影响轴承游隙的因素

影响轴承游隙的因素





在前面的文章中曾经介绍过轴承游隙的概念以及分组,在设备进行轴承选型和设计的时候需要选择合适的轴承游隙,因此需要了解轴承游隙的影响因素才可以对症下药。


我们知道,一般工业设备中最常用的轴承游隙是CN组以及C3组。在进行轴承游隙选择计算之前需要知道相关的影响因素。


一般滚动轴承的标称游隙都是轴承的初始游隙。初始游隙就是轴承完成加工制造之后,在投入使用之前的游隙。就是轴承未安装使用的时候,其内外圈之间存在的间隙。











影响轴承游隙的因素的图1
安装配合带来的游隙减小量

当轴承被安装在机械设备上的时候,轴承与其安装配合面之间如果是紧配合,那么这个紧配合将使轴承套圈发生变形,从而导致游隙的变化。


如果轴承内圈与轴是紧配合,那么内圈将会有一定的膨胀量,导致轴承游隙的减小。


如果轴承外圈是紧配合,那么外圈受到紧配合的影响将有一定的压缩量,这个压缩量同样会导致轴承游隙的减小。


如果内外圈都是紧配合,那么这两个紧配合带来变形量都会使轴承内部游隙减小。


一般而言,除了松配合将不会影响轴承内部的游隙(严格意义上讲应该是微乎其微的影响)。通常几乎不会出现由于配合原因使得轴承游隙增加的情况。


从上面不难看出,影响游隙的一个重要因素就是轴、轴承室与轴承之间的配合。


影响轴承游隙的因素的图2


影响轴承游隙的因素的图3
游隙与公差配合的选择

上面讲到轴承室、轴与轴承之间的配合影响轴承游隙。所以轴承游隙与轴承公差配合的选择是相互影响的结果。轴承选择合适的公差配合除了使轴承外圈或者内圈处于设计意图的运动状态之外,也要考虑保证轴承内部游隙的正常。


一般的工程实际中,工程师都是根据推荐的配合表格选择配合,很少进行人工计算。事实上即便是推荐表格也是基于一定的理论计算和实践的。基本的逻辑应该包括保证轴承固定的圈可以固定,以及轴承剩余游隙合理。这两个计算不在本文讨论范畴,如果读者有兴趣,不妨留言,可以在后续文章中展开详述。


总之,工程师们应该知道,推荐的配合表实际上已经考虑了上述的因素。


影响轴承游隙的因素的图4
温度变化带来的轴承游隙减小量

我们知道机械设备在运行的时候往往有一定的温度变化,轴承在温度变化的时候会有一定的热胀冷缩,因此也会使得轴承的尺寸发生变化。


在轴承没有投入工作的时候,对于没有安装的轴承而言,此时轴承内圈外圈处于相同温度,此时轴承内圈和外圈之间的游隙就是初始游隙。


轴承完成安装之后,如果轴承内圈也是处于相同温度(通常如此),此时轴承内的游隙是安装后游隙。


当设备投入运行达到温升之后,轴承的内圈和外圈如果处在不同的温度的时候,此时轴承内圈、外圈相对于初始温度出现了不同的温升,因此热膨胀量不同,由此会带来轴承内部游隙的不同。


当然,轴承云新的时候,其内部也存在摩擦发热,但是这个热量是在轴承内部,因此可以认为内外圈基本相同,因此不影响游隙变化。另外,这个轴承内部的摩擦发热相比于外界而言是一个很小的量,也可以不用计较。


对于电机设备而言,通常轴承内圈和转子轴连接,轴承外圈和机座连接。假设定转子绕组发热相当,那么在没有额外转子冷却装置的时候,转子的散热状态比定子差(定子可以由冷却风扇,可以由冷却装置,即便没有额外的冷却装置,定子外面的空气散热也比转子在电机内的散热条件好。),因此转子,转轴的温度高于定子和端盖的温度。由此才来电机轴承内圈温度高于外圈温度。轴承内圈的热膨胀量大于外圈,因此会带来游隙的减少。


对于齿轮箱而言,轴承内圈和轴连接,轴的温度可以由齿轮传导而来,轴承外圈与箱体相连。与电机轴承状态相似。但是齿轮箱内部的热分布比电机更加复杂,比如有齿轮油的影响,机座复杂程度的影响等,因此有些时候需要单独考虑。但是不论如何,总原则就是轴承内外圈工作时候的温度差。(因为在非工作状态温度差应为0)。


影响轴承游隙的因素的图5


影响轴承游隙的因素的图6
轴承的工作游隙

从上面两个分析可以看到,轴承实际投入运行的时候的游隙是轴承初始游隙扣除配合原因引起的游隙变化量,再扣除由于内外圈温度差带来的游隙减小量而剩余的游隙,这个游隙被称作工作游隙。工作游隙直接影响轴承的内部负荷状态和轴承的工作表现。


事实上在游隙选择的时候,最终校核的就是轴承投入工作状态后轴承内部的工作游隙。


轴承的游隙以及应用中对游隙的选择和要求,是一个比较复杂的系统性的问题,在后续文章中,我们会持续展开介绍。



登录后免费查看全文
立即登录
App下载
技术邻APP
工程师必备
  • 项目客服
  • 培训客服
  • 平台客服

TOP