齒輪傳動(dòng)用軸承分析

1、齒輪傳動(dòng)設(shè)備軸承應(yīng)用分析探討陸建國(guó)(鐵姆肯公司高級(jí)應(yīng)用工程師)齒輪傳動(dòng)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(dòng)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(gè)設(shè)備的使用壽命。因此，對(duì)齒輪傳動(dòng)設(shè)備中所選擇的軸承進(jìn)行必要的分析和計(jì)算是至關(guān)重要的。同時(shí)也要避免把計(jì)算軸承L10理論壽命等同于軸承應(yīng)用分析的全部?jī)?nèi)容，尤其是對(duì)于齒輪傳動(dòng)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(gè)傳動(dòng)設(shè)備不同位置的軸承分析所要關(guān)注的重點(diǎn)也應(yīng)該是不同的。低速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的軸承應(yīng)用分析大部分的齒輪傳動(dòng)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(dòng)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(rùn)滑情況，也就是油膜的形成問題。油膜的作用是在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)分開兩個(gè)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(rùn)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(gè)金屬表面，潤(rùn)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(gè)金屬表面，潤(rùn)滑效果不理想。軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中如果λ值小于1，則可能會(huì)出現(xiàn)如圖1所示的損傷。圖1在潤(rùn)滑不良的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，軸承可能會(huì)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(shí)際情況對(duì)軸承的粗糙度提出更高的要

4、求。應(yīng)用了加強(qiáng)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(shí)滾道和滾子之間的直接接觸高速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的軸承應(yīng)用分析不同行業(yè)齒輪傳動(dòng)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(jī)齒輪箱輸入軸轉(zhuǎn)速為900多轉(zhuǎn)每分鐘。在對(duì)高速軸軸承進(jìn)行分析時(shí)需要考慮的重點(diǎn)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(shí)一般都相對(duì)于其他應(yīng)用要大一些。雖然運(yùn)轉(zhuǎn)后由于內(nèi)外圈溫差的存在會(huì)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(yùn)行游隙還是比較大的，否則會(huì)有溫度上升甚至燒壞軸承的風(fēng)險(xiǎn)。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(xiǎn)，如圖3所示。極為重要。在正常的運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，承載區(qū)內(nèi)滾子驅(qū)動(dòng)保持架轉(zhuǎn)動(dòng)，而在非承載區(qū)則是保持架驅(qū)動(dòng)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(jìn)一步?jīng)Q定著非承載區(qū)滾子的運(yùn)動(dòng)方式是滾動(dòng)還是滑動(dòng)，另一方面更是影響著保持架被滾子沖擊的程度（滾子進(jìn)出承載區(qū)時(shí)會(huì)對(duì)保持架造成一定的沖擊）。因此必須對(duì)輕載應(yīng)用條件下的軸承進(jìn)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(kuò)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(duì)于設(shè)計(jì)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(dòng)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(yùn)載條件，有的是輕載條件。實(shí)際應(yīng)用中，真正因?yàn)檫_(dá)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(rùn)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(duì)所選擇的軸承進(jìn)行L10理論壽命的計(jì)算之外，還必須要根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行針對(duì)性的分析，比如本文中提到的潤(rùn)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(jì)階段就避免軸承在日后的運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)損傷，從而減少停機(jī)時(shí)間，提高齒輪傳動(dòng)設(shè)備的工作效率。二現(xiàn)階段精密傳動(dòng)小模數(shù)齒輪、蝸輪、蝸桿、錐齒輪設(shè)計(jì)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(jī)械廠）摘要：介紹了現(xiàn)階段精密傳動(dòng)小模數(shù)齒輪設(shè)計(jì)工藝技術(shù)和質(zhì)量控制的重要性，結(jié)合本企業(yè)實(shí)際情況對(duì)小模數(shù)齒輪最新設(shè)計(jì)制造技術(shù)基本情況和實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)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(jì)；工藝流程；特種