Какой эффект оказывает внутренний зазор подшипников с глубоким шариком на производительность подшипника

Подшипники глубоких шариков являются наиболее широко используемыми подшипниками в механическом оборудовании. Их производительность напрямую влияет на надежность, эффективность и продолжительность жизни оборудования. Среди многих факторов, влияющих на производительность подшипника, внутренний клиренс, несомненно, является одним из ключевых параметров, определяющих производительность подшипника. Внутренний клиренс, также известный как радиальный зазор, относится к максимальному радиальному и осевому движению внутренних и внешних колец подшипника, когда нагрузка не применяется. Этот, казалось бы, простой зазор на самом деле оказывает глубокое влияние на ряд показателей производительности, в том числе повышение температуры подшипника, шум, вибрацию, срок службы и жесткость.

Влияние клиренса на повышение температуры подшипника
Во время операции подшипника, прокатывание и скольжение трения между элементами прокатывания и гоночными дорогами генерирует тепло, вызывая повышение температуры. Внутренний клиренс оказывает решающее влияние на повышение температуры подшипника.
Если очистка слишком мал, прокатные элементы и гоночные дорожки подшипника будут испытывать предварительную загрузку или подсадную посадку. Это значительно увеличивает крутящий момент трения элементов прокатки, генерируя значительное тепло. Чрезмерное повышение температуры не только ускоряет старение и сбой жира, но также вызывает тепловое расширение материала подшипника. Безинхронизированное тепловое расширение внутренних и внешних колец может еще больше уменьшить или даже устранить зазор, создавая порочный цикл, который в конечном итоге может привести к воздействию переноса или преждевременного сбоя. Когда клиренс слишком велик, движение катящихся элементов на гоночных трамах подшипников становится нестабильным. Когда подшипник находится под нагрузкой, площадь контакта между элементами прокатки и гоночными трассами уменьшается, что приводит к концентрации контактного напряжения. В то же время, скользящий элемент и увеличение трения. Хотя это не так серьезно, как трение, вызванное слишком небольшим количеством клиренса, он все равно может вызвать повышение температуры в условиях высокоскоростной и высокой нагрузки. Кроме того, чрезмерный клиренс может вызвать удар во время радиального разгона, что еще больше повышает температуру.

Идеальный зазор состоит в том, чтобы поддерживать небольшой положительный зазор после установки подшипника и достигает теплового равновесия. Это обеспечивает плавную работу калковых элементов, эффективно снижая трение, тем самым сохраняя повышение температуры в приемлемых пределах.

Влияние зазора на шум и вибрацию
Шум и вибрация подшипника являются важными показателями плавной работы. Внутренний клиренс напрямую влияет на динамическую производительность подшипника.

Чрезмерный зазор может привести к тому, что прокатывающиеся элементы создают звук «стук» во время работы. Когда подшипник подвергается колебаниям нагрузки, вращающиеся элементы отскакивают вперед и назад между внутренними и внешними кольцами. Это нестабильное движение может вызвать заметную вибрацию и шум. Особенно в высокоскоростных приложениях, таких как двигатели и шпинции, чрезмерное зазор может вызвать серьезную вибрацию, влияя на точность обработки оборудования и стабильность эксплуатации.

Хотя чрезмерно небольшой зазор уменьшает разряд каллинговых элементов, он также генерирует высокочастотную вибрацию и высокий шум из-за увеличения крутящего момента трения. Этот шум часто напрямую связан с предварительной нагрузкой подшипника: чем выше предварительная нагрузка, тем выше шум. Например, в приложениях, требующих высокой жесткости и точности, таких как шпинции с точным машинным инструментом, часто выбираются подшипники с низким или даже отрицательным зазором, но предварительная нагрузка должна точно контролировать, чтобы сбалансировать жесткость и шум.

Соответствующий зазор обеспечивает плавную и непрерывную прокатывание элементов прокатки на гоночных трассе, уменьшая удар и проскальзывание, что сведет к минимуму вибрации и шума. Это имеет решающее значение для оборудования, требующего чрезвычайно плавную работу, например, бытовые приборы и медицинские устройства.

Влияние зазора на жизнь и жесткость

Срок службы, несущая жизнь, обычно определяется усталостью, а разрешение является одним из ключевых факторов, влияющих на усталостную жизнь.

Чрезмерное клиренс значительно увеличивает контактное напряжение между элементами прокатывания и гоночными дорогами. Согласно теории контактов Герца, чрезмерный контактный стресс может вызвать преждевременную усталость материала, сокращая усталость подшипника. Кроме того, повышение температуры, вызванное чрезмерным зазором, может ускорить сбой жира, дальнейшее сокращение срока службы подшипника.
Чрезмерный зазор также может сократить жизнь. При применении нагрузки подшипника, чрезмерный зазор уменьшает количество прокатных элементов, концентрируя нагрузку на несколько. Это приводит к резкому увеличению контактного напряжения на этих прокатных элементах, что приводит к локализованной усталости и снижению общей жизни.
Соответствующий клиренс может равномерно распределить нагрузку по большему количеству прокатных элементов, эффективно снижая контактное напряжение и максимизируя срок службы усталости.
Жесткость подшипника является важным показателем его сопротивления деформации. Зазор оказывает прямое влияние на жесткость. Чем меньше клиренс, тем меньше деформация, которую переживает подшипник при нагрузке, что приводит к более высокой жесткости. В приложениях, требующих высокой жесткости, таких как шпинции с помощью машинного инструмента и автомобильные колесные концентраторы, подшипники с низким зазором или даже отрицательным зазором (предварительная нагрузка) часто выбираются для повышения общей жесткости системы.

Выбор оценок клиренса
Чтобы удовлетворить различные требования к применению, подшипники глубоких шариков обычно предлагают несколько оценок клиренса, таких как C2, CN (или C0), C3, C4 и C5. CN представляет стандартный клиренс, C3, C4 и C5 представляют высокий клиренс, а C2 представляет собой низкий клиренс.

Стандартный клиренс (CN) подходит для большинства общих промышленных применений, таких как электродвигатели и насосы.

Высокий клиренс (C3 и C4) подходит для применений с большими монтажными помехами и радикальными колебаниями температуры, такими как холмистые мельницы и высокотемпературные вентиляторы, чтобы компенсировать снижение клиренса, вызванное тепловым расширением.

Низкий клиренс (C2) подходит для применений, требующих высокой точной работы и низкого шума, таких как точные инструменты и небольшие двигатели.

Следовательно, при выборе подшипников с глубоким шариком, сосредоточиться исключительно на размере и модели недостаточен. Тщательное понимание всестороннего влияния внутреннего клиренса на производительность подшипника и выбор соответствующего оценки зазора на основе конкретных условий эксплуатации является ключом к обеспечению долгосрочной стабильной и надежной работы вашего оборудования. Правильный выбор максимизирует производительность подшипника, продлевает срок службы и в конечном итоге снижает затраты на техническое обслуживание.