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谈电机设计中轴承的选择

2019-07-01 16:39:34     来源:电机技术日参        

【大比特导读】对电机设计者来说,轴承的选用至关重要。电机结构设计的主要任务之一就是分析计算轴承的设计寿命及疲劳寿命,确定轴承尺寸。

对电机设计者来说,轴承的选用至关重要。电机结构设计的主要任务之一就是分析计算轴承的设计寿命及疲劳寿命,确定轴承尺寸。

轴承选型不仅要考虑润滑脂老化引起的润滑脂寿命、磨损、噪声,还需要根据电机的不同用途,对精度、配合、游隙、保持架、润滑脂、密封结构、装卸及其他特殊要求进行综合评估。

电机轴承在不同环节的控制要素

使用机械与设计寿命在选择轴承时,加大疲劳寿命系数,意味着要选择大的轴承,但必须兼顾轴的强度、刚性、安装尺寸等,疲劳寿命不一定是唯一限定条件。各种机械所使用的轴承,根据使用条件,有基准设计寿命,以经验疲劳寿命系数表示。

轴承安装与配合轴承安装时,轴承内径与轴、外径与外壳的配合非常重要。

当配合过松时,配合面会产生相对滑动,雪崩般迅速磨损配合面,损伤轴或外壳;同时,磨损粉末会侵入轴承内部,进一步加剧磨损,造成发热、振动和破坏。

配合过紧或过盈量过大,一方面会导致外圈外径变小或内圈内径变大,减小轴承内部游隙;另一方面由于外圈或内圈往往变形不均匀,轴承噪音加大。此外,轴和外壳加工的几何精度也会影响轴承套圈的原有精度,从而影响轴承的使用性能。

滚动轴承配合选用原则
● 轴承套圈相对于负荷的状况

相对于负荷方向为旋转或摆动的套圈,应选择过盈配合或过渡配合。相对于负荷方向固定的套圈应选择间隙配合。当以不可分离型轴承作流动支承时,则应以相对于负荷方向为固定的套圈作为游动套圈,选择间隙配合或过渡配合。

● 负荷的类型和大小

当受冲击负荷或重负荷时,一般应选择比正常、轻负荷时更为紧密的配合。对于向心轴承负荷的大小用径向当量动负荷与径向额定动负荷的比值来划分,负荷越大配合过盈越大。

● 轴承游隙

轴承游隙采用过盈配合会导致轴承游隙的减小,应检验安装后轴承的游隙是否满足使用要求,以便正确选择配合及轴承游隙。

● 其它因素

轴和轴承座的材料、强度和导热性能;外部因素及在轴承中产生热的导热途径和热量,支承安装和调整性能等都会影响配合的选择。

影响轴承游隙的因素
所谓轴承内部游隙,即指轴承在未安装于轴或轴承箱时,将其内圈或外圈的一方固定,然后使未被固定的一方做径向、轴向或角向移动时的移动量。根据移动方向,可以分为径向游隙、轴向和角向游隙。

影响轴承游隙的因素

轴承运转时由于轴承配合以及内外圈温差的原因,一般要比初期游隙小,从理论上讲,轴承在运转时,略带负的运转游隙,则轴承的寿命最大。但要保持这一最佳游隙是非常困难的。随着使用条件的变化,轴承的负游隙会相应增大,从而导致轴承寿命显著下降或发热。因此,一般将轴承的初期游隙定为略大于零。

(1)过盈造成的游隙减少量

轴承采用静配合安装于轴或轴承箱上时,内圈膨胀,外圈收缩,导致轴承内部游隙减少。内圈或外圈的膨胀或收缩量,因轴承形式、轴和轴承箱形状、尺寸及材料不同而不同,大致近似过盈量的70%~90%。

(2)内、外圈温度差造成的游隙减少量

轴承运转时,一般外圈温度比内圈或滚动体温度低5~10℃。若轴承箱发热量大或轴连着热源,或空心轴内部有热流体流动,则内外圈温度差更大,该温度差造成的内外圈热膨胀量之差便成为游隙减少量。

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