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轴承应用实践05:轴承游隙对轴承寿命以及运行精度的影响
发布日期:2023/12/14 16:51:33       浏览次数:      

我们都知道同一类型的轴承具有不同的径向游隙等级,但是不同的等级是否可以互换?互换后对哪些结果有影响?你是否知道?

先来了解一下什么是径向游隙等级?再一起看看游隙对轴承寿命有什么影响?游隙如何影响运行精度?

一、什么是径向游隙等级?

轴承的确切径向游隙是内圈相对于外圈的可能径向位移。这个径向游隙取决于滚道的直径,滚子的直径。由于实际制造原因,轴承不会提供精确的径向游隙,而是符合ISO 5753规定范围的游隙。

径向游隙等级由轴承名称上的后缀表示。这些后缀,从小到大依次是:C1、C2、CN、C3、C4和C5。CN是标准游隙等级,在轴承型号中,一般省略不体现出来。

使用22320 EK的示例:

?22320 EK/C1(游隙0,035~0,055 mm)

?22320 EC/C2(游隙0,055~0,080 mm)

?22320 EK(游隙0,080~0,110 mm CN省略)

?22320 EK/C3(游隙0,110~0,140 mm)

?22320 EC/C4( 游隙0,140~0,180 mm)

?22320 EC/C5( 游隙0,180~0,230 mm)

径向游隙等级的选择应基于应用,如速度,负载,润滑,传热,过盈配合会导致的游隙减小,启动时的更高内外圈温差。

二、游隙对轴承寿命的影响

具有较大游隙的轴承(图1右边轴承),只有较少的滚动体支撑载荷。因此,每个滚动体的负荷以及最大负荷滚动体上的接触压应力也大得多。这种情况下,疲劳寿命将低于其他轴承。

图1:大游隙低寿命

当用ISO 281 方法计算额定轴承寿命时,轴承中的游隙应该等于零(无游隙,无预紧力),对应于大约50%的滚子加载。

如果轴承没有游隙或游隙为负(预载荷),轴承上的总载荷将更大,但载荷最大的滚子上的载荷会比较低,因为载荷更好地分布在所有滚子上,这反而意味着轴承的疲劳寿命增加。 然而,如果预载荷过大,疲劳寿命会迅速下降;而当游隙过大时,疲劳寿命会相对比较缓慢的下降(如图1所描述)。

图2:轴承游隙变化与寿命关系

实际上,轴承寿命也并不完全如图2所描述那样简单,因为轴承座并不是完全刚性的。轴承座是具有一定柔性的,因为轴承外圈比较薄,所以轴承外圈会倾向于变为轴承座的形状,因此负载分布可能就变得完全不同(图3)。那么最大载荷就产生了变化。

图3:轴承的柔性变化对载荷的影响

游隙和预紧力也对摩擦有影响,从而对产生的热量也有影响。简单来说,游隙越小,摩擦力越大。摩擦力也随着预紧力的增加而迅速增加。

三、游隙对运行精度的影响

假设轴承具有比较大的游隙,而且轴承圈和滚子非常圆(如图4)。如果载荷始终在同一方向上(图4垂直向下的红色实线箭头),则内圈与外圈的相对位置将保持不变。但是,如果负载移动到3点钟位置(图4虚线轮廓箭头表示),则内圈的中心将向上向右移动。在负载方向变化的情况下,轴承运行时的工作游隙越小,运行精度越好。

图4

对于一些需要非常高运行精度的应用,具有更高运行精度的轴承可以安装有预紧力(负游隙)。根据安装方法和操作条件,轴承可以在轻微的预载荷下运行,而不会有进入过高预载荷区的风险。

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