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軸承的游隙選擇

1. 正確選擇游隙的重要性
軸承的徑向(軸向)游隙是當(dāng)軸承無(wú)外負(fù)荷作用時(shí),一套圈相對(duì)另一套圈,從一個(gè)徑向(軸向)極限位置移向相反極限位置的徑向(軸向)距離算術(shù)平均值。一般采用在套圈的不同方向以及套圈和滾動(dòng)體不同位置狀態(tài)下的徑向(軸向)位移的平均值。游隙是軸承的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù),它直接影響到軸承的載荷分部、振動(dòng)、噪音、摩擦、溫升、使用壽命和機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)精度等技術(shù)性能。游隙過(guò)大,會(huì)引起軸承內(nèi)部承載區(qū)域減小,接觸面應(yīng)力增大,從而使用壽命縮短。過(guò)大的游隙還會(huì)使軸承運(yùn)動(dòng)精度下降振動(dòng)和噪音增大。游隙過(guò)小,可能會(huì)在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)負(fù)游隙(過(guò)盈),引起摩擦發(fā)熱增大,溫升提高,進(jìn)而使工作游隙更小或過(guò)盈更大,如此惡性循環(huán)導(dǎo)致軸承抱死。

2. 不同狀態(tài)下的游隙和互相關(guān)系
初始游隙△o: 軸承在未安裝狀態(tài)下不承受載荷時(shí)的游隙,即供貨游隙。
安裝游隙△r: 軸承安裝后的游隙。軸承在安裝后由于配合作用一般內(nèi)圈脹大,外圈縮小,
因此
△r=△o?δfo?δfi               (1)
式中:
δfo為外圈和軸殼配合引起的游隙減少量
δfi為內(nèi)圈和軸配合引起的游隙減少量
工作游隙△e:軸承在實(shí)際運(yùn)行中的游隙。由于軸承在實(shí)際工作時(shí)受溫升和散熱條件的影響一般是內(nèi)圈溫度高于外圈溫度,導(dǎo)致游隙減少,因此

△e=△r?δt                       (2)
式中,δt為軸承內(nèi)外圈溫差導(dǎo)致的游隙減少量。由(1)(2)可得到
△e=△o?δfo?δfi?δt            (3)

3. 工作游隙的計(jì)算
只要計(jì)算出上述幾個(gè)影響游隙的因素,軸承的工作游隙即可按照(3)式計(jì)算出來(lái)。
裝配影響
 
式中:
△d – 內(nèi)徑和軸配合的過(guò)盈量(mm)
△D – 外徑和軸殼配合的過(guò)盈量(mm)
d – 軸承內(nèi)徑(mm)
D – 軸承外徑(mm)
De – 軸承外圈平均內(nèi)徑(mm)
De 如無(wú)確切數(shù)據(jù),可按下式估計(jì)De=(7D+3d)/10
di – 軸承內(nèi)圈平均外徑(mm)
di 如無(wú)確切數(shù)據(jù),可按下式估計(jì)di=(3D+7d)/10
do – 空心軸的內(nèi)徑(mm),如實(shí)心軸do=0
Dh – 軸承座外徑(mm),如鋼體軸承座Dh=∞
溫差影響

式中,α – 軸承鋼的膨脹系數(shù)(1/℃)
△t – 內(nèi)外套圈的溫度差(℃)△t=T內(nèi)?T外
Do – 外圈滾道直徑(mm)
Do 如無(wú)確切數(shù)據(jù),可按以下方法估計(jì):
對(duì)球軸承、調(diào)心滾子軸承:Do=(4D+d)/5
對(duì)圓柱滾子軸承:Do=(3D+d)/4


 4. 例:
軸承23132CA配合主軸(實(shí)心)公差為p6+0.068 +0.043,配合的軸殼(外徑330)公差為K7+0.012 -0.028,軸承正常工作時(shí)內(nèi)圈溫度高于外圈約10℃。試做工作游隙驗(yàn)算。
23132CA數(shù)據(jù):外徑D=270+0 -0.035 mm,內(nèi)徑d=160+0 -0.025mm,接觸角α=11°45′,外圈平均內(nèi)徑De=240mm,內(nèi)圈平均外徑di=190mm,外圈滾道直徑Do=248mm,基本組游隙:最大0.17,最小0.1

經(jīng)驗(yàn)算,軸承的工作游隙小于0,表明實(shí)際上有可能在過(guò)盈狀態(tài)下運(yùn)行。
如果改變選用C3組游隙(最大0.22,最小0.17),則最小工作游隙△(e min)=△o?δfo?δfi?δt=0.17?0.078?0.017?0.031=0.044mm

TWB可向用戶提供C2、C0、C3、C4、C5標(biāo)準(zhǔn)游隙軸承,與國(guó)內(nèi)和國(guó)際主要軸承制造商的游隙標(biāo)準(zhǔn)是一致的。具體的游隙值(初始游隙)可在軸承樣本等資料上查得。用戶在訂貨時(shí)應(yīng)將游隙代號(hào)加在軸承代號(hào)后面,基本組游隙C0可以省略。

例如:C3組標(biāo)準(zhǔn)游隙23132CA軸承,應(yīng)寫(xiě)為23132CA/C3。
用戶在選擇游隙時(shí),有條件情況下應(yīng)該按照公式(3)做工作游隙驗(yàn)算。理想的工作游隙應(yīng)當(dāng)是零游隙,因?yàn)槟艿玫阶罴训妮d荷分配和最長(zhǎng)的使用壽命。為了獲得較大的剛性和較高旋轉(zhuǎn)精度,可以讓軸承在適當(dāng)?shù)呢?fù)游隙狀態(tài)下工作。但是當(dāng)工作條件變化較大,安裝配合控制得不嚴(yán),內(nèi)圈散熱條件差,從安全性考慮,則應(yīng)保留一定的工作游隙,或以最壞情況來(lái)驗(yàn)算工作游隙。如用戶沒(méi)有條件做工作游隙驗(yàn)算時(shí),可以參照下表選擇游隙。
使用條件
應(yīng)用舉例
選用游隙
安裝配合精密或非過(guò)盈配合
要求嚴(yán)格控制振動(dòng)噪音
要求精確的徑向或軸向定位
測(cè)試設(shè)備、儀器
低噪音、小型電機(jī)
精密軋機(jī)
C2
一般的安裝配合條件(詳見(jiàn)公司樣本)
一般載荷和轉(zhuǎn)速,工作溫升不大
通用機(jī)械
減速機(jī),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
C0
內(nèi)圈和外圈過(guò)盈配合,或其中某一件過(guò)盈量大
內(nèi)圈不容易散熱
調(diào)心滾子軸承以承載為目的,工作條件變化大時(shí)
鐵路車(chē)輛
造紙干燥機(jī)
礦山機(jī)械
C3

內(nèi)圈和外圈過(guò)盈配合,且過(guò)盈量較大
工作溫升高,且內(nèi)圈不容易散熱
角接觸使用的球軸承:球軸承內(nèi)外圈軸線有傾斜時(shí)

振動(dòng)篩
烘干機(jī)
汽車(chē)后輪
C4
內(nèi)圈和外圈過(guò)盈配合,且過(guò)盈量很大,
并且工作溫升高,內(nèi)圈不容易散熱
振動(dòng)式壓路機(jī)
C5

注: 如果軸承的工作條件非常特殊,上述五種標(biāo)準(zhǔn)游隙都不能,滿足其要求,則可以選擇非標(biāo)準(zhǔn)游隙C9,用戶在訂貨時(shí)應(yīng)注明具體的初始游隙值。用戶還可以根據(jù)以往的使用情況和發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題改變選擇游隙,例如:若出現(xiàn)嚴(yán)重發(fā)熱或抱死情況,則應(yīng)改變選擇較大的游隙。

軸承應(yīng)用專(zhuān)家