今天先说径向轴承的径向游隙如何确定?如何计算?如何验证?是否足够?选择的依据?
径向轴承,如:深沟球轴承,圆柱滚子轴承(包含NU),或者调心滚子轴承等径向滚动轴承,它的游隙不像圆锥滚子轴承可以通过调教得到,这些轴承在工厂出厂时就已经确定,这就是制造游隙。制造游隙我们不能调整,只能选择。那么对于径向轴承游隙最重要的就是选择什么游隙。
轴承游隙的变化?
在选择游隙时,我们首先要明白游隙在整个设备安装运行过程中不是永恒不变的,会随着工况的不同而变化,所以我们需要知道会有哪些变化?
刚才我们提到了制造游隙,制造游隙是轴承厂出厂时,按照标准规定的游隙组别的游隙数值。
轴承都是要安装到轴和轴承座中的,轴承的安装都必须按照适合的公差配合安装,或过盈,或过渡,或间隙。安装到设备上的轴承游隙受到配合的影响,内部游隙会发生变化。此时的游隙我们称之为安装游隙,安装游隙通常小于制造游隙。
安装好的设备(轴承)投入运行,此时,设备在运转过程会发热,内外圈的温度会升高,但是内外圈的散热不同,轴承内外圈就具有一定的温差,温差造成膨胀量的不同,进而会再次影响轴承游隙。此时的轴承游隙我们称之为工作游隙,同理工作游隙会小于安装游隙。
制造游隙是轴承游隙的起点,工作游隙是轴承游隙的终点,我们最终需要什么样的工作游隙?如何才能保证得到需要的工作游隙才是我们要关注的重点。
- 圆柱滚子,调心滚子,圆环滚子轴承通常要求有少量的工作游隙;
- 第3项中轴承如果应用于高刚性或者定位控制的情况下可以设置一定程度的轻预紧安装。
工作游隙过小会造成轴承发热抱死等失效,所以说工作游隙至关重要,但又无法测量,所以绝大部分时候选择游隙组是保留有一定余量的。
轴承的径向游隙标准可以参考ISO 5753.1:2009《滚动轴承 径向游隙》,标准将径向游隙组按大小顺序排列(从小到大)分为:C2组、CN组、C3组、C4组、C5组,我们经常用到的是CN组和C3组游隙。制造游隙(最小初始游隙)=工作游隙 + 温度引起的游隙变化 + 配合公差引起的游隙变化,具体公式如下:
公差引起的变化分为两部分,一是内圈热胀量,二是外圈的冷缩量。公差引起的变化就是这两个部分之和。∆1 和 ∆2 分别是内圈和外圈配合的有效过盈量,根据公差配合与粗糙度计算。
图3 轴承配合安装游隙计算的相关尺寸