游隙分為徑向游隙和軸向游隙,通常我們關(guān)注和控制的是徑向游隙。游隙不是越小越好,也不是越大越好,需要一個“最佳值”來平衡溫升、預(yù)緊和負(fù)載。
1、游隙類型(按測量狀態(tài)分)
1.1 原始游隙
軸承出廠時的游隙。
1.2 安裝游隙
軸承安裝到軸和軸承箱后的游隙。由于過盈配合會使套圈膨脹(內(nèi)圈)或收縮(外圈),安裝游隙會小于原始游隙。
1.3 工作游隙
泵在運行狀態(tài)下,達(dá)到工作溫度和工作轉(zhuǎn)速時的游隙。這是最關(guān)鍵的狀態(tài)。
1)溫升效應(yīng):內(nèi)圈、滾動體溫度最高,熱膨脹最大,導(dǎo)致游隙減小。
2)轉(zhuǎn)速效應(yīng):高速離心力會使?jié)L動體向外甩,導(dǎo)致游隙增大。
目標(biāo):選擇正確的原始游隙,使得軸承在工作狀態(tài)下的工作游隙為一個微小的正值(接近零或略有盈余),這是軸承壽命最長、運行最平穩(wěn)的狀態(tài)。
2、確定游隙的步驟與方法
2.1 選擇游隙組別
1)滾動軸承的游隙有標(biāo)準(zhǔn)組別。最常用的是CN組 - 普通游隙,這也是軸承默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)游隙。該等級適用于大多數(shù)普通運轉(zhuǎn)條件,其數(shù)值介于C2和C3之間。
2)其它組別包括:C2(小于CN)、C3(大于CN)、C4(大于C3)、C5(大于C4)。
2.2 主要考量因素:
1)配合公差:這是影響最大的因素。過盈量越大,安裝后游隙減少得越多。必須根據(jù)選擇的軸和孔的公差,估算出游隙的減少量。SKF等廠商提供計算公式和估算表。
2)工作溫度與溫差(ΔT)
a. 內(nèi)圈與軸的溫升高于外圈與軸承座,會導(dǎo)致游隙進(jìn)一步減小。
b. 需要估算內(nèi)、外圈的溫差,計算熱膨脹導(dǎo)致的游隙減小量。
3)載荷性質(zhì):對于重載荷或沖擊載荷,需要更大的工作游隙(選C3),以防止因滾子壓扁等彈性變形而導(dǎo)致的實際負(fù)游隙(預(yù)緊),從而引發(fā)過熱。
4)要求精度與剛度:對于要求高剛度和低振動的場合(如機(jī)床主軸),可能需要預(yù)緊(負(fù)游隙)。但絕大多數(shù)離心泵應(yīng)用不需要預(yù)緊,而是需要適當(dāng)?shù)墓ぷ饔蜗丁?/p>
5)軸與軸承箱的材料:如果材料不同(如鋁制軸承座),熱膨脹系數(shù)差異大,需額外計算。
2.3 決策流程與行業(yè)慣例:
1)對于絕大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的臥式離心泵:
由于配合過盈和溫升效應(yīng)(兩者都減小游隙)是主導(dǎo)因素,行業(yè)普遍做法是:選擇比CN組大一級的游隙,即C3組游隙。這樣可以確保軸承在熱起來之后,仍然有合適的工作游隙,避免因熱膨脹而導(dǎo)致工作游隙消失甚至產(chǎn)生有害的預(yù)負(fù)載。這是經(jīng)過長期實踐驗證的安全、可靠的選擇。
2)特殊情況:
a. 精密機(jī)床、高速電主軸:可能需要CN或C2組,并施加預(yù)緊。
b. 振動沖擊極嚴(yán)重的場合:可能選C4組。
c. 鋁制軸承座、溫差極大等特殊工況:必須進(jìn)行詳細(xì)的熱力學(xué)計算和游隙演算。
3、總結(jié)
對于離心泵,最常用的游隙是:C3。對于極端或特殊工況,可咨詢軸承供應(yīng)商的建議。
(來源:中國通用機(jī)械工業(yè)協(xié)會泵業(yè)分會)