洛陽(yáng)佰納淺析高轉(zhuǎn)速對(duì)軸承的影響
更新時(shí)間:2023-03-21點(diǎn)擊次數(shù):637次
為機(jī)械進(jìn)行軸承選型的時(shí)候,需要選擇可以適應(yīng)軸轉(zhuǎn)速的軸承,近年來(lái)很多設(shè)備的要求的軸的轉(zhuǎn)速越來(lái)越高,因此有必要闡述一下高轉(zhuǎn)速對(duì)軸承的影響。
軸承轉(zhuǎn)速指的是什么?
一般對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速經(jīng)常用rpm(轉(zhuǎn)/分)來(lái)計(jì)量,對(duì)于軸承而言,尤其是滾動(dòng)軸承而言,在一般的軸承型錄和手冊(cè)里也會(huì)使用這個(gè)單位。但是,從軸承自身的結(jié)構(gòu)和性能而言,rpm并不能很好的反應(yīng)對(duì)于軸承影響。比如,實(shí)際選用軸承的時(shí)候小軸承和大軸承在相同rpm下,影響并不相同。小軸承能使用的rpm值高,而大軸承小。這一現(xiàn)象可以從軸承手冊(cè)中看得出來(lái)。造成這種現(xiàn)象的原因是小軸承和大軸承的直徑差異。而事實(shí)上,在討論軸承轉(zhuǎn)速的時(shí)候,將rpm和直徑一起考慮才可以更加客觀的反應(yīng)轉(zhuǎn)速對(duì)軸承的影響。
因此,對(duì)于滾動(dòng)軸承而言,將軸承的內(nèi)外徑算術(shù)平均數(shù)與rmp乘積叫做ndm值,通常會(huì)使用ndm作為軸承軸承轉(zhuǎn)速的衡量指標(biāo)。
舉個(gè)例子,10000rmp對(duì)于608而言是可以接受的轉(zhuǎn)速,但是對(duì)于6319而言就是超過(guò)轉(zhuǎn)速額定的轉(zhuǎn)速了,在這里rmp是一樣的,但是ndm卻又很大的區(qū)別。對(duì)于608而言,此時(shí)的ndm值只有15萬(wàn),而對(duì)6319而言,ndm值就有147.5萬(wàn)了。
由此可見,有些工程師經(jīng)常會(huì)在公眾號(hào)群里提問(wèn)高轉(zhuǎn)速問(wèn)題,但是僅僅提供rmp值,或者討論中轉(zhuǎn)速的時(shí)候,僅僅討論rpm值,這明顯是不恰當(dāng)?shù)摹?/span>
多高的轉(zhuǎn)速算是高轉(zhuǎn)速?
對(duì)于滾動(dòng)軸承而言,如果是有nmd值作為轉(zhuǎn)速衡量的尺子,那么多高轉(zhuǎn)速算是高轉(zhuǎn)速?或者轉(zhuǎn)速的高、中、低有沒(méi)有一個(gè)界限呢?在一些軸承的綜合型錄里給出了這個(gè)界限,分別是10萬(wàn)、30萬(wàn)、50萬(wàn)、70萬(wàn)。對(duì)于深溝球軸承而言,ndm值在30-50萬(wàn)即為高轉(zhuǎn)速,ndm在50-70萬(wàn)之間為超高轉(zhuǎn)速,高于70萬(wàn)為極高轉(zhuǎn)速。
因此,在一般的資料里,如果看到高轉(zhuǎn)速的描述,嚴(yán)格意義上將應(yīng)該指的是上述范疇。而非rmp值。
軸承在高轉(zhuǎn)速之下的運(yùn)行對(duì)軸承自身會(huì)有什么影響呢?
首先是摩擦,高轉(zhuǎn)速下,軸承內(nèi)部的滾動(dòng)摩擦的摩擦速度增加,造成發(fā)熱的增加。同時(shí)軸承內(nèi)部的滑動(dòng)摩擦部分(可以參考本公號(hào)關(guān)于軸承內(nèi)部摩擦的文章)中,滾動(dòng)體與滾道之間的滑動(dòng)摩擦在相同時(shí)間內(nèi)的次數(shù)增加,并且軸承滾動(dòng)體進(jìn)入負(fù)荷區(qū)時(shí)候的自轉(zhuǎn)加速度增加,帶來(lái)摩擦加劇,發(fā)熱增加。
其次是強(qiáng)度。軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候,滾動(dòng)體圍繞著軸心公轉(zhuǎn),保持架自轉(zhuǎn)。高轉(zhuǎn)速下,軸承滾動(dòng)體的離心力將會(huì)增加,保持架旋轉(zhuǎn)的離心力也增加。軸承滾動(dòng)體的離心力由內(nèi)外圈限制,保持架的離心力就通過(guò)和引導(dǎo)位置的碰撞來(lái)抵消。如果是內(nèi)外圈引導(dǎo)的保持架,則碰撞加劇,發(fā)熱加劇,由此帶來(lái)的碰撞也會(huì)影響保持架。
另外,軸承轉(zhuǎn)速越高,軸承滾動(dòng)體進(jìn)入負(fù)荷區(qū)的速度越快,滾動(dòng)體自身加速度越大,這樣與保持架的碰撞力也會(huì)越大。
因此,軸承運(yùn)行與高速狀態(tài)下,對(duì)保持架的機(jī)械強(qiáng)度構(gòu)成了挑戰(zhàn)。
綜上所述,軸承運(yùn)行于高轉(zhuǎn)速的時(shí)候,將帶來(lái)軸承的發(fā)熱增加以及軸承的強(qiáng)度挑戰(zhàn)。當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速高到一定限值的時(shí)候,軸承的發(fā)熱就帶來(lái)負(fù)面影響,軸承零部件(主要是保持架)的機(jī)械強(qiáng)度將會(huì)難以維持運(yùn)行,這也是軸承額定轉(zhuǎn)速總規(guī)定了。