齒輪傳動用軸承分析

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

2、一個傳動設備不同位置的軸承分析所要關注的重點也應該是不同的。低速運轉條件下的軸承應用分析大部分的齒輪傳動設備都是減速應用，因此往往輸出軸是轉速最低的。不同行業(yè)輸出軸的轉速都不同，一般為二十幾轉每分鐘，有些甚至只有十幾轉每分鐘。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，低速高扭矩的應用中最需要關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。軸承在運轉的過程中如果λ值小于1，則可能會出現如圖1所示的損傷。圖1在潤滑不良的情況下運轉，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，一般要根據實際情況對軸承的粗糙度提出更高的要

4、求。應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條件下的軸承應用分析不同行業(yè)齒輪傳動設備的高速軸轉速都不同，但大部分的行業(yè)高速軸轉速都比較高，比如，很多水泥輥壓機齒輪箱輸入軸轉速為900多轉每分鐘。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用要求。但由于轉速高軸承的發(fā)熱量較大，所以在選擇游隙時一般都相對于其他應用要大一些。雖然運轉后由于內外圈溫差的存在會導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)生打滑擦傷的風險，如圖3所示。極為重要。在正常的運轉情況下，承載區(qū)內滾子驅動保持架轉動，而在非承載區(qū)則是保持架驅動滾子。所以承載區(qū)的大小一方

6、面影響著滾子附著力的大小，從而進一步決定著非承載區(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）。因此必須對輕載應用條件下的軸承進行承載區(qū)分析，如果發(fā)現承載區(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，齒輪傳動設備所涉及的行業(yè)多種多樣，應用環(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，絕大多數情況下軸承是由于潤滑不良、應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，還必須要根據不同的應用環(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、設計階段就避免軸承在日后的運轉中出現損傷，從而減少停機時間，提高齒輪傳動設備的工作效率。二現階段精密傳動小模數齒輪、蝸輪、蝸桿、錐齒輪設計與工藝技術及質量控制方法介紹李煒斌（中船重工重慶清平機械廠）摘要：介紹了現階段精密傳動小模數齒輪設計工藝技術和質量控制的重要性，結合本企業(yè)實際情況對小模數齒輪最新設計制造技術基本情況和實際應用效果進行介紹，論述了小模數齒輪在齒輪行業(yè)中的重要意義。關鍵詞：小模數齒輪；小模數齒輪標準；設計；工藝流程；特種