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耐高温轴承选型中必须考虑的三个主要因素

耐高温轴承选型中必须考虑的三个主要因素
耐高温轴承选型中必须考虑的三个主要因素
耐高温轴承选型中必须考虑的三个主要因素
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编辑时间 : 2021-01-23

轴承选型中必须考虑的三个主要因素是极限转速、要求的使用寿命和预定承担的工作负荷,这是所选耐高温轴承必须满足的三项性能要求。

极限转速:

极限转速,即轴承的最高允许工作转速。

超过这一极限,轴承的运转温度就会持续上升,润滑剂干枯,以致轴承卡死,所以所选轴承的极限转速取比轴承预定的最高工作转速高出 10% 为宜。

在轴承类型尚未选定的情况下,可取预定安装轴承的部位中,轴与座孔直径和之半为轴承计算平均直径dm,将dm乘以轴承预定最高工作转速n,所得dmn 值的10/9 倍不应高于所选轴承的极限转速。

但是轴承的极限转速并非一成不变,而是与润滑方式直接相关。例如取轴承样本所列油润滑条件下轴承的极限转速为n0,同一轴承在脂润滑的条件下其极限转速为0.8n0,在油雾润滑的条件下则为 11.5n0;在定容积非重复循环油润滑的条件下,对于小油箱连续工作情况为 0.85n0,而对于大油箱间歇工作情况则为 0.95n0。与 n0 数值相当的润滑方式是带过滤和散热装嚣的重复循环油润滑,注意不是采取这种润滑方式或效果相同的其他润滑方式,是不能取轴承样本中上述n0 值作为轴承的实际极限转速的,而应根据具体的润滑方式,按上述例子将n0 乘上一个比例常数,取所得数值作为轴承的实际极限转速;其次,轴承的实际极限转速虽然能通过改善润滑而得到提高,但要考虑到因改善润滑而付出的设备费用和维护费用,以及润滑设备所占空间等因素,综合权衡得失,做出最佳选择。

实际上在考虑轴承的极限转速时,不但要考虑到轴承的类型,有时还必须考虑到轴承的组成 元件,例如保持架的材质、形式印设计与工艺因素,也与轴承内部的滑动摩擦,润滑剂的贮 存与维持,滚动体运转的稳定性等息息相关,有时也会成为轴承能否达到极限转速的关键。

使用寿命:

对轴承的寿命要求和可靠性要求是统一考虑的,通常取可靠性系数为 90%,这意味着在大量于相同工作条件下运转的轴承中,有90%的轴承在到达预定的工作寿命 L10 时仍保持正常状态。

如果想得到更高的可靠性,比如说 96%,就必须降低轴承的要求寿命,例如必须将 L10 寿命降低到L4。 的说来对于主轴轴承,最高的要求是与整台机器有相同或稍高的使用寿命,最低的要求是寿命长于主轴部件的大修期,而在实际上,多采用既能满足主机性能要求又不致使主轴系统过 于庞大而且经济上也较为合算的综合考虑的方案,对于大多数机器而言,都有相当成功的前 例可供参考。应该强调的是,选型计算还应考虑轴承的失效形式,还有磨损、润滑失效以及微动磨蚀等,其中磨损寿命是必须校核的,其他失效形式如果涉及也必须加以考虑。

注意轴承可期望的疲劳寿命和磨损寿命不仅与润滑,而且与轴承的安装部位、轴承本身、轴承所用润滑剂三者的清洁程度直接相关,也与密封的形式与效果有关,所选轴承额定寿命必须与所提供润滑、清洁度和密封的条件相适应,而改善这些条件也能够提高轴承的实际使用寿命。

工作负荷:

考虑负荷因素时应注意轴承的寿命对负荷比对转速更为敏感,因此对于多级传动轴,如果可能,宜将较大的减速放在较后的级数;对于主轴轴承,如果可能,适当调配外负荷作用点与轴承支点之间的距离,力求减少主轴轴承的负荷,并力求传到主轴轴承上的负荷平稳,避免冲击和振动,这就要求轴承的安装部位的形状和位置精度足够高,轴承的游隙和配合选择正确,轴承的安装精度良好。

在选型设计中所选取的轴承计算负荷,愈能代表轴承工作时的实际负荷情况,则计算结果愈正确,因此要广泛而深入地研究轴承的实际负荷情况。如果轴承既承受很大的负荷,又静止而不转动,这种状态更为不利,滚动体和滚道之间将形成微小压痕并很快发展成为点蚀,使轴承早期失效。在这种情况下,就必须校验所选轴承的额定静负荷,能否胜过这个轴承的当量静负荷。另一个极端情况恰好相反,轴承在高速下运转,但不承受负荷,这样滚动体常常在滚道上滑动而不滚动,导致轴承温度迅速上升,润滑剂分解变质,轴承也会较快失效,所以轴承需要一个防止打滑的最小负荷。

在有些情况下,还必须考虑设备本身产生的轴向力和径向力,齿轮等零件的重量甚至轴的重量,有关零部件的应力,把它们都计算在轴承所承受的后、负荷中,而这些往往容易被忽略 而漏过。 在很多情况下,轴承由于受到振动的影响而实际负荷显著增加,轴承实际安装有同轴度误差较大(不对中)时也会增加轴承的实际负荷,这样就必须对计算负荷的数值进行必要的修正。各种结构类型轴承由于不同的结构特性,可适应于不同的使用条件,设计人员可根据自己的需要进行选择。

通常选择轴承类型时应综合考虑下列各主要因素:

1)载荷情况 载荷是选择轴承最主要的依据,通常应根据载荷的大小、方向和性质选择轴承。

2)载荷大小

一般情况下,滚子轴承由于是线接触,承载能力大,适于承受较大载荷;球轴承由于是点接触,承载能力小,适用于轻、中等载荷。各种轴承载荷能力一般以额定载荷比表示。

3)载荷方向

纯径向力作用,宜选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承,也可考虑选用调心轴承。纯轴向载荷作用,选用推力球轴承或推力滚子轴承。径向载荷和轴向载荷联合作用时,一般选用角接触球轴 承或圆锥滚子轴承,这两种轴承随接触角。增大承受轴向载荷能力提高。若径向载荷较大而轴向载荷较小 时,也可选用深沟球轴承和内、外圈都有挡边的圆柱滚子轴承。若轴向载荷较大而径向载 荷较小时,可选用推力角接触球轴承、推力圆锥滚子轴承。

4)载荷性质 有冲击载荷时,宜选用滚子轴承。


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