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轴承选择对减速机性能的重要性

2022-02-18 15:42:01
  大型减速减速机旨在通过将高输入速度降低到所需输出速度来传递高扭矩。这就是减速机被广泛使用的原因,也是重工业驱动输送机、磨机、破碎机和泵的常见设备。
  整个减速机的齿轮都是高精度精密制造的,需要经过培训的技术人员进行组装和安装。对于一个简单的减速减速机来说,具有多个阶段并不罕见,这些阶段可能包括用于驱动/输入方向改变的伞齿轮和小齿轮,以及多个不同传动比的斜齿轮,以实现所需的输出。

轴承在减速机中的应用

  目的是让减速机尽可能安静地运行。为此,斜齿轮通常优先于直齿轮(或横切齿轮)使用,以降低可听到的齿轮啮合噪音。我们都记得当我们倒车时手动汽车发出的“呜呜声”?在这些情况下,倒档为正齿轮。
  斜齿轮在动力传输、耐久性和安静运行方面都非常出色,但这种设计也有缺点。由于这些齿轮是以一定角度制造的,因此始终存在需要注意的合成轴向(推力)力。
  在这种轴向载荷变得非常大的应用中,斜齿轮以相反的方向切割,通常称为“人字齿轮”。该设计要求:
增加减速机尺寸
更精确的装配和安装
增加了精度方面的额外成本
  然而,在运行中,这种齿轮设计不会产生轴向(推力)载荷。在更常见的斜齿轮和伞齿轮/小齿轮传动中,产生的轴向(推力)载荷必须由支承轴承承担。通常,轴承的选择基于承载能力和理论轴承寿命,而对轴承及其基本设计缺乏基本了解。
  有许多不同的轴承可用,每个轴承都有一套独特的承载特性。安装前,应清楚了解这些特性以及应用负载特性。在大多数应用中,轴需要位置和旋转能力。
  轴承负载可以是纯径向、纯轴向或两者的组合。一般来说,大多数应用程序都有这两种功能的组合。轴承设计用于承受不同的载荷,大多数轴承能够承受不同的载荷组合。例如,滚珠轴承设计用于适应径向负载,但是,它能够支持一些轴向(推力)负载,因此非常适合在电机中使用,因为该轴承将积极定位转子。在这个例子中,也会有一些轴热增长。为了消除轴承“交叉定位”的风险,可以使用圆柱滚子轴承。这种类型的轴承有多种配置。可以使用它,因为存在允许轴承本身内轴向移动的配置,同时仍保持径向承载力。
  一些轴承的设计也允许出现偏差。如果可能存在壳体与轴之间的不精确性,或可能存在轴偏转,则这可能是有益的。与斜齿轮设计类似,这些轴承有优点和缺点。
  在球面滚子轴承的情况下,在不影响承载能力的情况下允许旋转的同时,具有极好的不对中能力。这些轴承是用于输送机皮带轮的优秀设计,因为始终难以保持精确对准,且施加的径向载荷通常很高。此外,这些轴承还能够通过调节较小的轴向(推力)负载来“定位”轴。
  球面滚子轴承的缺点或缺点是,由于其内部设计的性质,滚动效率存在折衷。想象一下,试着把一个酒桶滚下山——它不可能滚直。同样的情况也发生在球面滚子轴承中——滚动元件有倾斜和滑动的趋势,从而增加工作温度。保持滚动元件对齐的关键部件是保持架。如果没有保持架,滚动元件很容易倾斜,导致灾难性故障。
  通过参考任何轴承制造商目录中的转速额定值,可以轻松比较球面滚子轴承的滚动效率。检查总尺寸相同的轴承的速度–内径、外径和宽度。比较滚珠轴承、圆柱滚子轴承、甚至圆锥滚子轴承的速度,很可能球面滚子轴承的额定速度会显著降低。
  为什么?速度额定值基于一个标准,该标准要求在轴承能够在该“极限”速度下保持规定温度的情况下施加特定负载。一些制造商的“参考速度”不同于“极限速度”。然而,衡量标准基本相同。减速机通常在减速轴上安装球面滚子轴承,这从轴承应用角度来看很有趣。
  减速机设计精确。齿轮啮合、齿隙和定位对齿轮寿命和可靠运行至关重要。轴的设计必须保持这种精度而不发生偏转。壳体孔对准必须确保轴保持齿轮精度要求。
  鉴于这些精度限制,似乎缺乏轴承选择方面的基础轴承工程知识。该应用程序不需要失调功能。可能会产生轴向(推力)载荷,且齿轮分离力不足以维持保持滚动接触的最小轴承载荷要求。内部滚动效率低下和径向载荷不足可能与轴向(推力)载荷相结合,导致轴承过早失效。减速机应用中使用的输送机皮带轮的理想轴承可能不是最佳选择。
  可以考虑专门设计为能够承受径向和轴向(推力)载荷组合的轴承,以及维持最低载荷要求的额定载荷。如果球面滚柱轴承过早出现故障,或在减速机应用中无法提供足够的使用寿命,圆锥滚柱轴承通常是一个很好的替代方案。