轴承选择不当对电机性能的影响.docx

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1、轴承选择不当对电机性能的影响目录1 .序言12 .电机轴承选择应关注的因素22. 1.电机轴承的尺寸选择22.2.电机轴承精度的选择22. 3.滚动轴承配合的选用原则21. 4.电机轴承游隙的选择32. 5.电机轴承保持器材料和结构的选择43.电机轴承设计“8不要”，保电机安全运行！ 43. 1.不要忽视轴承的选型43.2.不要过度追求低成本43. 3.不要忽视轴承的配合43.4. 不要忽视轴承的密封53.5. 不要忽视轴承的润滑53. 6.不要忽视轴承的预加载荷54. 7.不要忽视轴承的安装和调整53. 8.不要忽视轴承的监测和维护54. 一些特殊情况对电机轴承性能的影响54.1. 关联零部

2、件的加工精度控制64.2. 由正反转导致轴承的往复摆动问题64.3. 低转速情况64. 4.缘于负载滚动体数量变化引起的激发力64. 5.轴承局部损坏和污染75. 6.轴承产生的振动问题分析71 .序言对电机工程师来说，在选用电机用轴承的时候，必须从各种角度来考虑该 轴承的选型。首先应比较电机和轴承的设计寿命和轴承的疲劳寿命，以此来决 定轴承的尺寸，同时还要注意润滑脂老化引起的润滑脂寿命、磨损、噪声，另 根据电机的不同用途，必须对精度、配合、游隙、保持架、润滑脂、密封结构、 装卸及其他特殊要求进行选用。轴承安装时轴承内径与轴、外径与外壳的配合非常重要，当配合过松时， 配合面会产生相对滑动称作蠕

3、变。蠕变一旦产生会对磨损配合面，损伤轴或外 壳，而且，磨损粉末会侵入轴承内部，造成发热、振动和破坏过盈过大时，会 导致外圈外径变小或内圈内径变大，会减小轴承内部游隙，另外，轴和外壳加 工的几何精度也会影响轴承套圈的原有精度，从而影响轴承的使用性能。电机轴承的选择应从轴承尺寸、精度、配合、游隙、保持架、密封、润滑、 特殊要求、安装和使用等多种因素进行综合评价和决策。2 .电机轴承选择应关注的因素1. 1.电机轴承的尺寸选择按照使用机械与设计寿命。在选择轴承时，有意加大疲劳寿命系数，这不 仅要选择大的轴承，不经济，并且，轴的强度、刚性、安装尺寸等，往往并不 一定只以疲劳寿命为基础。各种机械所使用的

4、轴承，根据使用条件，有基准的 设计寿命，以经验疲劳寿命系数表示。轴承厂家会推介具体的选择办法。2. 2.电机轴承精度的选择在一般的工业电机，采用P6、甚至PO级精度也可以满足其使用要求。轴 承精度主要指尺寸精度和旋转精度，国标参照国际标准分别规定了不同的精度 等级及主要尺寸的公差及公差值，轴承精度分为P0、P6、P5、P4、P2五个等 级，依次提高。滚动轴承的精度按照尺寸公差和旋转精度确定。尺寸公差包括轴承内径、 外径、宽度和组装宽度的公差；倒角尺寸的公差极限值和宽度不同的公差值。旋转精度因素包括内圈、外圈径向跳动的公差值；内圈、外圈轴向跳动的 公差值；内圈、侧向跳动的公差值；外圈外径面倾斜的

5、公差值。2. 3.滚动轴承配合的选用原则 轴承套圈相对于负荷的状况。相对于负荷方向为旋转或摆动的套圈，应 选择过盈配合或过渡配合。相对于负荷方向固定的套圈应选择间隙配合。当以 不可分离型轴承作流动支承时，则应以相对于负荷方向为固定的套圈作为游动 套圈，选择间隙配合或过渡配合。 负荷的类型和大小。当受冲击负荷或重负荷时，一般应选择比正常、轻 负荷时更为紧密的配合。对于向心轴承负荷的大小用径向当量动负荷Pr与径向 额定动负荷Cr的比值来划分，负荷越大配合过盈越大。轻负荷Pr/Cr小于等于0.06；正常负荷Pr/Cr大于0.06,小于0.13；重负荷Pr/Cr大于0.13o 轴承尺寸大小随着轴承尺寸

6、的增大，选择的过盈配合过盈越大，间隙配 合间隙越大。 应检验安装后轴承的游隙是否满足使用要求，以便正确选择配合及轴承 游隙。 其它因素的影响轴和轴承座的材料、强度和导热性能；外部及在轴承中 产生的热的导热途径和热量，支承安装和调整性能等都会影响配合的选择。 . 4.电机轴承游隙的选择所谓轴承内部游隙，即指轴承在未安装于轴或轴承箱时，将其内圈或外圈 的其中之一固定，然后使未被固定的一方做径向、轴向或角向移动时的移动量。 根据移动方向，可以分为径向游隙、轴向和角向游隙。轴承运转时由于轴承配合以及内外圈温差的原因，一般要比初期游隙小， 从理论上讲，轴承在运转时，稍带负的运转游隙，则轴承的寿命最大。但

7、要保 持这一最佳游隙是非常困难的。随着使用条件的变化，轴承的负游隙会相应增 大，从而导致轴承寿命显著下降或产生发热。因此，一般将轴承的初期游隙定 为略大于零。运转游隙可以从轴承的初期游隙和因为过盈所造成的游隙减少量, 以及因外因温度差而产生的游隙变化量求出。过盈造成的游隙减少量。轴承采用静配合安装于轴或轴承箱上时，内圈 膨胀，外圈收缩，导致轴承内部游隙减少。内圈或外圈的膨胀或收缩量，因轴 承形式，轴和轴承箱形状、尺寸及材料不同而不同，大致近似过盈量的 70%90%内、外圈温度差造成的游隙减少量。轴承运转时，一般外圈温度比内圈 或滚动体温度低510。若轴承箱放热量大或轴连着热源，或空心轴内部有热

8、 流体流动，则内外圈温度差更大。该温度差造成的内外圈热膨胀量之差便成为 游隙减少量。2. 5.电机轴承保持器材料和结构的选择保持架在深沟球轴承中起着等距离隔离滚动体并防止滚动体掉落、引导并 带动滚动体转动的作用，不同的保持架对应轴承的使用要求不同。冲压钾钉保持架一般用于负载较大，抗冲击载荷、中等转速，外径大于 26mm的深沟球轴承。冲压浪形保持架一般用于负载较大、中等转速、低摩擦扭矩、外径大于 等于13且小于26mm的深沟球轴承。冲压冠形形保持架一般用于负载较小、低转速，低摩擦扭矩，声音要求 不高、外径小于13mm的深沟球轴承。实体尼龙保持架一般用于负载较小、高转速、低摩擦扭矩、声音要求高、

9、适用于外径小于等于22mm的深沟球轴承。3.电机轴承设计“8不要”，保电机安全运行！3. 1.不要忽视轴承的选型轴承的选型是轴承设计的基础。不同的轴承类型适用于不同的工况和载荷 条件。如果选型不当，会导致轴承过早磨损、失效或损坏，从而影响电机的安 全运行。因此，在轴承设计时，要根据实际工况和载荷条件选择合适的轴承类 型。3. 2.不要过度追求低成本轴承的成本与轴承的质量和性能密切相关。一些厂家为了降低成本，采用 低质量的材料和制造工艺，导致轴承的质量不稳定，容易损坏，从而影响电机 的安全运行。因此，在轴承设计时，不能过度追求低成本，要选择质量可靠的 轴承。3. 3.不要忽视轴承的配合轴承的配合

10、是指轴承与轴和轴承座之间的配合。如果配合不当，会导致轴 承与轴或轴承座之间出现间隙或松动，从而影响电机的平稳运行。因此，在轴 承设计时，要确定合适的配合公差和表面粗糙度，保证轴承与轴和轴承座之间 的紧密配合。3. 4.不要忽视轴承的密封轴承的密封是防止污染物进入轴承内部的重要措施。如果密封不良，会导 致污染物进入轴承内部，加速轴承的磨损和失效。因此，在轴承设计时，要选 择合适的密封件和密封方式，保证轴承的密封性能。3. 5.不要忽视轴承的润滑轴承的润滑是保证轴承正常运转和延长其使用寿命的重要措施。如果润滑 不当，会导致轴承磨损加剧、发热和噪音等问题，从而影响电机的正常运行。 因此，在轴承设计时

11、，要选择合适的润滑剂和润滑方式，保证轴承得到充分的 润滑。3. 6.不要忽视轴承的预加载荷轴承的预加载荷是指作用在轴承上的预压紧力。如果预加载荷不当，会导 致轴承过早磨损、失效或损坏。如果预加载荷过小，则会导致轴承运转不稳定; 如果预加载荷过大，则会导致轴承过度磨损。因此，在轴承设计时，要根据实 际工况和载荷条件选择合适的预加载荷。3. 7.不要忽视轴承的安装和调整轴承的安装和调整是保证轴承正常运转和使用寿命的重要步骤。如果安装 和调整不当，会导致轴承出现偏差、松动或变形等问题，从而影响电机的正常 运行。因此，在轴承设计时，要考虑到安装和调整的方便性和准确性，并提供 详细的安装和调整说明。3.

12、 8.不要忽视轴承的监测和维护轴承的监测和维护是保证电机安全运行的重要措施。如果监测和维护不当, 会导致轴承过早磨损、失效或损坏，从而影响电机的正常运行。因此，在轴承 设计时，要考虑到便于监测和维护的需求，提供相应的监测和维护接口。总之，电机轴承设计的“8不要”原则是保证电机安全运行的重要措施。在轴承设计时，要遵循这些原则，选择合适的轴承类型、确定合适的配合 公差和表面粗糙度、选择合适的密封件和密封方式、选择合适的润滑剂和润滑 方式、确定合适的预加载荷、方便安装和调整、提供相应的监测和维护接口等。4. 一些特殊情况对电机轴承性能的影响在电机轴承的选择和应用中，轴承的刚性与周围结构的刚性大致相同

13、，因 此可以通过选择合适的轴承和配置方式来降低整个设备的振动。在电机的某些 应用中，可能会出现一些特殊的情况，这些因素将对轴承的运行性能造成一些 不良的影响，有些因素甚至比转速的极限更为重要。4.1. 关联零部件的加工精度控制如果轴承与轴承室，或轴承与轴之间是过盈配合，轴承内圈或外圈可能会 因配合零部件的形状而发生不同程度的变形。如果两者之间有形状上的偏差， 在运作时可能会导致振动。因此，对于电机产品零部件，轴承室和轴承位加工 质量控制非常重要，对于轴的加工，特别是中小型电机轴，轴承位的尺寸及形 位公差要求保证相对容易一些，而对于轴承室的加工，因端盖材质、加工工艺, 以及零部件本身的设计特点，

14、轴承室的尺寸及圆度保证可能会有一些困难，这 也是电机厂家都特别关注的问题。4. 2.由正反转导致轴承的往复摆动问题往复摆动是指轴承转动的方向在旋转一圈之前已经改变。由于轴承在逆向 转动的瞬时，转速为零，因此不能保持一个良好的液动润滑膜。该情况下，为 了得到能够承受负荷的边界润滑膜，应使用含有效极压添加剂的润滑剂。在往复摆动的工况条件下，很难确定其具体的额定转速或限定的转速。因 为能达到的最高转速不是取决于热平衡，而是取决于作用在轴承的惯性力。在 每次逆向转动时，滚动体可能会因惯性而滑动一段短距离，导致与滚道之间的 磨损。允许的加速度和减速度取决于滚动体和保持架的质量、润滑剂的类型和 使用量、工

15、作游隙和轴承负荷。鉴于此，对于频繁正反转的电机，因为轴承运动的惯性作用，轴承的损害 因素要相对于普通电机多一些。4. 3.低转速情况我们在前面谈过，当轴承转速高于其参考极限转速时会存在问题，但是转 速过低时同样不利于轴承的良好运行。轴承在转速非常低的情况下，在滚动体 和滚道之间的接触面不可能形成弹性液动润滑膜，也就是不利于形成满足轴承 正常运行的油膜。该情况下，通常使用含有极压添加剂的润滑剂。4. 4.缘于负载滚动体数量变化引起的激发力对于可以承受联合负荷的轴承，当径向负荷作用在轴承上时，在转动过程 中承受负荷的滚动体数量会稍有改变，这样导致轴承沿负荷的方向有轻微位移, 因而产生的振动难以避免，对于该情况，可以通过在所有滚动体上施以轴向预 紧的方式减小振动。4. 5.轴承局部损坏和污染轴承如果因处理不当或安装失误，可能会造成滚道和滚动体上局部受到损 坏。当受损的轴承部件与其它部件有滚动接触时，轴承会产生特殊的振动频率。 为此，在电机装配过程中，轴承的存放、安装都必须引起高度重视。轴承在污染条件下工作，很容易让杂质和微粒进入，当这些污染微粒被滚 动体碾压，会产生振动。杂质内不同的成分、微粒的数量和大小导致的振动水 平会有所不同，频率也没有固定的模式。但同样可能会产生严重的轴承噪声。4. 6.轴承产生的振动问题分析从轴承运行的机理分析，滚动轴承本身