电机轴承问题终结者！！！——请提问

zengxiaodong

正是修形技术才救了圆柱滚子轴承的一条小命，否则它早被淘汰了。可以看出来修形不仅大大减少了应力集中的现象，还使得轴承对于内外圈轴线不平行有了一定的容忍度。从修形图中还可以看出，无论如何修形，内外圈偏斜均会显著加大接触应力，从而大幅度降低轴承的寿命，因为寿命与接触应力成10／3次方的关系！


上面的图以309轴承为例进一步在不同载荷条件下定量地给出了内外圈偏斜对轴承寿命的影响，相信大多数人看了这幅图以后，再也不会无动于衷了。通常书籍中给出的轴承允许偏斜角，其实并无余量，千万不可掉以轻心。下面的图就是摘录的允许偏斜角，可见深沟球轴承显著优于圆柱滚子轴承，另外调心轴承也并非象想象中那样随便调心！


鉴于圆柱滚子轴承的调心性能奇差无比，因此一般仅在孔轴都是一刀通的场合使用较为保险。电机机壳的止口一般不会一刀通，这是误差的第一个来源；前后端盖与机壳止口都要进行径向的配合，这是误差的第二个来源；端盖与机壳装配后不可能严格呈直角，这是误差的第三个来源！

这三个误差决定了电机前后轴承座孔的空间方位精度是属于“很差”之列，连“一般”的水准都远远达不到！这就是从同心度方面，坚决反对在电机上采用“一个球”配置的根源。


最后提醒一下，也可能瞎猫碰到了死老鼠，各种误差加起来恰好很同心呢！这就是逻辑问题了，“不能保证同心”并不是说“一定不会同心”，普通大众相信都可以理解这一点，提醒应该是多此一举！

张老五

再说这轻载打滑的问题
老规矩，先引一段zengxiaodong同学的大作
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！
不加油就开机，那是操作有误，电机厂的工人，并不都如你想像的那样笨。

脱开风机的电机、不开风门时的电机、风门全开时的电机，轴承上的负载到底差多少？5%？10%？50%还是2倍3倍？请正面回答！不要把某些人操作上的错误，当作借口，正如酒驾撞死了人，不能成为指责刹车不灵的理由。
如果空载试车时可以轻载打滑，那么全负载时会不会轻载打滑？

zengxiaodong

回复 383# 张老五


    老五怎么这都看不出来，说明了两个问题：

1、圆柱滚子轴承的承载能力比球轴承高，这是工人级别的知识；

2、深沟球轴承解决不了的问题，圆柱滚子轴承照样解决不了！反之却未必，明天来说说这个“未必”。

张老五

鉴于圆柱滚子轴承的调心性能奇差无比，因此一般仅在孔轴都是一刀通的场合使用较为保险。电机机壳的止口一般不会一刀通，这是误差的第一个来源；前后端盖与机壳止口都要进行径向的配合，这是误差的第二个来源；端盖与机壳装配后不可能严格呈直角，这是误差的第三个来源！

这三个误差决定了电机前后轴承座孔的空间方位精度是属于“很差”之列，连“一般”的水准都远远达不到！这就是从同心度方面，坚决反对在电机上采用“一个球”配置的根源。


最后提醒一下，也可能瞎猫碰到了死老鼠，各种误差加起来恰好很同心呢！这就是逻辑问题了，“不能保证同心”并不是说“一定不会同心”，普通大众相信都可以理解这一点，提醒应该是多此一举！
看完这一段得出两个结论：
1、圆柱滚子轴承根本就没法用，纯粹是轴承厂弄出来忽悠人的
2、电机厂的运气还真不是一般的好，这个瞎猫碰上死耗子的事情，每天都能碰上无数次，倒反而是瞎猫没碰上死耗子的事难得发生

张老五

回复 386# zengxiaodong
诡辩不是这样玩的
深沟球轴承解决不了的问题，圆柱滚子轴承照样解决不了！反之却未必，明天来说说这个“未必”。
你没有证明这个问题用圆柱滚子轴承解决不了，结论自然不成立，那个反之，就更无法成立了。
你用深沟球轴承解决了问题，你自己也承认不过是放大了又放大，哪里能证明圆柱滚子就不行了？有人要剪一块厚纸片，用把钝剪刀没剪开，用瑞士军刀割开了，于是就下了个结论，厚纸片不能用剪刀翦的，一定要用军刀去割

cnljs

很实用 真的是终结者了 呵呵

zengxiaodong

回复 392# 柯宇云

其实你说到的圆柱滚子轴承的刚性问题，以及圆锥滚子轴承的调心问题，在我前面的帖子里都有详细的论述！


刚性问题在380楼的英文论述里（非红色部分），圆锥滚子轴承的调心问题在384楼最后面的图里，总之一句话：圆锥滚子轴承的调心性能与圆柱滚子轴承彼此彼此，既不好于也不差于，都是很差的！

zengxiaodong

工人们都想到了圆柱滚子轴承的承载能力大于球轴承，这是从直觉上进行的判断！实际上我认为起更大作用的应该是因为圆柱滚子轴承可以装入更多的滚动体——————甚至装满。

当然圆柱滚子轴承还可依靠加长滚子来实现更大的承载能力，但是一般长滚子会带来很大的缺点，在轴向载荷下会导致滚子的歪斜（由于端面磨擦力产生歪斜力矩），另外轴向力作用在滚子内外侧端面本身也会产生一个力矩，使得滚子产生另一个方位的歪斜，为了避免这两个歪斜，一般是把滚子截断成两个或者多个短圆柱滚子，这就是双列或者4列圆柱滚子的由来，很显然，多列圆柱滚子的调心性能近乎为零！

滚子的歪斜力矩促使调心滚子轴承由早期的非对称滚子演化成今天的对称滚子，还去掉了两列滚子之间的固定挡边而代之以活动挡边，这样就可以加长滚子，从而既可增加了调心滚子轴承的承载能力又减少了摩擦发热从而提高了极限转速。对于圆锥滚子而言，歪斜力矩是稳定平衡的，而且滚子歪斜角天生具有减小到零的趋势。

zengxiaodong

回复 388# 张老五


    张老五老是认为人家头脑简单，无的放失！其实我讲的故事中还有一个细节他并没有看清楚，那就是核算轴承的寿命，这一工作并非靠嘴巴说说就有结果的，非得进行准确严格的计算才行。这就牵涉到了第三个重要的问题——————润滑。

轴承的寿命计算，或者轴承样本里面的额定动负荷数据，其实都是隐含了一个前提，那就是“润滑正常”。恰恰就是这“润滑正常”四个字不知道使得多少英雄好汉折戟沉沙！

什么是润滑正常呢？包含两方面的内容：一是润滑介质的清洁程度必须很高————无污染，二是润滑油的粘度（对于润滑脂，指的是其基础油的粘度）必须足以形成流体动压油膜以完全隔开滚动体和滚道。达不到这两个要求就会不同程度地降低轴承的寿命，最大可以相差500倍之多！尤其应该注意的是，千万不能指望靠加大轴承型号或者选用更名牌的轴承来弥补润滑不当的不利影响，因为这往往会收效甚微甚至南辕北辙。

从定量上来评估润滑的情况从而计算出在不同润滑条件下轴承的寿命，正是最新版ISO 281：2007的主要新内容，在237楼我提供了这一标准的原版，只要看看其中第9章就可以了，可惜下载人数竟然至今仍是个位数！标准的应用很简单，一共分两步：第一步就是按照传统的方法计算出轴承的寿命；第二步根据润滑和污染情况计算出一个系数，这个系数乘以第一步得到的结果就是轴承的计算寿命。

大家不要怕麻烦，我把新标准作了翻译和讲解，整理出一个指南提供出来，只要看一下就会应用了，很简单的！

滚动轴承新寿命理论ISO 281：2007应用指南.pdf (455.9 KB, 下载次数: 50)

2010-9-2 17:37 上传

点击文件名下载附件

zengxiaodong

了解了润滑的决定性作用以后，我们就可以再从润滑上来比较深沟球轴承和圆柱滚子轴承了。

深沟球轴承的最可贵特点就是有各种各样的防尘或者密封类型的产品供大家选用，这种轴承在轴承厂高度清洁的环境里定量加注了优质的长寿命润滑油脂，使得轴承在其终生的工作过程中都不需要进行加脂维护，这显然大大简化了轴承的储运、安装、维护等工作，更重要的是，轴承本身的润滑质量提到了很高的级别，也就大大延长了轴承的寿命和可靠性！

反之，圆柱滚子轴承就没有这么幸运了，绝大多数都是裸体的产品供货，既要考虑包装运输中的防锈，又要保证储存过程中的定期保养，在装机前还要仔细开封清洗，最后还要加注润滑脂，至于投入运转后更是还有频繁的再润滑工作。这么多的环节几乎都是性命攸关，而又很难做得尽善尽美！要知道，仅仅是清洗环节的一个手指印，就可能在日后使用中带来大麻烦，更不用说加注润滑脂带来的污染了。所以在大多数的工业使用场合中，圆柱滚子轴承往往会达不到其基本的额定寿命，润滑不良可说是最主要的原因！

当然，如果你能够把这些所有的环节做得完美无缺，则我很钦佩你也恭喜你，你的轴承应该会很好地为你服务！另外，裸体的深沟球轴承，不在讨论之列。

张老五

其实这问题已经没有必要再讨论下去了。
大段的理论，明显不现实的要求，跟实际并不符合的结论。
简而言之，不要把在电梯上得到的结论推广到所有电机，不要把某些人的操作失误归结到选型，更不要把轴承厂的推脱之辞强加给用户

zengxiaodong

回复 398# 张老五


    张老五认为这个帖子没有必要再讨论下去了，这似乎有点认为再也讨论不出什么新鲜内容来的意味。其实不然，我可以保证，对于在本帖中提到的轴承问题，还有重大的问题根本就没有人提到过——————哪怕是提一点点！先透露一下，就是前面64楼大脚龙提到的上海电机厂风机电机轴承问题，实际上还牵涉到了滚动轴承的极限转速，这一问题先就此打住，后面我将详细论述。

   还是把深沟球轴承与圆柱滚子轴承这个问题搞搞清楚再说，前面说到了润滑问题，这个实际上也是最重要的问题。就拿张老五提问的润滑脂寿命来说，可以告诉大家：圆柱滚子轴承对润滑脂的损伤也比深沟球轴承更大，也就是转速、轴承尺寸一样的情况下，圆柱滚子轴承的润滑脂寿命更短！要检验这一论点，大家只需要查查手册中再润滑的时间就知道了，各轴承公司的型录中也会有这一内容。

还有，圆柱滚子轴承的承载能力比深沟球要大，这也不是没有条件的，事实上两者在承载能力上的差别：尺寸小的轴承相差小，尺寸大的轴承相差大！换句话说，我前面提到的用深沟球代替圆柱滚子，在中小型的轴承中会有更大的效果！




下面按照ISO281：2007的方法，提供一个算例，说明深沟球轴承代替圆柱滚子轴承的可行性。仍以750r/min，12500N为运转条件：

NSK NF312ET，基本寿命87914小时；
NSK NF312W，基本寿命46610小时；

NSK 6312DDU，基本寿命6275小时；（粘度比达到4，清洁度0.8，修正寿命为67429小时）


上述轴承的尺寸均为60／130＊31，因为润滑条件不好，圆柱滚子轴承不进行修正寿命的计算（如果进行修正寿命的计算，一般来说寿命会更短，甚至大大缩短），而密封深沟球轴承则进行了修正寿命的计算，可见深沟球轴承的修正寿命提高了10倍还要多！这一寿命显著超过了普通型圆柱滚子轴承，即使与加强型圆柱滚子轴承相比，差距也不大了。

这也许就是用深沟球轴承代替圆柱滚子轴承的理论基础！

也是我在回答64楼问题时与本帖楼主争论过程中提出的”5000“小时基本寿命就可以替换的原因！

张老五

还真是劲头十足
我早就说过了，轴承理论我是不懂的，也不打算细看，为啥呢？因为从这些理论所导出的结论，明显跟事实不符！
当喽，反正我也看不懂理论，所以啊，这些个理论用得是不是恰当，有没有偷工减料有没有断章取义，我也是看不出来滴。
其实，对于zengxiaodong同学提出的两点（哦，是三点，关于轻载打滑一说，该同学自己已经不再用似是而非的用词手段来强调了），我只反问两个简单的问题：
1、既然圆柱滚子轴承对内外圈的同心度要求那么高，而根据zengxiaodong同学的说法，在电机上基本上是不可能满足同心度的要求的，那么，轴承厂把圆柱滚子轴承写在型录的前面部分，当作可以广泛使用的类型，请正面回答，圆柱滚子轴承能够用于什么场合，这些场合是用什么方法什么加工工艺来保证这一苛刻的同心度要求？
2、既然圆柱滚子轴承的良好润滑是那么地难以保证，那么，你用来替换它们的深球轴承是如何保证润滑的？替换的时候通通都用的双密封轴承？那些没用密封的深沟球轴承又是如何保证润滑的？
洋洋洒洒说了几十贴了，你倒是解释一下这个现实：电机厂用圆柱滚子+深沟球的配置多了，也没见几个用户整天哭着喊着叫轴承天天坏的。看样子，瞎猫抓着死耗子的事天天有，时时有，抓不着的还真不多见。或者是电机厂的RP特别好？赶明儿我到电机厂打份工作，然后买彩票去，等我这瞎猫抓着了死耗子中了五百万，请大家吃饭！

zengxiaodong

回复 400# 张老五


    ...轴承理论我是不懂的，也不打算细看...

这就好办了，我的压力小了不少！
第一个问题已经被人抢着回答了，我再补充2例：一是钢铁厂的轧机采用4列圆柱滚子轴承，同心度要求更高；二是圣力先生的汽车水泵轴联轴承，有一种一柱一球的结构。
第二个问题，显然是用双面密封的深沟球轴承代替圆柱滚子轴承，至于裸体的深沟球轴承，其润滑问题当然与圆柱滚子轴承完全一样！

...电机厂用圆柱滚子+深沟球的配置多了，也没见几个用户整天哭着喊着叫轴承天天坏的。...
可能你没有看到，实际上还是不少的。


其实，圆柱滚子轴承还有一个重大的缺点：价格显著高于同尺寸的深沟球轴承！

zengxiaodong

下面我们来谈谈滚动轴承的极限转速。在轴承样本中给出的极限转速，是有严格的定义和运转条件的的：内圈旋转，0级公差，当量负荷小于额定动负荷的10％，润滑冷却正常，外圈温度不超过100度！

如果运转条件与上述不一样，显然极限转速也就不一样。例如按照张老五提出的老GB755要求，轴承温度不超过95度，仅此一条，极限转速就会比样本所列降低很多！在电机上使用的滚动轴承，其极限转速更加有其特殊性，这就是我决定讨论这一问题的原因。事实上，对于大型轴承而言，老GB755的规定甚至根本上就是不可能实现的！

电机轴承有什么特殊性呢？那就是电机本身是一个巨大的热源，从而严重影响了滚动轴承的散热！为了加深理解，我们回到224楼Piandh的问题，以及64楼大脚龙提到的问题，他们都提到了轴承温度太高的现象，而这正是电机上应用的滚动轴承的普遍现象！而且遗憾的是，迄今为止，国家标准并无相关的滚动轴承热平衡计算，也就是说，上海电机厂设计该电机时，可以肯定，仅是从常规上设计了轴承负荷、寿命等，而没有进行热平衡的计算！