KAYDON 回转支承选型、安装与维护
三、Section 1：Introduction & Product Overview
Catalog 390 中，Kaydon 介绍自己自 1941 年起即为北美大型球轴承和滚子轴承主要生产商之一，并被视为 large bearing technology 的先驱之一。除目录标准回转支承外，Kaydon 也可按客户规格做 custom manufactured bearings，并提供工程分析和应用支持。
| 能力项 | 技术说明 |
|---|---|
| Engineering Capability | 可针对复杂规格提供工程专长和分析，利用计算机技术与研发资源，快速提供符合要求的成本有效方案。 |
| Manufacturing | 可生产外径最高约 20 ft 的轴承；通过一体化制造设施控制质量、排产和多种载荷组合的产品交付。 |
| Coatings | 为增强耐腐蚀能力，可提供 painted surface、zinc thermal spray coating、其他客户指定涂层，以及 Endurakote® plating。 |
| Quality | 质量体系满足 ISO 9001:2000，并符合多种军工和政府严苛要求；采用 Six Sigma 与 Lean Manufacturing。 |
| Support Network | 从设计到交付，客户服务、现场人员、工程师和全球服务设施可提供技术、销售、现场排障和安装支持。 |
回转支承产品族选择表
| 系列 | 结构/设计要点 | 尺寸范围 | 潜在容量 | 典型应用 |
|---|---|---|---|---|
| RK Series | Four-point contact ball；法兰截面；可选内齿、外齿、无齿，部分可库存供应。 | 20–47 in OD | Moment 141,000 ft-lbs；Thrust 175,000 lbs；Radial 35,000 lbs | Small cranes、industrial positioners、rotary tables、rotating displays、bottling machines、conveyors |
| HS / HT / MT / KH Series | Four-point contact ball；矩形截面；KH 为预载且精密跳动；部分外齿与无齿库存。 | 4–66 in OD | Moment 900,000 ft-lbs；Thrust 1,150,000 lbs；Radial 230,000 lbs | Cranes/manipulators、aerial lifts、wind turbines/solar panels、position/index tables、radar/satellite antennas、robots、medical equipment |
| XT Series | Four-point contact ball；大直径和多截面定制，容量潜力高于 RK / MT。 | Up to 240 in OD | Moment 10,000,000 ft-lbs；Thrust 6,000,000 lbs；Radial 1,300,000 lbs | Cranes、aerial lifts、excavators、wind turbines/solar panels、utility derricks、log loaders、mining equipment |
| DT Series | Eight-point contact ball；两排匹配四点球；同直径下可比四点接触容量最高提升约 80%。 | Up to 240 in OD | Moment 20,000,000 ft-lbs；Thrust 9,000,000 lbs；Radial 2,000,000 lbs | Excavators、large cranes、marine cranes、wind turbines、telescopes、mining equipment |
| XR Series | Cross roller；交叉滚子，刚性和动态容量高于四点球，旋转扭矩低。 | Up to 315 in OD | Moment 7,000,000+ ft-lbs；Thrust 3,000,000+ lbs；Radial 1,400,000+ lbs | Radar/satellite antennas、turrets、machine tools、tunnel boring machines |
| TR Series | Three-row roller；三排独立滚子，给定直径下刚性和容量最高。 | Up to 315 in OD | Moment 50,000,000+ ft-lbs；Thrust 18,000,000+ lbs；Radial 4,000,000+ lbs | Tunnel boring machines、cranes、excavators、stackers/reclaimers、heavy mill equipment、mining shovels |
载荷类型与应用分析
载荷分析资料图：Figure 2-1、Figure 2-2、Figure 2-3
| 载荷/概念 | 技术说明 |
|---|---|
| Axial / Thrust load | 平行于轴承旋转轴的载荷。若为压缩方向，通常能更均匀地分布在安装结构和滚动体上；若为“悬挂”拉伸方向，则会集中在更小的螺栓区域，设计上更关键。 |
| Radial load | 垂直于旋转轴的载荷。若径向载荷来源位于滚动体上下方，会形成 moment load。 |
| Moment load | 由载荷偏心作用于轴承中心形成的倾覆力矩，是回转支承选型的核心指标之一。 |
| Torque | 使一个轴承套圈相对另一个套圈旋转的力矩；不仅与载荷有关，也受装配变形、接触角、保持件、密封和润滑影响。 |
| Radial load threshold | Catalog 指出，若径向载荷显著，即大于任何轴向载荷的 10%，或径向载荷为主导，则标准回转支承可能需要修改接触角、隔离件、安装孔配置或增加配合直径。 |
正常应用工况 Normal Application
| 工况 | Catalog 390 原意中文重排 |
|---|---|
| 旋转轴 | Vertical axis of rotation，旋转轴为垂直方向。 |
| 载荷形态 | Predominant compressive thrust and moment loading，以压缩性推力和力矩为主。 |
| 径向载荷比例 | Radial load 不超过 thrust load 的 10%。 |
| 旋转状态 | Intermittent rotation；单排轴承 pitch line velocity 限制 500 fpm，多排轴承 300 fpm。 |
| 温度范围 | Operating temperature 在 -20°F 到 +140°F（-29°C 到 +60°C）。 |
| 安装面 | 安装面需 machined and reinforced，并限制平面偏差达到 Section 3 图表要求。 |
| 安装程序 | 通过 centered thrust load、alternating star pattern 等方法保证两圈圆度。 |
| 维护要求 | 需要周期性润滑，并定期检查 mounting bolts 是否保持正确张力。 |
Bearing features、材料、热处理与精度
Slewing ring bearing features 资料图：内外圈、滚动体、隔离件、密封、齿轮等结构特征
| 结构/属性 | 技术说明 |
|---|---|
| Inner and outer rings | 通常由中碳钢锻件或轧制环制造，也可根据需要采用合金钢、铝、不锈钢等材料。 |
| Rolling elements | 标准四点球、八点球、交叉滚子和三排滚子等结构用于不同载荷、刚性和容量需求。 |
| Separators / Spacers | 用于分隔滚动体、降低相互摩擦、辅助润滑。 |
| Seals | 帮助排除普通污染物、保持润滑脂；若应用环境很脏或潮湿，可能需要额外外部密封/防护。 |
| Integral gears | 可做内齿或外齿，减少单独齿轮的成本与安装要求；标准齿轮质量通常按 AGMA Class Q6，KH 为 Q8，特殊可达 Q11。 |
| Materials & heat treatment | 滚道一般进行表面硬化以承受接触应力；部分应用可采用更高强度材料或涂层。 |
| Internal clearance / preload | 标准轴承有内部间隙以适应普通安装误差；高精度或低摆动场景可做 reduced clearance 或 preload。 |
| Runout / accuracy | 多数回转支承应用不要求精确运动；KH 系列为例外，适合运动精度和重复精度要求更高的场景。 |
Rotational friction / Torque 与 Gear rating
Torque 公式与 Gear rating 资料图
Catalog 390 给出外部载荷导致的 bearing friction torque 估算式。该公式假设轴承按照第 3 节安装维护要求正确安装；由于关键特征波动会显著影响结果，因此初选驱动装置时应留出额外扭矩余量。
| 符号/项目 | 说明 |
|---|---|
| 扭矩公式 | Mw = μ (4.4Mk + FaDp + 2.2FrDp) / 2 |
| Mw | bearing torque under load，单位 ft-lbs。 |
| μ | friction coefficient；RK、HS、HT、MT、KH、XT、DT = .006；XR、TR = .004。 |
| Mk | moment load，单位 ft-lbs。 |
| Fa | axial load，单位 lbs。 |
| Fr | radial load，单位 lbs。 |
| Dp | bearing pitch diameter，单位 ft。 |
| 注意 | 当应用载荷等于零时，该公式不适用，因为仍存在旋转部件重量、密封和润滑脂摩擦等阻力。 |
齿轮额定值方面，Catalog 的 tangential gear tooth ratings 主要按 Lewis Equation 估算 bending fatigue strength，适合低速、间歇或摆动旋转。若 duty cycle 更高、频繁快速加减速，可能需要考虑 surface fatigue 等其他方法。若需要更高 surface endurance 和 bending strength，Kaydon 可提供圆角齿根、选择性硬化齿面和齿根等方案。
五、Section 3：Installation & Maintenance 安装维护说明
Catalog 390 第 3 节分为三类对象：设备设计者、设备制造/安装者、设备所有者或用户。核心思想是：回转支承自身结构刚性较低，非常容易受到周围结构变形影响；若安装面刚性、平面度、圆度、螺栓预紧和润滑维护不正确，会直接降低寿命和安全性。
设备设计者：安装结构与刚性
Installation & Maintenance 资料图：结构刚性和偏差图
| 设计点 | 技术说明 |
|---|---|
| 何时更需要高刚性/高精度安装面 | 载荷增加、运行频率增加、轴承直径减小、截面减小、内部间隙减小、扭矩限值降低。 |
| 关键估算符号 | Dw ≈ 0.5 × Hmin；Dp ≈ 0.5 × (L0 + Li)。Dw 为 rolling element diameter，Dp 为 raceway diameter。 |
| 结构材料 | Kaydon 建议与回转支承配合的结构通常使用 steel，除非另有规定；高强度钢不一定带来更高刚性。 |
| 刚性原则 | 理想安装结构应尽可能刚性，隔离局部载荷和变形；允许偏差必须是渐变，不应在小于 90°范围内突然发生，也不应在 180°内出现超过一次。 |
| 滚子轴承偏差 | roller bearing designs 的最大圆周和径向偏差为等效四点接触球轴承的 2/3。 |
| 不符合后果 | 局部载荷集中，会增加滚动体、滚道和紧固件负荷，导致旋转阻力增加、轴承和螺栓寿命下降，并可能带来安全风险。 |
安装面平面度、配合止口、孔和防护
Flatness 与结构支撑示意资料图
| 项目 | 技术说明 |
|---|---|
| Flatness 平面度 | 焊接和应力释放完成后，轴承安装面必须机加工平整。如之后必须焊接，应避免使已加工面变形。 |
| 允许平面偏差 | 四点/八点球轴承的圆周方向 out-of-flatness 参见 Figure 3-9；径向 dish/perpendicularity 可用 dp ≈ 0.001 × Dw × P 估算。 |
| Grout / shims | Kaydon 不建议用 grout 或 shims 补偿过大的 out-of-flatness。 |
| Pilots 配合止口 | 如使用 pilots，必须圆且尺寸准确，不能使轴承变形；还要考虑其相对孔位的偏心和位置公差。 |
| Mounting holes | 安装孔和销孔必须满足 true location tolerances，避免因干涉造成轴承变形；bearing 不应作为 drill jig。 |
| Protection 防护 | 若上部结构不能完全遮挡轴承，建议加单独 seal 或 shield；暴露齿轮在极脏环境下应加 shroud，并保留维护开口。 |
| Bolts 螺栓 | 首选两圈均用螺栓连接；螺栓设计、预紧和质量由设备设计者验证。 |
| Welding 焊接 | 轴承本体或轴承附近焊接可能损伤轴承；若采用 weld ring，需要特殊设计并与 Kaydon 联系。 |
Pinion and gear mesh 小齿轮与齿轮啮合
| 项目 | 技术说明 |
|---|---|
| Pinion design | 小齿轮设计需要考虑齿轮材料、热处理、齿形、齿宽、背隙、中心距、安装刚性和维护可达性。 |
| Backlash | 安装后需要在齿轮最小背隙点检查并调整背隙；该位置通常在齿槽用黄色油漆标识。 |
| Alignment | 要在两端确认啮合对中，若不符合设计值，应查找并纠正原因。 |
| Open gear lubrication | 开式齿轮因啮合作用容易挤出润滑脂，必须小量、高频补脂。 |
设备制造/安装者：Handling、Storage、Installation
Handling / Storage / Installation 资料图
| 安装阶段 | 技术说明 |
|---|---|
| Handling 搬运 | 只在水平位置运输，优先固定在托盘或容器内；吊装时使用安装孔中的吊环螺栓或在三等分点使用非金属吊带；避免突然加速和冲击；不要用链条或金属网吊带直接接触轴承。 |
| Storage 存储 | 原包装、水平保存；需要堆叠时用足够强度的稳定中间层，总高度不超过 3 ft；直径 4 ft 及以上建议不超过两件堆高；不建议户外存储；若一年内未安装，应排出并更换新润滑脂。 |
| Preparation 准备 | 安装应在清洁、干燥、光线良好区域进行；安装面和配合面需清除油漆、切屑、灰尘、纤维、焊渣、毛刺；软质杂物也会造成局部高点。 |
| Positioning 精密运动 | 将预定的一个套圈放置在支撑结构上，确认安装孔、grease fittings/holes 位置便于维护；load plug / hardening gap（以 G 标识）应与最大载荷区相差 90°。 |
| Securing 固定 | 按设计者规定插入并预紧螺栓；通常建议使用 alternating star pattern 分步拧紧；每步后旋转未固定套圈，检查 tight spots 或扭矩显著增加。 |
| Gear backlash and alignment | 安装小齿轮后检查齿轮背隙，在黄色标记的最小背隙齿槽处调整；两端均确认对中状态。 |
| Post installation | 整机组装后、测试前再次检查螺栓张力；记录初始 bearing tilt / clearance；测试过程中和测试后按相同姿态复检螺栓张力。 |
设备使用者：维护间隔和检查项目
| 维护项目 | 技术说明 |
|---|---|
| Bearing lubrication | 慢速旋转或摆动应用（backhoes、excavators、cranes 等）建议每 100 operating hours 润滑；快速移动或连续旋转设备（trenchers、borers、material distributors 等）建议每天或 24 小时运行每 8 小时润滑。闲置设备每 6 个月补脂并旋转数圈。 |
| Gear lubrication | 开式齿轮建议在 pinion and gear 啮合点每 8 小时慢速/间歇运行补脂；快速或连续旋转应用应更频繁。 |
| Bolts | 安装初期 200–300 operating hours 内应由最终用户复查螺栓；若发现预紧损失，应查明并消除原因，并每 200–300 小时复查，直到不再发生。 |
| Seals | 常规维护中检查密封件，间隔不应超过 6 个月；检查 tear、break 或其他损坏，必要时清洁密封周围并重新润滑。 |
| Cleaning | 清洁材料必须与密封兼容，并遵守厂家和法规要求；不要让密封区域或轴承开口暴露在加压清洗下。 |
| Noise / Roughness / Vibration | 持续监测运行噪声、粗糙感和振动变化，有助于早期发现不安全部件、结构失效或轴承性能异常。 |
| Torque | 每 700 operating hours 或每 12 个月检查一次旋转扭矩及变化，取先到者；变化可能提示轴承、齿轮、连接或结构问题。 |
| Tilt / Clearance | 投入使用前记录初始 tilt；每 700 小时或每 12 个月测量一次。若 tilt increase 达到 Table 3-22 的 75%，测量频率降为每 300 小时。超过表值时应更换轴承。 |
Grease lubricants 润滑脂表（Table of Appropriate Grease Lubricants）
官方润滑脂表资料图
Manufacturer | Internal Bearing Grease | Open Gear Grease
BP | Energrease LS-EP 1
| Castrol | HD Lithium 1 | Open Gear 800 |
|---|---|---|
| Chevron | Dura-Lith EP 1 | Chevron Open Gear Grease |
| ExxonMobil | Mobilux EP 1 | Mobiltac 375NC (drum) / Gearlube 375NC (spray can) |
| Klüber | Klüberplex BEM 41-141 | Klüberplex AG 11-462 |
| Lubricants USA (FINA) | Marson EPL 1 | Marson Open Gear Lubricant |
| Shell | Alvania EP 1 | Malleus GL |
| Texaco | Multifak EP 1 | Crater 2X (asphaltic based) |
Kaydon 说明，回转支承出厂通常预润滑 lithium-based mineral oil grease，NLGI No. 1 consistency，带 extreme pressure additives，除非另有说明。用户后续加入的润滑脂必须与该润滑脂兼容；具体润滑剂选择由设备设计者负责，必要时应咨询摩擦学/润滑专家。
品牌名称、商标、产品图片及原始技术资料的相关权利归各自权利人所有；具体参数及技术要求请以品牌方最新正式资料和最终确认文件为准。