齒輪傳動用軸承分析

1、齒輪傳動設(shè)備軸承應(yīng)用分析探討陸建國(鐵姆肯公司高級應(yīng)用工程師)齒輪傳動設(shè)備廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，其類型和尺寸多種多樣，需要滿足的應(yīng)用要求也各不相同。而軸承作為各種齒輪傳動設(shè)備的關(guān)鍵零部件之一，它的性能好壞一定程度上直接決定了整個設(shè)備的使用壽命。因此，對齒輪傳動設(shè)備中所選擇的軸承進行必要的分析和計算是至關(guān)重要的。同時也要避免把計算軸承L10理論壽命等同于軸承應(yīng)用分析的全部內(nèi)容，尤其是對于齒輪傳動設(shè)備而言，各行各業(yè)的應(yīng)用環(huán)境差別很大，甚至在同

2、一個傳動設(shè)備不同位置的軸承分析所要關(guān)注的重點也應(yīng)該是不同的。低速運轉(zhuǎn)條件下的軸承應(yīng)用分析大部分的齒輪傳動設(shè)備都是減速應(yīng)用，因此往往輸出軸是轉(zhuǎn)速最低的。不同行業(yè)輸出軸的轉(zhuǎn)速都不同，一般為二十幾轉(zhuǎn)每分鐘，有些甚至只有十幾轉(zhuǎn)每分鐘。如果忽略損耗，那么功率在傳動中基本保持不變，因此輸出軸的扭矩一般都很大，低速高扭矩的應(yīng)用中最需要關(guān)注的是軸承的潤滑情況，也就是油膜的形成問題。油膜的作用是在軸承運轉(zhuǎn)時分開兩個金屬接觸面，避免金屬和金屬之間直接發(fā)生接

3、觸。我們一般采用參數(shù)λ來表征潤滑的效果（λ定義為油膜厚度與兩接觸表面粗糙度之和的比值）。如果λ大于1，說明油膜的厚度足夠分開兩個金屬表面，潤滑效果好，而如果λ小于1，則說明油膜的厚度不足以分開兩個金屬表面，潤滑效果不理想。軸承在運轉(zhuǎn)的過程中如果λ值小于1，則可能會出現(xiàn)如圖1所示的損傷。圖1在潤滑不良的情況下運轉(zhuǎn)，軸承可能會發(fā)生的損傷如果通過分析得到λ值小于1，那么為了避免發(fā)生如圖1所示的損傷，一般要根據(jù)實際情況對軸承的粗糙度提出更高的要

4、求。應(yīng)用了加強的粗糙度后，很多情況下就可以有效避免軸承滾道和滾子之間的金屬直接接觸，如圖2所示。圖2使用不同粗糙度時滾道和滾子之間的直接接觸高速運轉(zhuǎn)條件下的軸承應(yīng)用分析不同行業(yè)齒輪傳動設(shè)備的高速軸轉(zhuǎn)速都不同，但大部分的行業(yè)高速軸轉(zhuǎn)速都比較高，比如，很多水泥輥壓機齒輪箱輸入軸轉(zhuǎn)速為900多轉(zhuǎn)每分鐘。在對高速軸軸承進行分析時需要考慮的重點和之前提到的低速軸軸承是截然不同的。由于轉(zhuǎn)速較高，軸承滾道及滾子間的油膜比較好，因此此種條件下，一般磨加

5、工后的軸承粗糙度就可以滿足應(yīng)用要求。但由于轉(zhuǎn)速高軸承的發(fā)熱量較大，所以在選擇游隙時一般都相對于其他應(yīng)用要大一些。雖然運轉(zhuǎn)后由于內(nèi)外圈溫差的存在會導(dǎo)致游隙有一定程度的減小，但絕大部分情況下高速軸的運行游隙還是比較大的，否則會有溫度上升甚至燒壞軸承的風(fēng)險。然而，軸承在高速、低載荷并且大游隙的情況下容易發(fā)生打滑擦傷的風(fēng)險，如圖3所示。極為重要。在正常的運轉(zhuǎn)情況下，承載區(qū)內(nèi)滾子驅(qū)動保持架轉(zhuǎn)動，而在非承載區(qū)則是保持架驅(qū)動滾子。所以承載區(qū)的大小一方

6、面影響著滾子附著力的大小，從而進一步?jīng)Q定著非承載區(qū)滾子的運動方式是滾動還是滑動，另一方面更是影響著保持架被滾子沖擊的程度（滾子進出承載區(qū)時會對保持架造成一定的沖擊）。因此必須對輕載應(yīng)用條件下的軸承進行承載區(qū)分析，如果發(fā)現(xiàn)承載區(qū)偏小，比如只有30度，則需要擴大承載區(qū)。影響承載區(qū)的因素有軸承游隙，載荷大小，溫升等因素。對于設(shè)計者來說比較容易控制的是軸承游隙，軸承游隙越小則承載區(qū)越大。因此一旦發(fā)現(xiàn)軸承承載區(qū)過小，則可以優(yōu)先考慮采用減小游隙的方

7、法，如圖7所示。圖7游隙減小前后承載區(qū)的比較總之，齒輪傳動設(shè)備所涉及的行業(yè)多種多樣，應(yīng)用環(huán)境也是各有不同，有的是高速運載條件，有的是輕載條件。實際應(yīng)用中，真正因為達到疲勞壽命而損壞的軸承比例非常小，絕大多數(shù)情況下軸承是由于潤滑不良、應(yīng)力集中或滾子打滑磨損等原因而失效。因此，除了對所選擇的軸承進行L10理論壽命的計算之外，還必須要根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境進行針對性的分析，比如本文中提到的潤滑分析、偏心情況分析和承載區(qū)分析等等。只有這樣，才可以在

8、設(shè)計階段就避免軸承在日后的運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)損傷，從而減少停機時間，提高齒輪傳動設(shè)備的工作效率。二現(xiàn)階段精密傳動小模數(shù)齒輪、蝸輪、蝸桿、錐齒輪設(shè)計與工藝技術(shù)及質(zhì)量控制方法介紹李煒斌（中船重工重慶清平機械廠）摘要：介紹了現(xiàn)階段精密傳動小模數(shù)齒輪設(shè)計工藝技術(shù)和質(zhì)量控制的重要性，結(jié)合本企業(yè)實際情況對小模數(shù)齒輪最新設(shè)計制造技術(shù)基本情況和實際應(yīng)用效果進行介紹，論述了小模數(shù)齒輪在齒輪行業(yè)中的重要意義。關(guān)鍵詞：小模數(shù)齒輪；小模數(shù)齒輪標(biāo)準(zhǔn)；設(shè)計；工藝流程；特種