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滾動軸承的選型—軸承選型中的考慮因素

軸承選型中必須考慮的三個主要因素是極限轉速、要求的使用壽命和預定承擔的工作負荷,這是所選軸承必須滿足的三項性能要求。

  極限轉速是軸承的最高允許工作轉速,超過這一極限,軸承的運轉溫度就會持續上升,潤滑劑干枯,以致軸承卡死,所以所選軸承的極限轉速取比軸承預定的最高工作轉速高出10%為宜。在軸承類型尚未選定的情況下,可取預定安裝軸承的部位中,軸與座孔直徑和之半為軸承計算平均直徑dm,將dm乘以軸承預定最高工作轉速n,所得dmn值的10/9倍不應高于所選軸承的極限轉速。

  但是軸承的極限轉速并非一成不變,而是與潤滑方式直接相關。例如取軸承樣本所列油潤滑條件下軸承的極限轉速為n0,同一軸承在脂潤滑的條件下其極限轉速為0.8n0,在油霧潤滑的條件下則為11.5n0;在定容積非重復循環油潤滑的條件下,對于小油箱連續工作情況為0.85n0,而對于大油箱間歇工作情況則為0.95n0。與n0數值相當的潤滑方式是帶過濾和散熱裝囂的重復循環油潤滑,注意不是采取這種潤滑方式或效果相同的其他潤滑方式,是不能取軸承樣本中上述n0值作為軸承的實際極限轉速的,而應根據具體的潤滑方式,按上述例子將n0乘上一個比例常數,取所得數值作為軸承的實際極限轉速;其次,軸承的實際極限轉速雖然能通過改善潤滑而得到提高,但要考慮到因改善潤滑而付出的設備費用和維護費用,以及潤滑設備所占空間等因素,綜合權衡得失,做出最佳選擇。

  實際上在考慮軸承的極限轉速時,不但要考慮到軸承的類型,有時還必須考慮到軸承的組成元件,例如保持架的材質、形式印設計與工藝因素,也與軸承內部的滑動摩擦,潤滑劑的貯存與維持,滾動體運轉的穩定性等息息相關,有時也會成為軸承能否達到極限轉速的關鍵對軸承的壽命要求和可靠性要求是統一考慮的,通常取可靠性系數為90%,這意味著在大量于相同工作條件下運轉的軸承中,有90%的軸承在到達預定的工作壽命L10時仍保持正常狀態。如果想得到更高的可靠性,比如說96%,就必須降低軸承的要求壽命,例如必須將L10壽命降低到L4。

  總的說來對于主軸軸承,最高的要求是與整臺機器有相同或稍高的使用壽命,最低的要求是壽命長于主軸部件的大修期,而在實際上,多采用既能滿足主機性能要求又不致使主軸系統過于龐大而且經濟上也較為合算的綜合考慮的方案,對于大多數機器而言,都有相當成功的前例可供參考。

  應該強調的是,選型計算還應考慮軸承的失效形式,還有磨損、潤滑失效以及微動磨蝕等,其中磨損壽命是必須校核的,其他失效形式如果涉及也必須加以考慮。注意軸承可期望的疲勞壽命和磨損壽命不僅與潤滑,而且與軸承的安裝部位、軸承本身、軸承所用潤滑劑三者的清潔程度直接相關,也與密封的形式與效果有關,所選軸承額定壽命必須與所提供潤滑、清潔度和密封的條件相適應,而改善這些條件也能夠提高軸承的實際使用壽命。

  考慮負荷因素時應注意軸承的壽命對負荷比對轉速更為敏感,因此對于多級傳動軸,如果可能,宜將較大的減速放在較后的級數;對于主軸軸承,如果可能,適當調配外負荷作用點與軸承支點之間的距離,力求減少主軸軸承的負荷,并力求傳到主軸軸承上的負荷平穩,避免沖擊和振動,這就要求軸承的安裝部位的形狀和位置精度足夠高,軸承的游隙和配合選擇正確,軸承的安裝精度良好。

  在選型設計中所選取的軸承計算負荷,愈能代表軸承工作時的實際負荷情況,則計算結果愈正確,因此要廣泛而深入地研究軸承的實際負荷情況。如果軸承既承受很大的負荷,又靜止而不轉動,這種狀態更為不利,滾動體和滾道之間將形成微小壓痕并很快發展成為點蝕,使軸承早期失效。在這種情況下,就必須校驗所選軸承的額定靜負荷,能否勝過這個軸承的當量靜負荷。

  另一個極端情況恰好相反,軸承在高速下運轉,但不承受負荷,這樣滾動體常常在滾道上滑動而不滾動,導致軸承溫度迅速上升,潤滑劑分解變質,軸承也會較快失效,所以軸承需要一個防止打滑的最小負荷。在有些情況下,還必須考慮設備本身產生的軸向力和徑向力,齒輪等零件的重量甚至軸的重量,有關零部件的應力,把它們都計算在軸承所承受的后、負荷中,而這些往往容易被忽略而漏過。在很多情況下,軸承由于受到振動的影響而實際負荷顯著增加,軸承實際安裝有同軸度誤差較大(不對中)時也會增加軸承的實際負荷,這樣就必須對計算負荷的數值進行必要的修正。


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