在轴承材料上形成点蚀（图190），最
终导致更严重的损伤，称为蚀刻（图191）。在此阶段，根据损
伤的深度，轴承必须丢弃或进行翻修。
储存条件不佳以及拆卸后进行检查时洗涤和干燥方法不当
也会造成明显的损伤（图192）。
表9. 选择适当的工程表面光洁度或涂层
摩擦学条件损伤模式 涉及的解决方案 机制
低/由于润滑不佳或
薄膜润滑条件导致
（薄膜）疲劳寿命
缩短
滚子上采用 ES302
涂层
带涂层的硬表面作为不同材料
减少粘着磨损并磨光无涂层表
面，提高有效 λ 比值
因缺少润滑而产生
的划痕损伤
滚子端面
（滑动表面）
上采用 ES200 或
ES300 涂层
涂层形成防粘着磨损屏障，
减少摩擦
因杂质而导致疲劳
寿命缩短
滚子上采用 ES300
或 ES302 涂层
带涂层的硬表面作为不同材料
减少粘着磨损，缩小无涂层滚道
上的碎屑凹痕肩部高度
摩擦腐蚀、表面侵
蚀、划痕和擦伤
滚子上采用 ES300
或 ES302 涂层
涂层在滚道上形成防粘着
磨损屏障
图189. 无点蚀的污点 图190. 滚子上的点蚀
图191. 外圈滚道腐蚀 图192. 储存条件不佳造成的
损伤
润滑 腐蚀
应用挑战和增强轴承解决方案
TIMKEN 工程手册 125
防腐蚀解决方案
TIMKEN® AQUASPEXX® 轴承
Timken® AquaSpexx® 轴承（图195）利用专有的电化合锌
合金涂层保护滚道和其他功能表面，以减少水侵入和水性腐
蚀造成的轴承损伤。
此工艺可产生晕彩外观，不同产品之间可能会有差异。这
种涂层提供电偶腐蚀防护，可直接应用于成品部件。
TIMKEN 薄密镀铬轴承
薄密镀铬 (TDC) 轴承采用专有的硬质薄铬质涂层，在潮湿
或腐蚀性环境中具有优异的抗腐蚀能力和出众的性能。这些轴
承的抗腐蚀性能达到传统轴承的三到九倍。
TDC 轴承专为在各种恶劣的腐蚀性环境中获得更高的性能
而设计，其中包括部分酸性和碱性溶液，标准的无保护轴承在
这些溶液中会出现过早损伤。
清洁和干燥后，应在轴承上涂抹机油或其他防腐蚀剂，并
用保护纸包裹后（图193）再放到储存位置。新轴承或用过的轴
承必须始终放在干燥区域并使用适当的包装材料（图194），以
降低安装前出现腐蚀的风险。
图194. 用于大轴承的真空热密封铝箔袋
图195. 在腐蚀应用中测试后的 AquaSpexx® 轴承和标准轴承
对比
测试后的 AquaSpexx® 外圈 测试后的无涂层外圈
图193. 机油保护和特殊保护纸
腐蚀
应用挑战和增强轴承解决方案
126 TIMKEN 工程手册
精密轧制
更高的轴承精度以获得最佳厚度精度
辊颈轴承精度直接影响轧制产品的质量。在冷轧操作中，
支撑辊轴承的径向跳动可传输到待轧制的产品，表现为产品
厚度的纵向波动。精密轴承可降低径向跳动量，提高轧机的
厚度控制能力。
支撑辊的四列圆柱轴承的精度通常可通过在将内圈安装
到辊颈后再精磨得到提高。内圈安装在辊颈上，其滚道经过
修磨以最大限度地降低内圈外径 (O.D.) 相对于支撑辊身的任
何偏心。
通过指定更高精度公差提高精度水平，可进一步提高支撑
辊的标准四列圆锥滚子轴承的精度。
我们的制造能力允许我们将内圈壁断面的变化保持在极
低的公差水平。
控制壁断面和滚子
尺寸变化（图196）有重
要意义，因为单个轴承
部件中的任何高点都会
使轴承产生径向移动或
径向跳动。
轴承径向跳动，包
括重复的径向跳动（壁断
面变化）和非重复径向跳
动；或滚子尺寸变化以
及滚子端圆度。
图197. 重复径向跳动（同步）
০ၠཌۯ
ፌۇٴኵ
ፌၭኵ
内圈壁厚变化将表现为重复的径向跳动（同步[图197]），而
滚子尺寸变化将会导致非重复（异步 [图 198]）变化。
图196. 滚子尺寸变化（以圆锥滚子
轴承为例）
০ၠՎࣅ
图198. 非重复性径向跳动（异步）
同步误差运动轨迹
Rmin
异步误差
Rmax
精密轧制
应用挑战和增强轴承解决方案
TIMKEN 工程手册 127
频繁加减速
保持架，在滚子轴承的正常运行中执行重要的功能。在
滚动体进出承载区的过程中，它们可使滚动体保持均匀的间
距。苛刻的动态工作环境，例如急剧加速或减速、高幅度和
频率的振动或冲击，以及轴承工作游隙较高，都会影响保持
架的性能。
保持架挑战
在上述的苛刻动态工作环境下，滚子将会以很高的速率加
速或减速。根据保持架的类型，滚子对保持架横梁、指式保持
架或销产生的冲击可形成动态的弯曲循化应力（图199），产生可
损坏保持架的疲劳裂纹。我们开发了多种保持架类型和材料以
满足各种工作要求。
保持架解决方案
我们开发了名为 CageDyn的专有计算工具来研究保持架在
动态条件下的性能。CageDyn执行快速精确的计算以识别损伤
风险，并评估保持架设计和材料选择的影响。
对于承受高载荷、振动、高速或加速的挑战性应用，可
能需要使用特殊的保持架以尽可能减少损伤。潜在解决方案
包括：
变更材料
增强设计以最小化应力
减少保持架窗口——滚子间隙
更宽的保持架横梁或指状件宽度
增强保持架材料
优化轴承内部游隙
使用CageDyn模拟困难应用条件下轴承保持架的性能有助
于尽可能地减少新设计所需的原型制作和测试数量，节约时间
和成本。可以快速地完成详细的研究，提高精度，缩短产品交
付周期。CageDyn还可以分析轴承应用以确保指定正确的保持
架类型，降低保持架在工作中出现问题的几率。
如需详细地分析应用中的轴承保持架的性能，请咨询铁
姆肯公司工程师。
图199. 由一个滚子加速和冲击保持架横梁而产生的冲压钢保持
架和滚子应力图（最大应力在应力分布图中显示为深灰色）
频繁加减速
应用挑战和增强轴承解决方案
128 TIMKEN 工程手册
应用挑战和增强轴承解决方案
TIMKEN 工程手册 129
相关产品
本部分包含以下信息：
密封和润滑
维护工具
状态监测设备
Timken® 带座轴承单元
Timken® Quick-Flex® 联轴器
精密链条产品
动力传动与相关产品
130 TIMKEN 工程手册
润滑
世界各地的客户都在轧机、铁路轴承、发电设备、工程和
运输车辆以及其他工业应用中使用我们的润滑油。Timken 轧
机润滑脂专为钢铁轧机应用开发，能够提高抗水冲刷特性、防
锈蚀和腐蚀能力、高温性能和氧化稳定性。
铁姆肯公司拥有丰富的摩擦学和滚动摩轴承专业知识，并
深刻了解这两方面因素如何影响系统的整体性能，在此基础上
开发出了适合特定应用场合和环境的润滑系列产品。Timken
润滑产品能够帮助轴承和相关部件在苛刻的工业工作环境中
有效地运转。高温、耐磨损和防水添加剂可以在恶劣的环境
中为轴承提供极佳的防护。
七个主要的Timken润滑系列产品与我们的G-Power和
M-Power单点润滑器、C-Power多点集中润滑器以及我们的
全球润滑产品解决方案相得益彰。G-Power、M-Power和
C-Power设备可在机器的运行中均匀地分布润滑脂。这些罐
子可以填充铁姆肯公司润滑油脂或其他众多类型的商业润滑油
脂，并可与完整系列的铁姆肯公司附件一同安装。
Timken氟橡胶 (V) 绿色工业密封 – 建议用于连续工作温度大
约为400°F、峰值温度为450°F的应用。
图200. Timken高性能密封
Timken腈 (N)
（黑色密封）
Timken氟橡胶 (V)
Timken氢化丁腈橡胶 （绿色密封）
(HNBR)（蓝色密封）
除了轴承系列产品，我们还提供各种为冶金行业量身定
制的相关产品。本部分包含关于密封、润滑、维护工具、状
态监测设备和带座轴承单元产品的信息。
密封和润滑
密封
我们的工业密封系列包括多种适合几乎任何工业应用的不
同材料选项。我们的密封是恶劣应用环境中的理想选择，能够
承受极端温度、压力、杂质和大部分化学物质。与PTFE（聚四
氟乙烯）材料相比，它们还可在稠厚的粘性流体中提供出色的
密封性能，更高的抗拉强度，更少的冷流和蠕变。
铁姆肯公司提供各种密封解决方案，包括：
油和脂密封 —— 这些密封可在各种环境中防止具有磨损
和腐蚀性的潮气以及其他有害污染物进入机器的部件。
V-Seals™ —— 使用腈或 Viton® 制成，这些高弹性密封安
装方便，适合各种轴尺寸，可用于离心和偏心轴。
Redi-Seals® 服务 —— 通过这项创新计划，客户可在下订
单后24小时内获得高质量的密封设备。
Redi-Sleeve™ 技术 —— 这些钢质耐磨套设计用于压接到
轴上，可快速地修复受损、刻槽或磨穿的轴。
轴修理套件 —— 这些套件可作为轴更换的备选方案。
Redi-Coat® —— 这种专利密封剂可填充抛光不佳的内径
中的划痕和擦伤。
我们的工业密封圈可提供小内径尺寸，最大为13英寸
（325 mm），并提供公制和高温型号。我们还可提供工具来
加速安装、防止密封和轴承损坏以及预防密封过早渗漏。密
封和工具适用于数以千计的应用中使用的全系列设备，包括
制造、越野车辆、动力传输和炼油厂应用。
铁姆肯公司的油封提供各种选择以适应您独特的应用和
工作规格。此外，它们使用相应的颜色编码以便于识别（图
200）。
Timken腈 (N) 黑色工业密封 – 建议用于连续工作温度大约为
200°F、峰值温度为250°F的应用。
Timken氢化丁腈橡胶 (HNBR) 蓝色工业密封 – 建议用于连续
工作温度大约为300°F、峰值温度为350°F的应用。
密封和润滑
动力传动与相关产品
TIMKEN 工程手册 131
维护工具
液压拉拔器
我们提供种类齐全的自给式便携液压拉拔系统，承载能力
为4至30吨。它们是拆卸所有种类的轴配合零件的理想选择。
我们实用的自定中液压拉拔器可方便地转换成双臂或三臂拉拔
器（图201）。紧凑的设计极其适合拉出各种压入配合零件，包
括轴承、车轮、衬套、齿轮和皮带轮。唧筒柄可360度旋转，
以在最方便的位置灵活地使用拉拔器
电感应加热器
在要求苛刻的工业应用中使用共轭式电感应加热器（图
202）。它们可以快速加热各种齿轮、轴承圈、联轴器、轴承和
其他部件，并使其呈放射状膨胀。我们按照国际 (IEC) 和欧洲
(CE) 健康和安全要求生产所有加热器。它们配备由微处理器控
制的电源，具有内置时间和温度控制功能以及自动退磁功能。
TIMKEN® ECOPOWER™
电感应加热器
使用新型 Timken® EcoPower™ 电感加热器（图203）安装
和拆卸紧配合部件。这种灵活的设计无需再使用共轭形装置。
这种新加热器类型由发电机和精选的电感工具构成。后者
为固定线圈型——根据具体的尺寸指定；或柔性线圈型——就
像缠绕在工件外侧或内侧的缆线。利用这种工具，能够适应
多种不同尺寸和形状的工件表面的磁场。它还可以将加热台
连接到发电机。
由于发电机/线圈系统的效率很高，可将高达90%的输入
功率直接输送到工件，因此可以显著地节省时间。这主要归功
于直接放置在待加热表面上的电感线圈（固定或柔性线圈）。
图204. 绕有两组柔性线圈的1300 kg (2900 lb.)齿轮示例
图203. Timken® EcoPower™ 电感应加热器
图202. Timken 共轭式电感应加热器
图201. 液压三臂拉拔器
在上例中，从安装柔性线圈到拆下1300 kg的齿轮的轴总共只
需要23分钟（图204）。
维护工具
动力传动与相关产品
132 TIMKEN 工程手册
辊颈装卸工具
在将辊颈轴承安装到轴承座中或从轴承座中拆下时，应当
小心地搬运以免损坏任何关键表面。您可以根据轴承类型、尺
寸、重量、保持架类型以及轴承零件是独立装配还是作为整体
装配（例如密封轴承）使用各种不同的工具。
例如，对于配备销式保持架的大内径四列圆锥轴承，可
以利用安装在保持架圈上的螺纹孔中的带孔螺栓吊装单内圈
或双内圈。
配备冲压钢保持架的轴承使用特殊的吊装工具。
我们提供两种基本的吊装工具类型：
三脚式（图206）
滑动底脚（图207）
通常，操作员会使用自己的工具。但是如果这样做，请务
必小心不要损坏轴承部件。
图206. 三脚式装置 图207. 滑动底脚
图208. 密封辊颈轴承和吊装工具
图205. Timken ChockLok™
我们交付的大部分密封圆锥滚子轴承都已预加润滑脂。搬
运和安装到轴承座中时应将其整体作为装配好的单元。您也可
以使用这种解决方案将未加润滑脂的标准双列或四列组件作为
整体单元进行安装。
CHOCKLOK™
The Chocklok™（图205）锁环组件可将轴承座/轴承组件保
留在辊上。它取代沉重的OE剖分环和调节螺母，可简化轴承
座的组装/拆卸。这种使用方便的系统只需要紧固六个螺栓，
可以安装在大部分轧机设计中，通常可将轴承座的安装和拆
卸时间缩短一半。
维护工具
动力传动与相关产品
TIMKEN 工程手册 133
图208（上一页）显示滑动底脚吊装工具如何夹住轴承两
端以将整个密封轴承组件抬入或抬出轴承座。吊装工具穿过
内圈内径支撑在轴承底部，并穿过顶部外圈夹住轴承。它在
轴承外圈支撑轴承底部以提升整个轴承。轴承座设计应当留
出间隙，使提升装置脚能够进入外圈端面，以便为整个轴承
组件提供正确的提升支撑。
状态监测设备
在冶金行业中，您的目标是最大限度地提高正常运行时
间、安全性和盈利性。您必须避免任何意外停机。您应当找
出任何不安全的状况，并且必须立即修复。我们提供齐全的
状态监测产品和服务，包括便携式仪器、连续监控装置和在
线系统。我们可以开发成本效益出众的解决方案以获得最大
输出和可靠服务，从而帮助您将正常运行时间最大化。增加
机器的有效寿命和生产效率可直接影响净利润。
我们的手持轴承测试仪是一种便携式袖珍设备，性能可
靠，经济实惠，使用方便。通过轴承测试仪，用户可以灵活
地执行定期机器状况检查，有助于避免意外停机造成的生产
损失，降低总体维护成本。轴承测试仪的紧凑和轻量级设计
使其成为在多种工业环境中评估球轴承和滚子轴承健康和润
滑状况的便利工具。
TIMKEN 在线智能系统
在线智能系统连续监控平台从最恶劣和具有挑战性的工
作环境中获取精密而可靠的读数。然后，它将这些数据编译
成可管理且使用方便的信息，用于做出能够提高可靠性和盈
利性的决定。在线智能系统有助于降低数据的不一致性，确
保不会错过潜在问题。
在线智能系统允许您调节测量
参数以满足当前状况，同时在处理
波动时仍然保持精密度。然后，
检测到问题时，我们的服务工程
师将分析数据，执行附加测试并
建议适当的解决方案以提高设备的
可用性。
维护工具 状态监测设备
动力传动与相关产品
134 TIMKEN 工程手册
TIMKEN
® 带座轴承单元
剖分式带座轴承单元
（枕式带座轴承）
铁姆肯公司提供齐全的SNT公制带座轴承单元和SAF英
制带座轴承单元系列，包括为满足您的特定要求而开发的各
种尺寸、轴承座设计、密封和附件。标准系列的Timken剖分
式轴承座使用铸铁制成，设计用于保护轴承。对于更加恶劣
的应用，选择球墨铸铁或铸钢制成的轴承座，这些材料的强
度高达铸铁的两倍。
在Timken剖分式轴承座内部，是高性能的Timken®调心
滚子轴承，它们采用精密加工的几何结构和滚道表面处理工
艺。此外，我们的调心滚子轴承采用独特的设计，在偏心度
达到±1.5度的轴上运行时生热更少，效率更高，且不会缩短
预期使用寿命。
TIMKEN 剖分式带座轴承单元的优势
可用的标准轴尺寸范围为：
SNT 20 mm至400 mm轴尺寸
SAF1 3/8 in. 至19 1/2 in. 轴尺寸
对于更大的轴尺寸，可定制设计
大部分标准轴尺寸都可从库存中快速发货，充足的轴承
座、轴承、安装件和密封库存确保迅速供应更换部件，从
而缩短停机时间
安装设计包括便于安装的锥孔设计或轴向定位更佳的直孔
设计。通过拆卸固定环可轻松将轴承单元从固定式结构转
化为浮动式结构
通过存量充足的库存方便地订购完整组件或新零件通常能
够快速交付标准零件和组件
特定特征
坚固的铸铁（标准）结构能够承受恶劣的环境。在极重载荷
的工况中，也可使用球墨铸铁和铸钢轴承座。Timken®高性能
调心滚子轴承能够可靠地长期工作。多样的内径尺寸和配置便
于您找出适合自己需要的方案。利用易于安装的上盖和基座，
可以快速地检查和更换轴承。先进的密封和润滑选项适合您的
特定需要。在挑战性的安装环境中，可以利用紧定套和定位环
灵活地安装锥孔和直孔轴承。从固定到浮动方式的灵活转换能
够减少库存需要。
密封应用
SNT密封选项包括双唇式、迷宫式、V形环和铁燧岩密封。
双唇式密封 (TSNG)：铁姆肯SNT轴承座最常用的密封。这种
密封由聚氨酯制成，能够在恶劣的环境中提供良好的耐磨性
迷宫式密封 (LO)：迷宫式非接触密封具有多个迷宫段，能够
有效地阻挡泥土和灰尘等污染物并防止润滑脂泄漏
V 形环密封 (VR)：在高速应用场合中或轴粗糙度较大时，两
片式密封将是上佳之选
铁燧岩密封 (TA)：重负荷迷宫式密封，最适合严重污染的
区域。这种密封可以重复润滑，以提高密封质量并延长使
用寿命
SAF带座轴承的标配采用迷宫式 (LER) 密封，其它可选特
征包括 Timken 防尘座（能够提供极佳的污染防护）、DUSTAC
密封以及铁燧岩密封。
Timken防尘座 (TG) 密封：有助于防止润滑油溢出和污染物
进入。这种设计可减少摩擦生热，几乎或完全不会对系统施
加任何扭矩，使轴承和密封圈的使用寿命更长。
DUSTAC® 密封：有助于利用绕着轴旋转并对衬套表面施加
压力的 V 形腈环将残余的悬浮污染物排除在外。
RLS系列：在轴和迷宫式密封周围形成充满重润滑脂的楔
形空腔。
SRLS系列：内径中配有O 形环作为剖分式表面迷宫式密封。
设计用于防止污染物侵入以及发生轴向位移。
剖分式轴台（带座轴承）可满足严苛的重工业应用要求：
发电（煤）
采矿
骨料/水泥
冶金轧机
纸浆和造纸/伐木/林业
水处理
食品加工
仓储
活动桥/结构
工业风扇/鼓风机
图209. SNT公制轴台
TIMKEN® 带座轴承单元
动力传动与相关产品
TIMKEN 工程手册 135
正确的维护和处理做法非常重要。始终遵循安装说明并保证适当的润滑。
过热的轴承可能会点燃爆炸性气体。必须特别小心，正确选择、安装、维护和润滑在可燃气体或者谷物、煤碳或其他可
燃材料之类的尘埃聚集物达到爆炸水平的环境中或其附近使用的带座轴承单元。请咨询设备设计人员或供应商以获得安
装和维护说明。
安装或拆卸组件时切勿用力过大。
遵循所有公差、配合和扭矩建议。
务必遵循原始设备制造商的安装和维护指导原则。
确保正确对准。
切勿焊接带座轴承单元。
切勿使用明火加热部件。
切勿使轴承在温度超过 250°F (121°C) 的环境中运行。
一体式带座调心滚子轴承单元
冶金轧机环境中运行的设备需要配有足够坚固的带座滚子
轴承单元，以在恶劣的条件下获得优异的性能。我们为这些挑
战性环境设计了调心滚子轴承一体式带座轴承单元。
这些一体式带座轴承单元由铸钢轴承座和Timken高性能调
心滚子轴承构成，能够抵御污染物。可用的高级主密封选件和
钢质辅助护盖能够为轴承另外提供一层保护。
典型冶金应用包括隧道炉辊道输送机、进料辊、卷轴机
传动、环绕装置、初轧输出辊道、精轧输出辊道、卷轴机传
动、传送台和重返台。我们的调心滚子轴承一体式带座轴承
单元可在偏心度达到±1.5度的轴上高效地运行，不会缩短预
期使用寿命。
在全系列的精密制造锁轴样式、主密封、护盖、轴承座和
模块化设计理念中，可以很方便地找到适合您的冶金应用需要
的带座滚子轴承单元。
铁姆肯公司的带座轴承单元系列具有坚固的密封选件，能
够在充满碎屑、受到污染或潮气较重等多种恶劣的环境中提供
增强的轴承保护。全球各行各业的企业都依靠我们提供的带座
轴承单元来实现他们所需的性能和运行时间。
我们提供全系列的精密制造锁定样式、密封圈和轴承座，
因此您可以很方便地找到适合您的应用需要的带座轴承元。铁
姆肯公司是唯一将钢质一体式带座轴承单元作为标配的调心滚
子轴承带座轴承单元供应商。
轴承座样式
我们提供多种样式的一体式轴承，包括枕式带座轴承（图
210 和 211）、法兰式（图 212）、引导法兰式（图 213）和滑块
式（图 214），它们可与竞争对手的产品互换，但是后者无法达
到这些一体式设计的强度。
图210. 双螺栓带座轴承 图211. 四螺栓带座轴承
图212. 法兰座 图213. 引导法兰衬套
图214. 滑块座
警告
不遵守以下警告信息可能会导致严重的人身伤害或死亡。
TIMKEN® 带座轴承单元
动力传动与相关产品
136 TIMKEN 工程手册
锁紧结构
我们提供多种锁紧解决方案，包括偏心和 V-Lock® 设计：
EC系列 ——偏心锁（图 215）：
超重载荷
抱轴力提高
减少极端振动负载下的轴损坏
在反转应用下也不会旋松
V-Lock® 系列 ——双锥形锁（美国专利号
7344313）（图216）：
极重载荷
360度抱轴
设计用于消除抱轴过紧问题
机械退卸，易于拆除
与具有相同孔径的竞争产品相比，轴承尺寸更大，额定负
载更高
密封选项
冶金行业中使用的三种主要密封选项包括：
迷宫式密封圈——DuPont™ Teflon®（图217）：
高速应用
在脏湿条件下表现优秀
能够在高温环境中工作
耐受多数化学物质
耐磨损
三层唇式密封圈 —— 腈：
自清洁
在脏湿应用中表现优秀
耐化学品和腐蚀
三层唇式密封 —— 聚氨酯（图 218）：
除了腈密封的所有优点外，还能够耐磨损
图215. EC系列 —— 偏心锁
图216. V-Lock® 系列——双锥形锁（美国专利号 7344313）
图217. 迷宫式密封
图218. 三唇式密封
DuPont™ Teflon® 是杜邦公司或其子公司的注册商标。
TIMKEN® 带座轴承单元
动力传动与相关产品
TIMKEN 工程手册 137
辅助护盖
带座滚子轴承单元通过坚固且价
格实惠的护盖（图219）获得极出色的
保护功能，设计抵抗具有特殊挑战
性的行业中的重污染环境。这些钢
制护盖利用黑色氧化物增强防腐蚀
保护性能。
TIMKEN® E 型带座圆锥滚子轴承单元
铁姆肯公司工程师利用110年以上的轴承技术专长——并
结合圆锥滚子轴承领域的领先地位——为您呈现最佳性能的
带座圆锥滚子轴承单元。我们改进了自己的设计以建立新的
性能标准。铁姆肯公司实现了业内最高水平的动态额定载荷。
从轴承、密封和润滑脂到轴承座和轴环，我们创新的设计融
合了各种有助于承受最严苛应用条件的功能——最终能够缩
短停机时间、减少维护工作并降低总拥有成本。我们对核心
部件进行了优化，将其性能提升到我们认为下一代带座滚子
轴承单元应达到的水平。我们是如何做到的？答案就是我们
独特的产品设计。
增强性能轴承
Timken® E型滚子轴承的承载能力显著提高。我们设计的
增强表面纹理和优化外形可达到业内最高的额定载荷。我们的
E型轴承遇到的内部接触应力和摩擦阻力更低。除了轴承使用
寿命之外，这些轴承的设计还可获得管理比行业标准设计高出
多达三倍的偏心度的能力。
图219. 可选辅助护盖
双唇式密封
通过帮助阻挡碎屑和水进入，同时更长时间地保留润滑
脂，可以减少维护工作，从而降低维护成本。E型带座轴承单
元中的密封可优化接触几何结构，从而提高润滑脂保留能力，
显著减少污染物侵入。
优质润滑脂
由于 Timken® 优质多用途工业润滑脂可提供超强保护，因
此可进一步节省维护成本。我们独特的润滑脂配方含有极压和
抗磨添加剂以及缓蚀剂。这种润滑脂可有效地用于工作温度范
围为 -40°F至+300°F（- 40°C 至 +149°C）的应用。它与钙基和
锂基增稠润滑脂相兼容。
轴承座和锁定轴环
我们的设计融合了用于轴承座的ASTM-A48 30级铸铁。
轴承座和锁定轴销上的电处理涂层（电涂层）比工业标准喷粉
工艺的抗腐蚀性更高，有助于通过保护暴露表面减少总维护
成本。此外，我们的E型带座滚子轴承的尺寸适合与所有其他
领先品牌互换。
TIMKEN® E型带座圆锥滚子轴承单元
Timken® E型带座圆锥滚子轴承单元可采用各种尺寸和
配置，以满足苛刻应用的要
求。它们在所有关键特征的
尺寸方面可与现有供应商的
产品互换，包括螺栓孔轴中
心线尺寸。常用部件可立即
从库存中获得。轴直径也可
采用公制尺寸，范围为35 mm
至125 mm。
图220. E 型圆锥滚子轴承
TIMKEN® 带座轴承单元
动力传动与相关产品
138 TIMKEN 工程手册
TIMKEN® QUICK-FLEX® 联轴器
TIMKEN
®QUICK-FLEX
®联轴器
在金属制造和加工中，电机和齿轮箱通过与联轴器固定
在一起的轴连接其他运动设备。Timken® Quick-Flex® 联轴
器可适应高扭矩和低扭矩以及高速和低速条件。此外，它们
的尺寸基本上适合所有需要。它们可为间隔范围为 25mm至
3m（1 in.至120 in.）的轴提供牢固的连杆。
Quick-Flex联轴器相当耐用，足以承受住金属轧机的挑
战，并且只需进行极少的维护。这些联轴器容易安装，并且
无需润滑。由于其使用寿命可与旋转设备的使用寿命匹配，
因此这些联轴器有助于保持相对较低的总拥有成本。
联轴器连接电机和齿轮箱与其他移动设备。它们传输扭
矩的能力相当于或超过相似尺寸的齿轮、蛇簧、链条或其他
弹性联轴器。
Quick-Flex联轴器工作时没有任何金属-金属接触。这种
设计有助于消除可能损坏设备的联轴器轮毂之间的干涉。操
作员可以根据需要快速、方便地更换弹性元件，而不必拆卸
轮毂。由于金属轮毂没有磨损，因此弹性元件是所需的唯一
备件。
图221. 标准联轴器
（显示高速护盖）
图222. 花键轮毂联轴器
（显示hp护盖）
Quick-Flex联轴器可处理各种偏心度达到2度的金属轧机
工作：
电机到齿轮箱（低扭矩/高速）
齿轮箱到从动设备（高扭矩/低速）
驱动轴到从动轴应用
典型应用包括隧道炉辊道输送机、进料辊、卷轴机传
动、环绕装置、初轧输出辊道、精轧输出辊道、传送台、重
返台、切条机和卷取机。
有多种能够承受最极端环境的护盖和元件配置选项（图
221和222）。
下面的表10显示Timken Quickflex与竞争产品相比的功
能和优势。
表10. QUICK-FLEX对比
Quick
Flex
爪式
联轴器
蛇簧
联轴器
齿轮
联轴器
链条
联轴器
轮胎
联轴器
更换简单，无需移动轮毂 • • • •
高、低扭矩额定值 • •
高速特性 • •
低生命周期成本 •
需要更换聚氨酯插芯时，不会损坏轮毂 • •
无需润滑 • • •
不会磨损轮毂齿 •
缓冲冲击 • • • •
设计紧凑 • • •
注意
联轴器接受高达2度的轴偏心。
动力传动与相关产品
TIMKEN 工程手册 139
TIMKEN® QUICK-FLEX® 联轴器
表11. 齿轮联轴器在尺寸和扭矩能力方面的对比
Quick-Flex系列 Quick-Flex 联轴器
最大扭矩(1)
Quick-Flex 联轴器
最大速度(1)
齿轮联轴器
尺寸
平均齿轮
最大扭矩(2) 扭矩提高 轴范围
kNm
in.-lbs. r/min kNm
in.-lbs.
QF25 1.4
12,449 7000 1 0.9
7,560 65% 1-6.25”
60MM
QF50 3.0
26,479 6000 1.5 1.9
17,010 56% 2-375”
65MM
QF100 6.1
53,642 4800 2 3.6
31,500 70% 3.00”
75MM
QF175 10
88,257 4200 2.5 6.4
56,700 56% 3.875”
98MM
QF250 13.4
118,930 3800 3 10.7
94,500 26% 4,125”
104MM
QF500 24.8
219,429 3400 3.5 16.4
144,900 51% 4,250”
114MM
QF500 24.8
219,429 3400 4 24.9
220,500 0% 4,250”
114MM
QF1000 35
310,466 3000 4.5 34.1
302,400 3% 6.188”
157MM
QF1890 62.5
553,982 2800 5 46.2
409,500 35% 7.5625”
192MM
QF1890 62.5
553,982 2800 5.5 60.4
535,500 3% 7.5625”
192MM
QF3150 98.3
871,139 2000 6 78.2
693,000 26% 9.125”
231MM
QF10260 188.6
1,670,826 1200 7 113.8
1,008,000 66% 11.250”
285MM
QF10260 188.6
1,670,826 1200 8 149.3
1,323,000 26% 11.250”
285MM
QF10260 188.6
1,670,826 1200 9 202.6
1,323,000 -7% 11.250”
285MM
(1) 基于带有剖分式护盖和黑色弹性插芯的 Timken Quick-Flex 联轴器
(2) 美国齿轮制造商协会标准
强大的连接
与对应的齿轮联轴器相比，在大多数情况下，Timken
Quick-Flex联轴器传输的扭矩更高。此外，弹性联轴器不存在
金属接触，所以无需润滑。
QUICK-FLEX 插芯
标准红色插芯
相对柔软的聚氨酯在振动阻尼和冲击载荷缓冲方面表现优异
用于可逆应用或要求快速起停的高惯性应用
高扭矩蓝色插芯
相对较硬的聚氨酯具有中等的柔韧性和振动阻尼能力
用于中等到高扭矩应用，例如齿轮、蛇簧或链式联轴器
高温白色插芯
承受温度高达177℃ (350。
F) 的应用
可获得的扭矩能力与Quick-Flex蓝色插芯相似
最高扭矩黑色插芯
最硬的聚氨酯
用于极高扭矩的应用，例如齿轮式联轴器
表11详细描述齿轮联轴器在尺寸和扭矩能力方面的对比情况。
动力传动与相关产品
140 TIMKEN 工程手册
精密链条产品
从高温到高载荷，我们为您的应用设计了最佳链条以提高
正常工作时间并降低维护成本。我们的全范围ANSI标准滚子链
条、附件链和工程链条达到或超过美国国家标准协会 (ANSI)
的标准B29.1。
图223. 大节径精密滚子链条
传动链条
为传动应用选择滚子链条时必须考虑下面的因素：
输入功率源
从动设备的驱动机器类型
需要传输的功率
驱动和从动轴的每分钟转数 (RPM)
驱动轴和从动轴的直径
轴的中心距离
我们提供尺寸为35至240的精密滚子链条，包括多机架链
条。我们的链条特性包括：
宽腰。60H和更大链条的宽腰设计采用最大高度的特种合金
钢球制造，增加了强度。宽链板外形设计改善了应力分布，
从而提高了抗疲劳能力并增强了性能。
固态滚子。我们在所有碳钢滚子链条上使用固态滚子。利用
固态滚子，可以在衬套中更平稳地滚动，降低链条与链轮齿
啮合时的冲击载荷。
工厂预加载荷为 MUTS 的 50%。我们的链条预加载了 50% 的
最小极限抗拉强度 (MUTS)，这对于没有卷链器的涉及固定
中心到中心轮齿的应用尤为重要。这些应用能够承受强度高
达 50% MUTS的冲击载荷，最大限度地减少链条过早拉长。
喷丸零件。所有精密滚子链条和链板都采用喷丸处理以提
高抗疲劳强度。
预润滑。最终组装后，我们在特殊的润滑油中热浸滚子链
条。此工艺可确保所有载荷轴承表面一开始就防止金属-金
属接触，提高链条的磨损寿命
除了标准滚子链条解决方案，我们的Extended Life CHP®
系列链条采用铬硬化销，在特别严苛的应用中可使其磨损寿命
增加到传统优质链条的三倍。
对于腐蚀性环境，我们的Silver Shield CR®系列链条融
合了标准滚子链条的强度与锌-铝复合涂层以获得抗腐蚀性。
对于高冲击载荷应用，我们的HZ铆接和开口销系列链条
采用成球链板，可增加轴承面积以获得最佳压入配合，提高疲
劳寿命和工作载荷。它们还可配备完全硬化的喷丸销以在意外
过载时提供保护。我们的HZ系列的可用尺寸为60H至240H，
包括多机架链条。
精密链条产品
动力传动与相关产品
TIMKEN 工程手册 141
为输送机应用设计链条时需要下面的信息：
输送机类型（板条输送机、铲斗起卸机等）
链条移动方式（水平、倾斜或垂直输送机）
待输送的材料类型、重量和尺寸
每英尺输送机长度运输的材料重量
输送机速度
输送机长度
润滑
特殊环境考虑因素
对于输送应用，我们可提供尺寸为40至160和C2040
至C2160H的附件滚子链条。这些产品可为标准碳钢、不锈
钢、Extended Life CHP®系列和 Silver Shield CR® 系列。我
们还可以提供专为您的应用定制设计的工程级链条。请联系铁
姆肯公司工程师以了解详细信息。
输送链条
图224. E 系列链条和金属输送链条
精密链条产品
动力传动与相关产品
正确的维护和处理做法非常重要。始终遵循安装说
明并保证适当的润滑。
仅使用统一部件组装链股。不要使用单独的链条组
件，也不要混合使用来自不同链条制造商的部件。
不要再次使用已损坏链条的任何部分。可能存在
因过载或弯曲而带来的损坏，尽管外观并不明显。
不要使用磨损的链条或将新链条安装在磨损的
链轮上。
警告
不遵守以下警告信息可能会导致严重的
人身伤害或死亡。
注意事项
不遵守这些注意事项可能会导致财产损失。
142 TIMKEN 工程手册
TIMKEN 工程手册 143
轴承储存、搬运和安装
本部分包含关于以下项目的信息：
轴承包装和储存
轴承标记
辊颈轴承维护指导原则
轴承座和辊颈维护指导原则
辊颈轴承拆装
轴承游隙
轴承储存、搬运和安装
144 TIMKEN 工程手册
轴承包装和储存
我们供应的冶金行业用大内径轴承可采用独立的纸盒包
装，尺寸较大的产品也可使用板条箱（图225）。
只要客户能够达到下述条件，我们的标准包装材料自原始
包装之日起可为产品提供五年保护：
产品保留在其原包装中
产品存储在洁净、干燥的区域
产品未暴露在极端气温或湿度下
我们的轴承发货时涂有保护性润滑脂和防锈涂层。我们通
常使用保护纸、塑料袋或铝箔袋将其包装好放在纸箱或板条箱
中发货（图225）。轴承上的防锈涂层可与大部分润滑剂兼容。
从包装取出时，不需要洗涤或清洁轴承。
注意
收到新轴承或翻新轴承后，应做好将轴承安装到应用的准备
后再将轴承从包装中取出。
搬运轴承时，应当小心操作以确保其不会生锈或受到腐
蚀。即使少量的水或污染物，留在无保护的轴承上也会逐渐
造成腐蚀，缩短轴承使用寿命。
图225. 大内径轴承包装箱
将轴承存放在不会受到高湿度或突然剧烈变化的温度（可
造成水凝结）影响的区域中的托盘或货架上。切勿将轴承直接
存放在混凝土地面上，以免轴承上凝结水珠。组装好的轴承必
须固定在其包装盒中，以防止运输过程中受到振动后造成轴承
圈与滚子发生相对移动。轴承总是应采取轴向垂直方位放置，
以避免轴承圈变形。
如果停止使用轴承并准备将其存放起来以供将来使用，应
对其进行彻底清洁后涂抹防锈液，并严密包裹，以防止在预计
存放期间生锈或受到腐蚀。
轴承标记
识别和追踪
为了便于识别和追踪，Timken轴承除了零件编号外可能
还会带有以下标记：
制造来源：我们在产品上标出工厂代码或符号
原产地：我们通常会在成品轴承上标出原产地。如果我们未
在产品上标出原产地，则将标出工厂代码
日期代码：这种字母代码标识了每个部件的制造历史和所用
钢材的热处理方式
序列号：我们使用特殊的序列号和直观说明标记不可互换轴
承组件中所用的部件，以便于最终用户重新组装同一组件中
的部件并按照正确的顺序堆放
轴承包装和储存 轴承标记
轴承储存、搬运和安装
TIMKEN 工程手册 145
外圈载荷区（四列轴承）
由于轴承外圈在轴承座中保持静止，外圈一部分任何时间
都承受载荷。这一部分称为承载区。大部分圆锥滚子和圆柱辊
颈轴承外圈在其表面上都有相应的标记（图 226）显示四个象
限。通过这些标记，操作员可以记录载荷区中使用哪些象限。
最好的做法是将轴承外圈承载区标记一安装在承载区，接
下来在后续的检查中使用象限二、三和四。接下来，从象限一
开始重复此程序。如果承载区位置不明显，例如在需要弯辊的
工作辊轴承座中，通常使用靠紧轧制线的区域作为参考周期性
地旋转外圈以均匀分配外圈各部分承受载荷。
辊颈轴承工作记录卡（图227）提供保留所用承载区记录的
简易方法。每次检查时旋转外圈可使载荷区分布在整个外圈滚
道上，从而延长轴承的使用寿命。在所有情况下，滚道中经过
修复的任何剥落部位要避免落入承载区内。
组装顺序（堆放）
堆叠轴承组件时，必须按照正确的组装顺序进行，以使轴
承保持正确的游隙。
圆锥滚子轴承采用编码系统帮助将所有组件正确地堆叠成
两列或更多列。组件中的各种部件按照字母顺序进行编码。这
些字母标记在内圈和外圈的侧面，而隔圈的标记位于外径上。
对于圆柱滚子轴承，每个滚子列必须总是与相应的外圈装
配在一起。您可以利用轴承圈上匹配的字母、序列号和日期代
码方便地标识组件中的各种部件。这种要求很重要，因为每列
滚子需要匹配其相应的外圈以保持正确的滚子下直径 (DUR)。
如果内圈的零件编号和装配号相同，您可以互换这些内圈。
图中举例说明辊颈应用中使用的典型四列圆锥滚子轴承和
圆柱滚子轴承编号（图226）。
图227. Timken辊颈轴承工作记录卡
辊颈
轴承工作
记录
工厂
序列号 制造商 零件编号
图纸编号 尺寸 2 列 接收日期 报废日期 总重量（吨）
4 列
轧机 轴承位置
轴 承
支撑辊
工作辊 润滑油
内圈隔圈编号__________________
外圈隔圈编号__________________
轴承侧（新）__________________
重新研磨间隔片位于__________侧
工作时间 卡盘
编号
机架
编号
位置 外圈
承载区
工作时间
（小时）
总时间
（小时）
工作重量
（吨）
总重量
（吨）
辊编
号
开始
日期
停止
日期
停止
时间
开始
时间
日期
检查轴承 测量轴承 研磨隔圈 修理轴承
关于修理和检查
性质的备注
轴承标记
轴承储存、搬运和安装
图 226. 载荷区标记示例
146 TIMKEN 工程手册
A BA B CD DC A CA
BC CB C
CE E
D DE E
AB外圈 B 外圈
隔圈
A 侧 B 侧
宽度
宽度
轴向游隙
BC 外圈
BC 侧 CB 侧
CD 外圈
CD 侧 DC 侧
D 外圈
隔圈
DE 外圈
E 侧
AC 内圈 CE 内圈
A 侧 CA 侧 CE 侧 E 侧
C外圈
隔圈
DE 侧
承载区
（1, 2, 3, 4）
序列字母
序列
字母
序列号 序列号
轴向游隙
序列
字母
序列号
零件编号
序列字母
序列号
零件编号
零件
编号
零件
编号
内圈
隔圈
辊颈轴承标记示例
四列圆锥滚子轴承标记 —— 2TDIW
四列圆柱滚子轴承标记 —— RX
图228. 四列圆锥滚子轴承标记 —— 2TDIW
图229. 四列圆柱滚子轴承标记——RX
序列号
法兰圈外径
上的标记：
零件编号
序列字母
序列号
法兰圈外径
上的标记：
零件编号
序列字母
序列号
A 法兰圈
序列字母
零件编号
AB 外圈 零件编号
序列号
隔圈 CD 外圈
D 法兰圈
A
保持架和滚子组
B
保持架和滚子组
C
保持架和滚子组
D
保持架和滚子组
AB
内圈
CD
内圈
A
A
A
B
B
C
C
D
D
D
A B C D
承载区
（1, 2, 3, 4）
序列号
轴承标记
轴承储存、搬运和安装
TIMKEN 工程手册 147
图230. 利用螺纹吊装孔搬运轴承部件
辊颈轴承维护指导原则
任何轴承的使用寿命取决于搬运、安装和维护。在钢铁行
业应用中尤其如此，这些应用中的工作条件通常很恶劣，载荷
很重，来自灰尘和锈垢的污染很常见。轴承问题可能会导致成
本高昂的停机、设备损坏和故障。为了可靠地运行并达到高设
备性能和最低潜在维护成本，应当遵循正确的方法。这些涉及
轴承拆卸、搬运、清洁、检查和安装。务必遵循原始设备制造
商的维护说明，以保持产品完整性和高性能。
轴承拆卸
轴承拆卸程序根据轴承类型而变化。但是无论是哪种类
型，拆卸轴承时都必须极其小心。如果未正确操作，可能会损
坏轴承以及轴和/或轴承座，需要进行昂贵的修理。
对于较小的轴承，可利用各种标准拉拔器协助拆卸轴承。
对于采用紧配合或过盈配合安装或者锁死在轴上的位置而
无法使用机械拉出器拆卸的大轴承，可以加热轴承内圈以便于
拆卸。如果需要重复使用轴承或返厂修理，则不要使用气炬加
热。它可改变轴承的硬度和冶金学结构，造成无法修复的损
坏。在这些情况下，应当使用感应加热器。
轴承搬运
您可以使用各种吊索、挂钩、链条和机械装置提升和移
动大型轴承。
我们制造的某些大型轴承的内圈表面、销式保持架圈或
外圈上带有螺纹孔。您可以在这些吊装孔中安装带孔螺栓或
其他附着点（图230）。您也可以在外圈润滑孔中插入专门设计
的吊装销。
洁净的重载荷尼龙吊索可作为最佳的大型轴承部件搬运方
法之一，因为它能够消除产生毛刺或划痕的几率。
无论使用哪种方法来吊装轴承，都应当小心操作以避免
损坏任何轴承表面。提升或移动（转动）配有伸出的保持架的
轴承时应当特别小心。保持架通常是轴承中最易碎的部件，
很容易损坏。
所有吊装设备（带孔螺栓、吊索等）都需要妥善设计、维
护并由适当的管理机构认证。在所有情况下，应当特别注意
避免人员受伤。
辊颈轴承维护指导原则
轴承储存、搬运和安装
正确的维护和处理做法非常重要。始终遵循安装说
明并保证适当的润滑。
在紧配合轴承部件中，张应力可能很高。尝试通过
切割内圈来拆卸此类部件可能会造成部件突然破
碎，导致金属碎片强力弹出。务必使用采取正确防
护措施的冲床或轴承拉出器从轴上拆卸轴承，并且
务必佩戴适当的个人防护装具，包括护目镜。
警告
不遵守以下警告信息可能会导致严重人身伤
害的危险。
