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楼主: g005686

[原创] 电机轴承问题终结者!!!——请提问

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[LV.6]常住居民II

发表于 2010-8-23 21:16 | 显示全部楼层
再洁净的工作区域,也抵上不安装时的一榔头
估计医院很快就要建议家家都搞一个无菌室。以后医疗事故的鉴定也就简单了,你家有无菌室吗?没有?不合格,99.99%是你家的环境里细菌太多,不可能是医院的问题
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[LV.7]常住居民III

发表于 2010-8-24 08:16 | 显示全部楼层
此帖我已推荐申请精华,请大家讨论的同时如果愿意的话请到精华申请区去顶一下我的申请帖子,当然,更重要的是,大家还要继续使出吃奶的力气,把本帖讨论进一步推向深入,讨论出素质,讨论出水平,也讨论出永恒的价值!
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[LV.7]常住居民III

发表于 2010-8-25 08:36 | 显示全部楼层
回复 359# 柯宇云


    你这个计算完全是多此一举,完全用不着以角接触轴承为例,而应就以你的22216轴承为例,这样才能说服张老五,虽然没搞过设计的人不一定能看懂计算过程和结果!

22216轴承的判断系数0.21,假设径向力仍为12500牛,转速750r/min,计算不同轴向力时的寿命如下:

轴向力0:       167491小时
轴向力1250牛:66386小时
轴向力2625牛:30190小时
轴向力4000牛:11985小时

红色一行就是临界轴向力的情形!

(2^(7/9))^(10/3)=6.0318

这个数值乘以即30190*6.0318=182100小时

搞到这里,我发现我前面的计算有误,对于双列滚子轴承,动负荷为单列的2的7/9次方,而不是2的0.7次方,球轴承才是2的0.7次方!因此前面的数据应修改为1/6.0318=16.57%!也就是一列卸载后球面滚子轴承的寿命降低得还要多!
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[LV.7]常住居民III

发表于 2010-8-29 11:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 zengxiaodong 于 2010-8-29 16:07 编辑

柯宇云359楼的计算结果和我在363楼的计算结果都深刻地表明,对于双列“角接触”轴承而言,尽管具有承受双向轴向载荷的能力,但是这种能力是以严重降低轴承承载能力为代价的!尤其当接触角较小时,很小的轴向力就可以导致径向承载力大幅度降低,因此从这个角度而言,使用双列轴承也是很危险的,不可预见的轴向力正是危险的最大根源,柯宇云的轴承损坏正是最典型的案例之一。加上前面分析的双列轴承的不经济,我们选用双列轴承时更应慎重又慎重!

柯宇云359楼的计算还有一个疑问,那就是双列角接触轴承的接触角为30度,而单列角接触轴承的接触角分别为15度25度和40度,分别对应C、AC和B型,不知NSK的A型是否接触角为30度?我363楼的计算大家应该可以发现,卸载成单列轴承后,其寿命关系并不完全符合理论计算结果,这是怎么回事呢?我们理应要精益求精地考虑这当中的误差,说起来也很简单,只需要初级的力学知识就可以理解,下面进行定性的分析而不进行定量的计算,因为定量的计算是极其复杂的!

考虑双列轴承的其中一列拿掉时,上面俩人计算的结果基本是正确的,也就是径向载荷和“临界”轴向载荷作用下,轴承内部载荷和外部载荷是平衡的,而且轴承内外圈恰好仅有径向相对位移,而正是这一相对位移的存在,使得当另一列滚动体加上时并不可能被真正卸载!也就是轴承寿命比单列时要长。

换句话说,双列轴承要真正卸载成单列轴承,所需的轴向载荷还要更大一些,具体要大到多少呢?这需要用弹性力学进行高次超静定的计算才能够得出,轴承理论中有详细的计算结果,对于球轴承而言要大37.08%,而滚子轴承要大50.80%(如果用双列轴承的判断系数表示,则卸紧临界轴向载荷分别为1.113e和1.273e)!不过在这一轴向载荷作用下,虽然另一列滚动体完全卸载了,但是承载的这一列滚动体显然不再是简单地与单列轴承纯径向位移时完全等价了,而是受了更多的轴向力!(轴向力逐渐增加,寿命先是增加然后减少,寿命增加的原因是承载滚动体数目超过半圈,从而减少了最大滚动体载荷。


请注意,上面的所有讨论不适用于双列深沟球轴承,双列圆柱滚子轴承,以及串联配置的轴承!另外,应用判断系数e来计算临界轴向力也是很粗略的(球轴承用判断系数e,滚子轴承用轴向力系数Y),准确的计算应该根据实际的接触角来进行。
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[LV.7]常住居民III

发表于 2010-8-29 17:35 | 显示全部楼层
本帖最后由 zengxiaodong 于 2010-8-29 17:45 编辑

回复 339# 张老五


“...简单地说,你把固定端改成球轴承,非固定端,如果是在负荷侧的,改成圆柱滚子轴承,这是非常常规的做法。...”


看了这段话,我又想和张老五再来大战一个回合!

这一回合的问题是什么呢?那就是我坚决反对在电机上采用一深沟球一圆柱滚子轴承的结构形式,且不要说不能改成这种结构形式,就是已有在运转的这种结构的电机,在轴承故障后也要改成两个深沟球轴承的结构形式!

其实这一话题在本帖的153楼我已经详细论述过了,而在193楼、194楼、195楼中更是和张老五已经小过一招,下面请张老五出招......
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[LV.6]常住居民II

发表于 2010-8-29 20:58 | 显示全部楼层
虽说表扬与自我表扬是现代社会的特征之一,不过怎么说,表扬也要有点依据,有事没事就表扬自己,甚至把别人的批评也当作表扬的,还真不多见。
看来看去,还真没发现zengxiaodong同学在哪说明了,深沟球轴承-圆柱滚子轴承的结构形式有问题?理论呢,zeng同学不是号称师从某大师,理论扎实经验丰富么?动不动就是一大套理论,拿一点出来,把大伙砸晕在说?
153楼论述了些啥?哦,原来有台11kW的东东换了轴承就正常了,好吧好吧,就算是真的正常了,这能说明什么问题?这就说明所有电机上都不能这么配置?你也太有才了,还真是举一反三万,见一树叶,就以为见到森林了。
再说这个:
是的,这种配置相当多,不知大家注意到没有,论坛提出的电机轴承问题也大多数都是这种配置!


也就是如果前后轴承均选用密封深沟球,故障至少降低5倍!第189楼的论述再一次支持了这一结果。

如果:

1、能保证同心度;

2、能保证润滑脂的清洁和适量;

3、不会轻载打滑烧伤(包括试车期间)。


则我可以很肯定地告诉你,同尺寸的圆柱滚子轴承会比深沟球有长得多的寿命!然而我们能保证3条中的哪条呢?要知道仅仅是第2条的差距范围就有500倍之多,保守点取其50分之一,很轻松毫无觉察就相差了10倍,我前面的算例就有很详细很具体的计算分析结果。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
问题多说明了什么?说明了这种配置多,用得多的,自然就问题多。马路上桑车的车祸是最多的,不是因为桑车质量最差,而是桑车数量最多,质量最差的,可能根本就上不了路,也就不会发生车祸。
那三个问题我也就不用解释了,我在前面已经说明得很清楚了。
最后,请zengxiaodong同学解释一个概念,同时回答几个问题:
1、对轴承而言,何为轻载?请正面回答
2、对电机的轴承而言,特别是那些拖去风机、泵类负载的电机而言,在完全空载、空载(带上负荷但负荷没有流量时)、负载时,轴承的承载有多少差异,请下面回答,并且给出一个数值
3、在没有任何修饰语的时候,电机一词,是不是指拖动电梯类负载的电机,请正面回答,是或者不是
4、电梯、皮带机等在负载时有较大径向承载的电机,在电机中占多大比例?请正面回答,并且给出一个数值,如无准确数值,请给出一个估计值,并且提供估计值的来源或者依据
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[LV.7]常住居民III

发表于 2010-8-29 21:12 | 显示全部楼层
本帖最后由 zengxiaodong 于 2010-8-29 21:22 编辑

回答:

1、各类向心轴承有最小径向载荷的限制,计算式比较复杂,以最简单的调心滚子为例,是0.02C,也就是径向载荷小于该数值时会出现打滑现象,尤其高速运转时更易损坏轴承;

2、这个问题不确定,与传动链结构有关,尤其是轴承布置有关,多数情况下轴承负载差异很小。老五可能理解错了轴承轻载的概念;

3、不是

4、估计1%以下,也就是几乎可以忽略。


请老五作重谈这样配置的好处,不必东拉西扯,我将彻底谈谈这样配置的坏处!
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[LV.6]常住居民II

发表于 2010-8-29 21:27 | 显示全部楼层
本帖最后由 张老五 于 2010-8-29 21:42 编辑

请zengxiaodong同学正面回答并且给出一个数值,没有准确值参考值也行
2、对电机的轴承而言,特别是那些拖去风机、泵类负载的电机而言,在完全空载、空载(带上负荷但负荷没有流量时)、负载时,轴承的承载有多少差异?
假设一台电机,拖动一台风机,完全仅电机运行时轴承上的径向载荷为100,不论单位是多少。带上风叶后,风门关闭,此时轴承的径向载荷是多少?风门打开,且电机达到额定负荷后,轴承上的径向载荷是多少?估计值也行,别说什么配置不同,假设一个配置好了,负荷侧圆柱滚子轴承,非负荷侧深沟球轴承,如何?
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[LV.7]常住居民III

发表于 2010-8-29 21:42 | 显示全部楼层
本帖最后由 zengxiaodong 于 2010-8-29 22:03 编辑

回复 368# 张老五


    我无法估计出来,请您给出答案!本帖64楼到69楼有类似的问题,可以参考一下,或者给出详细的结构图。我不知道你扯这些目的何在?我希望你直截了当谈技术问题,这样你就会漏出破绽,我就可以纯技术性进行反驳了。

同样的,您也没有拿出数据,怎么知道就不是轻载呢?数据说话,应该没有疑义吧!况且我反对这样配置的重点并非轻载打滑,排在第一位的是润滑,排在第二位的是同心度!
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[LV.6]常住居民II

发表于 2010-8-29 21:56 | 显示全部楼层
本帖最后由 张老五 于 2010-8-29 22:01 编辑

说了半天,什么圆柱滚子-深沟球轴承配置不当,可是除了一个轻载打滑以外,你又说出点什么道理了?可既然你拿不出数据,你又从何判断是轻载?是打滑?是配置不正确?
看了你的贴子,我还以为世界上的电机,都是用在电梯上的呢!
还奢谈什么技术,技术性“反驳”,我只看到了诡辩
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[LV.6]常住居民II

发表于 2010-8-29 22:08 | 显示全部楼层
本帖最后由 张老五 于 2010-8-29 22:10 编辑

我无法估计出来,请您给出答案!本帖64楼到69楼有类似的问题,可以参考一下,或者给出详细的结构图。我不知道你扯这些目的何在?我希望你直截了当谈技术问题,这样你就会漏出破绽,我就可以纯技术性进行反驳了。

同样的,您也没有拿出数据,怎么知道就不是轻载呢?数据说话,应该没有疑义吧!
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就算是诡辩,你也是不合格的。谁主张谁举证的道理,难道你也不懂?
我并没有说过什么轻载打滑配置不当,所以我不需要给出什么数据。相反,既然你认为这样的配置不当,这样会轻载打滑,那就请你举证,请你拿出数据来,好让我也来个技术性反驳好了。
哦,差点忘了,zengxiaodong同学是属于某类机构的那种风格的,谁要说医院有医疗事故,谁得举证自己没有一点问题。谁要说轴承质量有问题,谁就得举证自己的安装使用维护没有一点问题。
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刚才又看了一下zengxiaodong同学的贴子,发现我是年经有点大了,理解力下降了。按zengxiaodong同学的辩论逻辑,每个病人每天都必须举证医院没有责任没有错误没有医疗事故,否则就是在诽谤医院哟
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[LV.7]常住居民III

发表于 2010-8-29 22:22 | 显示全部楼层
本帖最后由 zengxiaodong 于 2010-8-29 22:23 编辑

看了老五的帖子,我更有把握了!为什么呢,因为老五把我“关于轻载打滑”的路给堵死了,大家只要看看前面64楼的帖子,就会知道我跟本帖楼主发生的争论,我恰恰是不认为轻载打滑是造成轴承损坏的原因,而楼主认为“轻载打滑”可能是轴承损坏的原因,也就是其反复强调的“过选型”!

由此看来,张老五批驳我从一开始就搞错了方向!为了使得帖子不能修改,我明天晚上再来,我将主要从“润滑”和”不同心“两个方面来论述我的观点,并提供无可辩驳的理论证据!


再次重申,我不认为这样配置就会(或者很可能会)发生轻载打滑现象,因此我无需提供什么证据!
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[LV.6]常住居民II

发表于 2010-8-29 22:25 | 显示全部楼层
本帖最后由 张老五 于 2010-8-29 22:41 编辑

先立此存照,省得到时候又有人不认帐,或者玩什么吃了吐的把戏
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其实这一话题在本帖的153楼我已经详细论述过了,而在193楼、194楼、195楼中更是和张老五已经小过一招
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结果153楼没找到东西,看样子zengxiaodong同学小学数学学得是有点问题,在155楼找到这么一句:还有一种情况就是正常工作时不会出现轻载打滑,但是在试车时往往没有载荷,导致轴承无意中烧伤后再投入正常使用,这种情况最为不幸,很难很曲折才能发现并解决。
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再说194楼:
是的,这种配置相当多,不知大家注意到没有,论坛提出的电机轴承问题也大多数都是这种配置!


也就是如果前后轴承均选用密封深沟球,故障至少降低5倍!第189楼的论述再一次支持了这一结果。

如果:

1、能保证同心度;

2、能保证润滑脂的清洁和适量;

3、不会轻载打滑烧伤(包括试车期间)。


则我可以很肯定地告诉你,同尺寸的圆柱滚子轴承会比深沟球有长得多的寿命!然而我们能保证3条中的哪条呢?要知道仅仅是第2条的差距范围就有500倍之多,保守点取其50分之一,很轻松毫无觉察就相差了10倍,我前面的算例就有很详细很具体的计算分析结果。
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不知道zengxiaodong同学是操哪国语言?可能我年纪大了一点点,读书少了一点点,看不懂过于深奥的文字。既然zengxiaodong同学用了一个反问句,告诉我们,这3条中,一条都保证不了,可见,试车期间,是一定会轻载打滑烧伤的。
其实前两条才是zengxiaodong同学的真实想法罢。同心度是保证不了的,所以,你的设备永远是有问题的。润滑的清洁和适量也是保证不了的,所以轴承的寿命是永远达不到厂家宣称的值滴。
所以呀,你们这帮子用户永远不要找轴承厂的毛病,轴承厂永远的对的。
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发表于 2010-8-30 10:48 | 显示全部楼层
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发表于 2010-8-30 10:52 | 显示全部楼层
回复 374# 柯宇云


    火热的劲爆啊!
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[LV.7]常住居民III

发表于 2010-8-31 13:15 | 显示全部楼层
本帖最后由 zengxiaodong 于 2010-8-31 16:11 编辑

回复 373# 张老五

最近看电视剧《井冈山》,其中有一个片断,就是特派员周鲁来到井冈山后,开会口头传达中央指示,宣布开除毛泽东同志的党籍,这下子举座皆惊,大家都不相信自己的耳朵......


首先向张老五道个歉,153楼确实是155楼之误,我看了一下发帖前随手写在报纸上的记录也是155楼,我就知道我确实错了!就因为这个错误,搞得我数学不及格,为此错失了上大学的机会,各位还得引以为诫。 前面的一些小问题,还导致了我的语文不及格,我也反思了一下,发现语文不及格的主要原因是“逻辑学”没有学好。

逻辑怎么没有学好呢?请听我细细道来,我前面的帖子中为了反对使用圆柱滚子轴承,列举了3条,并且用了一个反问句认为3条都保证不了,什么叫保证不了呢?那也就是无法绝对保证不会出现3条的问题,拿轻载打滑来说,也就是“不能确保不会出现轻载打滑”,从逻辑上来说,这是否等价于“一定会出现轻载打滑”呢?看了张老五的批评,我真的对于“逻辑学”的原理感到越来越糊涂了,几乎不相信自己的眼睛,不相信自己会犯这样的低级错误!

记得几十年前学过一篇《义理、考究和辞章》,说的就是我们在发帖时,要有正确的论点、充分的论据,还要有飞扬的文采,这三者要有机结合,互为映衬而缺一不可!为了达到这一要求,我小心求证,努力工作,可谓是使出了吃奶的力气,尽管如此,我仍然决定要虚心向张老五学习学习再学习!
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[LV.7]常住居民III

发表于 2010-8-31 16:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 zengxiaodong 于 2010-8-31 16:58 编辑

对于自己不熟悉的领域,胡乱发表一通看法,很容易闹出笑话,尤其是在行内人士面前更是如此!因此应尽可能少地描述或者评论非自己专业领域的问题,即使看过再多也是如此!举例来说看过万八千个轴承,并不等于就成了轴承专家,即使摸过拆过万八千个轴承,轴承知识也不会自动跑到人的脑子里面去的!人的正确思想从哪里来,唯有刻苦学习和实践一条路,因为几个简单公式就不看书是绝对不行的,毕竟现在不再是“刘项不读书”的时代了。专业问题闹些笑话还情有可原,毕竟术业有专攻嘛,大家也不会太在意,如果通常的语文逻辑方面犯错误那可就真的乌龙了,因为这类问题人人都看得懂,人人心里都有杆秤。

就拿轻载打滑来说,试车期间最容易发生,什么叫做“试车”?风门关上是试车,电机风机脱开是试车,在电机厂里面电机刚装好时通电试运转也是试车,我还碰到很多润滑脂没加就通电试运转导致轴承报废的电机呢!尤其电机直接起动时,瞬间的加速度是很大的,而且润滑脂一般都加注得太多,此时轴承打滑的可能性是很大的,还是那句话,谁能保证绝不打滑——————有整套而具体的预防措施呢?当然,并非说深沟球轴承就一定不会轻载打滑,但是其可能性至少要少了10倍还多!

我前面恳求张老五直接论述一深沟球一圆柱滚子配置在电机上的优点,他给出了4个莫名其妙的问题要我正面回答,我忐忑不安地完全按照其要求进行了回答,现在看来原来我是虚惊了一场,由此我可以断定,张老五也许根本就说不出其有什么明显的优点!下面我来给大家讲一个真实的故事,鉴于前面讲“农民”的故事时张老五很不高兴,为了避免不必要的误解,我先请张老五不要多心,因为这个故事是关于“工人”的。

五年前,华北某油田3台抽油机天车轮子的轴承经常发生损坏,为此找到了我要我去看看,我跑去一看,办公室里一大堆损坏的轴承,维修工人介绍说,新轮子没有用多久(大约几个月)轴承就坏了,为此他们自行修复了好几次,先是买了同型号的轴承,换上后照样没多久又坏了,后来买了进口NSK的轴承,换上后仍是没多久也坏了,最后工人们把轴承拆开,发现是弹子轴承(也就是深沟球轴承),他们恍然大悟,怪不得轴承老损坏,原来是弹子轴承!这就好办了,赶紧叫人买回来滚柱轴承换上去,加好牛油,每一个工人都以为这下问题彻底解决了......

殊不知几个月后轴承又坏了!这次更惨,轴承跑外圈把铸铁轮子的内孔磨掉了5毫米,而且轴承室都开裂了,轮子彻底报废。工人们对此百思不得其解,滚柱轴承怎么也坏了?这一疑问他们唠唠叨叨当面向我强调了无数遍,我可谓是深知其所思和所想。就这样没办法了才找到我,我怎么解决呢?很简单,首先了解负荷情况,然后核算轴承寿命,发现由于现场负荷加大了导致原轴承选型太小,恰好轮子也报废了要重新制做,我就大大加大了轴承的型号,仍然选用国产密封深沟球轴承,同时精心设计了端盖的附加密封,提高了轴的精度,使得轴的尺寸磨到零位上下,做好3套后连轮子带轴发过去要求全部换成新轮子,结果没几天打电话来说,新做的轮子这里不好那里设计不合理,简直是问题一大堆,我听了全是无稽之谈,就说如果觉得不好请退回来,我们保证退回全款!这下子将了他们一军,只好如实告诉我,由于他们偷懒不想拆卸其它部件,轮子无法装上去,为此要把轴取下来,到上面就位后再穿轴,因为轴与内圈配合较紧,为此费了九牛二虎之力,这才打电话来说我们设计很糟糕。我听了后当即严正声明,这3个轮子一天也不保修,因为自行拆卸和装配轴无法保证轴承的完美无缺!

两年后的有一天,我正在天津出差,忽然接到一个电话,是油田方面打来的,说是天车轮子出现重大事故,轴断了导致机毁但人未亡......我脑袋突然嗡的一声几乎失去了知觉,精神恍惚,心里在想这轴我可是比原来加粗了很多呀,怎么会断呢?怎么可能呢?仅过了不到一分钟,电话又来了,说我的轴没有断,断的是原来配置的轴(轴承跑内圈磨断的),此时我如释重负背上冷汗淋漓......

后来事故调查结果出来了,原来我发过去的3个轮子换了2个,另外一个可能拆卸时轴太紧搞坏了,工人怕扣钱结果根本就没有更换,拆坏的新轮子也没有上交,可能私下里扔了也可能卖了,总之找不到了。为此要我特急再做一个轮子,钱马上打来云云......

斗转星移,至今5年过去了,风沙吹烈日晒酸雨淋,我们的轮子一切正常地运转着,我相信,未来15年之内,该轴承均可以无忧运转,这可不是吹吹牛皮就能够达到的!
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发表于 2010-8-31 18:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 zengxiaodong 于 2010-8-31 18:18 编辑

张老五说,一深沟球一圆柱滚子轴承的电机,就像桑塔纳轿车一样最为普及,当然出问题的概率也就最大了。对此我表示反对,因为这种配置的电机数量,决不会超过采用2个密封深沟球轴承配置的电机数量,也就是说,保有量少而故障数多,这就是“一深沟球一圆柱滚子”令人尴尬的现实!

作为设备管理维护人员,可以对各种轴承的性能和优缺点一无所知或者略知一二,但是对于电机设计人员,这就不行了,至少必须对所要选用的轴承深入了解,既知其优点也知其缺点,既知其技术还知其价格!更进一步,如果对于每种轴承都深刻了解了,才谈得上选用最优化的轴承配置——————既是性能寿命上的优化,还要包括经济上的优化,换言之要做到多约束条件下的最优化!

前面谈到了调心滚子轴承,这种轴承固然有很多优点,例如可调心、吻合度高,承载能力大,但是其缺点也是很明显的,主要有轴向承载能力很小(参见前面算例可加深理解),滚子摩擦损耗很大(因为滚子母线上最多只可能有2点纯滚动)等,既然摩擦损耗大,也就不适合高速运转!在风力发电主轴中很喜欢用这类轴承,为了使得风叶远离塔架,主轴一般要求上翘而不与地面平行,仅仅是这点轴向分力就经常导致在安装阶段该轴承的锁死损坏!

为此目前有一种趋势是采用圆锥滚子轴承来做风力发电主轴轴承,前面讲故事时谈到,圆锥滚子轴承是铁姆肯发明的,事实上,铁姆肯公司的信条是“圆锥滚子轴承可以代替其它一切轴承”!这虽然有些过分但也不无道理:圆锥滚子轴承的承载能力也很高,内外圈可以分离(这点对安装人员最喜欢),实现纯滚动,游隙可以任意调整到最佳,轴向承载能力很好等等,圆锥滚子轴承几乎唯一的缺点就是,滚子端面与内圈挡边之间有接触和滑动,导致摩擦发热损失和高速运转限制。为了减小这个摩擦,无论是理论还是加工实践,不知道耗费了多少人的心血!滚子端面多数为球基面,而内圈大挡边为锥面(直线型)和球面(圆弧型)两种,前者性能优越却加工困难......铁姆肯还开发了带密封的圆锥滚子轴承,以及渗碳钢制造的抗冲击轴承等等,令人叹为观止!
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[LV.7]常住居民III

发表于 2010-8-31 19:35 | 显示全部楼层
本帖最后由 zengxiaodong 于 2010-8-31 19:50 编辑

作了长长的铺垫,现在总算可以进入正题了,究竟“两个深沟球轴承”(简称“两个球”)好还是“一深沟球一圆柱滚子”(简称“一个球”)好呢?我们前面讲了一个故事,说明大多数工人都知道滚子的承载力要大于球的承载力,这当然是正确的!问题是,决定承载力的因素很多,甚至承载力本身也不是选用轴承的唯一因素,要判明究竟是“两个球”好还是“一个球”好,我们要从多方面来进行论证,首先的一点就是要比较深沟球轴承和圆柱滚子轴承的优缺点和其它一切特性。

深沟球轴承结构简单,加工容易,价格低廉,球与辊道的吻合度高。最重要的是,这种轴承的加工精度远远高于其它任何种类的轴承,举例来说,对于润滑和接触疲劳寿命有决定性影响的表面粗糙度,深沟球轴承的沟道可以达到0.05微米,球更是可以达到惊人的0.01微米!与之相比较,滚子轴承的滚子和滚道,一般仅能达到0.25微米,仅此一点就会大大降低滚子轴承实际的承载能力。至于与噪声关系密切的波纹度,滚子轴承与深沟球轴承相比更是没得比,目前不仅有低噪声深沟球轴承,还有了超低噪声的所谓“静音轴承”,唯有深沟球轴承可以经济大批量地生产这类“静音轴承”!

为了加深大家的理解,推荐大家最好了解一下钢球的加工过程和设备,这些都是半个多世纪以前就达到的水准,在L-P轴承寿命理论创立的年代,由于钢球的加工精度远远高于沟道,以至于在寿命试验中很少出现钢球损坏的情况,而多数是内圈滚道首先出现疲劳。为了解释这一结果,L和P两位科学家的解释是,钢球可以有随机的空间方位,也就是球表面各点会机会均等地与滚道接触,这样就大大减少了钢球损坏的几率!甚至以此为基础,忽略了钢球损坏来建立轴承寿命理论并沿用到了今天,虽然后人的深入研究表明,钢球并不会随机占位,而总是以确定的空间方位与滚道接触,不管其初始方位如何均是如此——————也就是说钢球并非那么地“球”!

说来也是令人难以置信,这么高精度的钢球其加工费用却远远低于滚子!因为钢球是一大批一大批加工的,而滚子却只能一个一个地加工。我在日本时,经常看到日本人玩电子游戏机,就是以一小筐一小筐的钢球为工具而不是用硬币,据说是二战失败后,钢材太多又造不了坦克军舰,只好用来造钢球玩游戏并延续到今天,也不知是否谣传?可别小看玩游戏的钢球,要论加工的完美度,成品圆柱滚子也未必比得过。事实上,今天的日本是世界上轴承工业的半块基石,因为世界各大轴承公司所用的钢球几乎都是从日本几大专业钢球厂进口的。
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[LV.7]常住居民III

发表于 2010-8-31 20:48 | 显示全部楼层
如果凭楼上谈到的加工精度,深沟球轴承的承载能力本来并不弱于圆柱滚子轴承!但是又一个因素的出现使得深沟球轴承有些不利,那就是可以装入的钢球数量受到了严重的限制,因为滚动体的数量直接与最大滚动体载荷成反比,装入的滚动体数目越多,接触应力就会越小,显然轴承寿命就会越长。下面的左图说明钢球是如何装入的,以及球数限制的原因。为了增加装球数量,甚至不惜在内外圈上开出缺口,右图就是这种轴承,但是缺口的存在使得轴向承载力几乎完全丧失殆尽!角接触球轴承(包括四点接触球轴承)由于也是可以采用尽可能多的钢球数,因此承载能力也显著大于深沟球轴承。
深沟球轴承的钢球数.JPG
因为圆柱滚子轴承内外圈可以分离,所以滚动体数目可以达到理想的数字,仅受限于保持架的结构,如果不要保持架的话甚至可以实现所谓的满装滚子轴承,这无疑是其非常有利的一个特点。

要大体上了解滚子轴承,可以参阅下面的一段英文文献,并注意最后一句话:
Roller bearings are usually used for applications requiring exceptionally large loads upporting capabilities, which cannot be feasibly obtained using ball bearing assemblies. Roller bearings are usually much stiffer structures (less deflection per unit loading ) and provide greater fatigue endurance than do ball bearings of comparable sizes. In general, they also cost more to manufacture, and hence purchase, than comparable ball bearing assemblies. They usually require greater care in mounting than do ball bearing assemblies. Accuracy of alignment of shafts and housings can be a problem in all but self-aligning roller bearings.

这最后一句话的意思其实就是滚子轴承(调心类除外)的缺点:成本高价格贵,安装要小心,同心度易出问题!其实在中文的轴承书籍中,多数也会提到“圆柱滚子轴承对配套零件的加工要求高”这么一句话,可惜的是,很少有人会注意这句话,更不用说深刻理解这句话了。其实说白了,就是圆柱滚子轴承不允许内外圈轴线不平行!这应该说是很显然的结论。

要分析不平行这一问题,还是先来谈谈滚子的应力集中问题。很显然钢球是非常圆滑的,不存在任何的几何不连续和突变,因此不会出现应力集中现象,而滚子则不然,母线到端部后就是一个直角,这天生就是应力集中的根源,且不说内外圈有歪斜,即使完全理想无任何歪斜,这种应力集中也是非常严重的,歪斜的话更是雪上加霜,这种状况严重降低了圆柱滚子轴承的承载能力,事实上肯定已经降低到了深沟球轴承之下不少了。

怎么办呢?滚子或者滚道就不能是直母线,而要进行修形,这又是一个大学问,修得多了滚子长度没有有效利用,修得少了又仍会有应力集中,真是左右为难,从弧形修形进展到了对数修形,总算借助现代计算工具基本解决了这一问题,包括加工也能实现!下面提供一个以圆锥滚子轴承为例的修形效果示意图,很是形象和深刻。

滚子凸形的改进.JPG
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