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考慮足夠的承載能力
發布日期:2015-7-27 發布人:環訊傳媒 點擊量:1236

 軸承選型時除正確選擇軸承類型外,所選軸承是否具有足夠的承載能力也是要考慮的關鍵因素。計算軸承受力得出軸承理論壽命是最常用的衡量軸承承載能力的方法。冶金齒輪箱根據不同的應用,一般都會有軸承最低理論壽命的要求,例如有些齒輪箱要求軸承最低壽命不低于5萬h,有些應用要求不低于3萬h。通常在計算軸承壽命時,為得到保守軸承壽命,一般軸承旋轉速度選用平均工況條件轉速來替代最高旋轉速度。齒輪箱傳動在功率恒定條件下,轉速降低會導致扭矩提高,而扭矩提高會導致軸承受力變大。軸承壽命與轉速成1∶1反比關系,但與受力成10倍關系,即軸承受力增大一倍,軸承壽命會降低10倍。對于一些重載及轉速較低的應用,理論軸承壽命結果通常無法真實反映軸承性能,通常主要考慮軸承額定當量與軸承受力比值是否大于安全系數,更精確的方法是通過分析軟件計算軸承滾子的最大接觸應力。

  軸承公差配合

  冶金齒輪箱軸承通常處于重負載、沖擊載荷、高轉速或低轉速等苛刻的運行環境中,正確地選取軸承公差配合不僅利于軸承的安裝,同時可確保重載和沖擊載荷條件下軸承不會出現跑圈情況。一般來說,軸承旋轉部件采用過盈配合,靜止不動的部件采用間隙配合。軸承實際過盈配合范圍不僅根據軸承大小變化,而且在重載和高轉速應用條件下應采用比常規應用條件更大的過盈配合。在選用英制圓錐滾子軸承時,應注意英制軸承與公制軸承自身公差帶的差異而相應調整配合軸及軸承座公差尺寸的范圍。英制軸承內外圈直徑公差范圍均為"加公差",與公制軸承正好相反。若軸與軸承座公差范圍依然按照公制軸承選取,英制軸承內外圈均會出現過渡配合情況,導致軸承外圈安裝困難而內圈易跑圈,影響軸承使用壽命。英制軸承具體公差配合尺寸應參照軸承供應商推薦尺寸。與英制軸承相比,公制大尺寸軸承公差配合選取較為簡單,對于重載、軸承內圈旋轉外圈靜止的應用條件,內徑尺寸范圍320~500mm的大尺寸調心或圓柱滾子軸承,軸可采用r6公差范圍。對于內徑尺寸超過500mm的調心或圓柱滾子軸承,軸可采用r7公差范圍。調心或圓柱滾子軸承座公差范圍均可選用H7或G7。

  軸承初始游隙

  圓錐滾子軸承初始游隙與球軸承、調心和圓柱滾子軸承定義不同,是指軸向游隙(BEP),其他軸承均為徑向游隙(RIC)。軸承的初始游隙決定了軸承安裝及運轉后的工作游隙。軸承的游隙決定了軸承工作承載區的大小,軸承初始游隙選擇太大會導致軸承工作承載區偏小,即承受力的滾子數量較少,導致軸承壽命降低。

  圓錐滾子軸承游隙選擇太大還可能出現滾子磨損或撞擊保持架,導致保持架斷裂的情況發生。軸承初始游隙選擇太小會導致軸承發熱嚴重,出現軸承抱死和燒毀等情況。

  冶金齒輪箱軸承初始游隙應根據軸的過盈配合量及軸承最高旋轉速度推算得出。當齒輪箱軸承內圈與軸過盈配合時,軸承內圈外徑會膨脹并吃掉部分初始游隙,初始游隙減掉過盈配合損失的游隙即為軸承的安裝游隙(MEP)。一般對于內徑尺寸不超過400mm的英制雙列圓錐滾子軸承,安裝后的游隙范圍應不大于0.5mm。對于內徑超過400mm的大尺寸軸承,安裝后的最大游隙范圍可放大到0.6mm左右。

  冶金齒輪箱軸承初始游隙選擇一般不考慮環境溫度,而只考慮軸承內外圈差值溫度,因為環境溫度會導致軸熱膨脹,但軸承座環境溫度的影響也會導致熱膨脹。軸承安裝后的游隙(MEP)減掉軸承內外圈差值溫升吃掉的游隙,得到最終軸承運行游隙(OPE)。冶金齒輪箱大圓錐滾子軸承出于安全考慮,最終運行游隙一般不允許出現負游隙。公制圓柱與調心滾子軸承初始游隙的選取方法與圓錐滾子軸承類似但更簡單,通常對于大尺寸、軸承內圈過盈配合、外圈間隙配合和重載應用條件,軸承初始游隙可采用標準C3游隙范圍。

  軸承安裝尺寸

  軸承的安裝尺寸主要包括軸肩與軸承座擋肩直徑尺寸,以及軸與軸承座最大倒角半徑。對于圓錐滾子軸承,安裝尺寸還包括保持架安全間隙尺寸。軸肩與軸承座擋肩直徑尺寸應嚴格按照軸承要求選取,適當的尺寸可確保軸承端面有足夠的接觸面積,該尺寸太大或太小都會影響軸承使用。齒輪軸與軸承座最大倒角半徑應小于軸承自身內外圈倒角半徑,軸與軸承座倒角半徑過大會導致軸承無法安裝到位,造成內外圈歪斜,影響軸承的正常使用。總之,在設計冶金齒輪箱時,應重視軸承的安裝尺寸,不應隨意增加或減少規定尺寸。

  冶金齒輪箱苛刻的運行環境對配用的軸承提出了更為嚴格的要求,采用高性能的軸承并正確使用軸承是確保齒輪箱連續可靠工作的前提條件。本文通過對冶金齒輪箱軸承選型、公差配合、初始游隙及安裝尺寸等要點作簡單介紹,可供冶金齒輪箱設計人員及設備維護人員參考。

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