洛阳佰纳浅析高转速对轴承的影响
更新时间:2023-03-21点击次数:636次
为机械进行轴承选型的时候,需要选择可以适应轴转速的轴承,近年来很多设备的要求的轴的转速越来越高,因此有必要阐述一下高转速对轴承的影响。
轴承转速指的是什么?
一般对于旋转机械的转速经常用rpm(转/分)来计量,对于轴承而言,尤其是滚动轴承而言,在一般的轴承型录和手册里也会使用这个单位。但是,从轴承自身的结构和性能而言,rpm并不能很好的反应对于轴承影响。比如,实际选用轴承的时候小轴承和大轴承在相同rpm下,影响并不相同。小轴承能使用的rpm值高,而大轴承小。这一现象可以从轴承手册中看得出来。造成这种现象的原因是小轴承和大轴承的直径差异。而事实上,在讨论轴承转速的时候,将rpm和直径一起考虑才可以更加客观的反应转速对轴承的影响。
因此,对于滚动轴承而言,将轴承的内外径算术平均数与rmp乘积叫做ndm值,通常会使用ndm作为轴承轴承转速的衡量指标。
举个例子,10000rmp对于608而言是可以接受的转速,但是对于6319而言就是超过转速额定的转速了,在这里rmp是一样的,但是ndm却又很大的区别。对于608而言,此时的ndm值只有15万,而对6319而言,ndm值就有147.5万了。
由此可见,有些工程师经常会在公众号群里提问高转速问题,但是仅仅提供rmp值,或者讨论中转速的时候,仅仅讨论rpm值,这明显是不恰当的。
多高的转速算是高转速?
对于滚动轴承而言,如果是有nmd值作为转速衡量的尺子,那么多高转速算是高转速?或者转速的高、中、低有没有一个界限呢?在一些轴承的综合型录里给出了这个界限,分别是10万、30万、50万、70万。对于深沟球轴承而言,ndm值在30-50万即为高转速,ndm在50-70万之间为超高转速,高于70万为极高转速。
因此,在一般的资料里,如果看到高转速的描述,严格意义上将应该指的是上述范畴。而非rmp值。
轴承在高转速之下的运行对轴承自身会有什么影响呢?
首先是摩擦,高转速下,轴承内部的滚动摩擦的摩擦速度增加,造成发热的增加。同时轴承内部的滑动摩擦部分(可以参考本公号关于轴承内部摩擦的文章)中,滚动体与滚道之间的滑动摩擦在相同时间内的次数增加,并且轴承滚动体进入负荷区时候的自转加速度增加,带来摩擦加剧,发热增加。
其次是强度。轴承在运转的时候,滚动体围绕着轴心公转,保持架自转。高转速下,轴承滚动体的离心力将会增加,保持架旋转的离心力也增加。轴承滚动体的离心力由内外圈限制,保持架的离心力就通过和引导位置的碰撞来抵消。如果是内外圈引导的保持架,则碰撞加剧,发热加剧,由此带来的碰撞也会影响保持架。
另外,轴承转速越高,轴承滚动体进入负荷区的速度越快,滚动体自身加速度越大,这样与保持架的碰撞力也会越大。
因此,轴承运行与高速状态下,对保持架的机械强度构成了挑战。
综上所述,轴承运行于高转速的时候,将带来轴承的发热增加以及轴承的强度挑战。当轴承转速高到一定限值的时候,轴承的发热就带来负面影响,轴承零部件(主要是保持架)的机械强度将会难以维持运行,这也是轴承额定转速总规定了。