今天先說徑向軸承的徑向游隙如何確定?如何計算?如何驗證?是否足夠?選擇的依據?
徑向軸承,如:深溝球軸承,圓柱滾子軸承(包含NU),或者調心滾子軸承等徑向滾動軸承,它的游隙不像圓錐滾子軸承可以通過調教得到,這些軸承在工廠出廠時就已經確定,這就是制造游隙。制造游隙我們不能調整,只能選擇。那么對于徑向軸承游隙最重要的就是選擇什么游隙。
軸承游隙的變化?
在選擇游隙時,我們首先要明白游隙在整個設備安裝運行過程中不是永恒不變的,會隨著工況的不同而變化,所以我們需要知道會有哪些變化?
剛才我們提到了制造游隙,制造游隙是軸承廠出廠時,按照標準規定的游隙組別的游隙數值。
軸承都是要安裝到軸和軸承座中的,軸承的安裝都必須按照適合的公差配合安裝,或過盈,或過渡,或間隙。安裝到設備上的軸承游隙受到配合的影響,內部游隙會發生變化。此時的游隙我們稱之為安裝游隙,安裝游隙通常小于制造游隙。
安裝好的設備(軸承)投入運行,此時,設備在運轉過程會發熱,內外圈的溫度會升高,但是內外圈的散熱不同,軸承內外圈就具有一定的溫差,溫差造成膨脹量的不同,進而會再次影響軸承游隙。此時的軸承游隙我們稱之為工作游隙,同理工作游隙會小于安裝游隙。
制造游隙是軸承游隙的起點,工作游隙是軸承游隙的終點,我們最終需要什么樣的工作游隙?如何才能保證得到需要的工作游隙才是我們要關注的重點。
- 圓柱滾子,調心滾子,圓環滾子軸承通常要求有少量的工作游隙;
- 第3項中軸承如果應用于高剛性或者定位控制的情況下可以設置一定程度的輕預緊安裝。
工作游隙過小會造成軸承發熱抱死等失效,所以說工作游隙至關重要,但又無法測量,所以絕大部分時候選擇游隙組是保留有一定余量的。
軸承的徑向游隙標準可以參考ISO 5753.1:2009《滾動軸承 徑向游隙》,標準將徑向游隙組按大小順序排列(從小到大)分為:C2組、CN組、C3組、C4組、C5組,我們經常用到的是CN組和C3組游隙。制造游隙(最小初始游隙)=工作游隙 + 溫度引起的游隙變化 + 配合公差引起的游隙變化,具體公式如下:
公差引起的變化分為兩部分,一是內圈熱脹量,二是外圈的冷縮量。公差引起的變化就是這兩個部分之和。∆1 和 ∆2 分別是內圈和外圈配合的有效過盈量,根據公差配合與粗糙度計算。
圖3 軸承配合安裝游隙計算的相關尺寸